区块链技术在物联网安全相关领域的作用

区块链是虚拟货币比特币的重要实现技术。区块链结构中包含分布式数据库系统和网络区块节点,具有不可伪造和去中心化特点。在区块链技术产生之初,受到金融交易领域的广泛关注。当前,区块链技术对物联网安全方面具有重要作用。基于此,本文简要介绍区块链的概念和相应的关键技术,通过对其应用于物联网的安全方面分析以及作用探究,来让人们充分理解区块链技术和物联网融合的安全优势,以期为相关人员提供参考。     

区块链原理及其核心技术

随着第一个去中心化加密货币系统——比特币系统自2009年上线成功运行至今,其背后的区块链技术也受到广泛关注.区块链技术独有的去中心化、去信任的特性,为构建价值互联平台提供了可能.在比特币白皮书中,区块链的概念十分模糊,而现有的一些介绍区块链的文章中,也多从抽象层次进行介绍,对于更深入的后续研究提供的帮助十分有限.本文首先将区块链技术从具体应用场景中抽象出来,提取出其五层核心架构,并就其中数据、网络、共识三层基础架构作详细说明.这三层架构包含了区块链系统中的三大核心技术:密码学、共识算法、网络.文中介绍这三种技术的研究现状,能够使读者迅速了解区块链技术的发展状况,并能根据自己的需要进行深入阅读.最后,介绍了区块链目前的应用现状和技术展望.     

关于区块链原理及应用的综述

近几年比特币价值逐年上升,能在其他电子货币中脱颖而出,主要得益于其低层技术——区块链。区块链为比特币提供去中心化性、开放性、安全性、独立性和匿名性的基础技术。区块链也随着比特币的升值,相关研究日益广泛深入。本文深入分析区块链基本原理,并剖析一些基于区块链技术的开源项目,给出了部分有代表性的应用领域研究成果。     

面向比特币的区块链扩容:关键技术, 制约因素与衍生问题

比特币是一种利用区块链技术的点对点记账系统.随着比特币的发展,现有的比特币系统架构已经不能满足日益增长的交易需求,亟需扩容以寻求长期发展.比特币是以人为核心的复杂社会经济系统,比特币扩容是涉及多方利益的复杂问题,引起了业界与学术界的广泛关注.本文提出了一个比特币系统扩容问题的研究框架,包括关键技术,制约因素与衍生问题三部分,以深入探讨和研究比特币扩容问题.在该研究框架下,首先介绍链上和链下两类扩容关键技术及发展现状;其次从网络负载和节点瓶颈两方面,总结制约比特币扩容方案的宏观与微观因素;最后,探讨两类衍生问题:从系统安全性的角度,探讨比特币扩容可能引发的安全问题及解决策略;从币值、交易费与矿工收益等方面,阐述比特币扩容涉及的经济问题.     

基于比特币区块链的图像信息隐藏方法

随着大数据和云计算的快速发展，传统的密码学技术构成的网络在传输图像信息时面临着巨大的风险。区块链技术具有去中心化、数据可追溯性、不可篡改性等特点。为满足图像信息的安全传输，本文设计一种基于比特币区块链的图像信息隐藏的方法。首先，利用离散小波变换技术将秘密图像信息嵌入到载体图像中；其次，利用Base64对载体图像编码，利用密码学技术和共识机制将图像编码信息存储在比特币区块链的区块上；最后，利用P2P网络使嵌入在节点中的编码信息在区块链的每个节点上进行传输。利用Java语言进行代码编写实现比特币区块链系统的仿真实验，实验结果表明，此方法在比特币区块链中隐藏图像信息是可行的，能够有效避免常见的网络攻击并保证信息安全的传输，同时有良好的鲁棒性和安全性。     

区块链中Merkle树性能研究

区块链技术具有去中心化、安全可靠和不可篡改等特性,已经得到广大的重视.Merkle树是区块中核心组成部分,占据区块存储空间的96%以上,主要用来解决在区块链交易中的简化支付验证问题,因此选择合适的Merkle树结构会极大影响区块链系统性能.但是,目前缺乏公共的平台对不同区块链系统下的Merkle树性能进行分析和实验验证.本文提出了一整套相关性能评价与分析指标,从存储、验证和构建时间等方面,综合评价比特币、以太坊和超级账本三种主流区块链的Merkle树的性能.本文提出的指标及评价方法不仅为Merkle树的进一步研究提供了定量的数据支持,也为区块链从业者选择Merkle树结构提供了理论依据.     

区块链和比特币相关主题的知识结构分析:共被引和耦合聚类分析视角

区块链与比特币作为当前一种重要的新兴技术和数字货币,随着相关应用的拓展,一些理论和应用问题开始得到更多的关注.近年来,区块链和比特币的相关概念已经逐渐扩散到其他的学术领域.但是,对区块链和比特币相关主题的知识结构（Intellectual structure）,包括知识基础（Intellectual base）和研究前沿（Research front）的探讨较少,定量化研究基本为空白.本文通过对Web of Science数据库收录的相关文献进行计量分析,并结合科学图谱分析工具,以较为直观的方式,部分呈现了区块链与比特币相关主题的知识结构,其中包括以共被引聚类分析呈现的知识基础和以耦合聚类分析和关键词共现分析呈现的研究前沿.对于推进区块链和比特币相关主题的知识扩散,以及对未来区块链和比特币的相关学术研究具有一定的参考价值.     

比特币区块链的数据压缩

区块链技术为数据存储提供了一种透明、不可更改、去中心化的方法.但随着数据量不断增加,比特币区块链系统需要大量的存储空间.分析了比特币区块的结构,针对比特币交易中的部分字段,提出相应的编码方案来减小比特币区块体积.实验表明,所提方案可使区块链体积减小18.13％.     

区块链技术与应用前瞻综述

区块链技术是一种去中心化、去信任化的分布式数据库技术方案。该数据库由参与系统的所有节点集体维护,具有去中心化、不可篡改、透明、安全等特性。区块链技术归功于比特币应用,它作为比特币的底层技术支持,是比特币系统的核心支撑。区块链技术 具有广阔的 发展前景,从关键技术、内容、原理、瓶颈、应用和前景几个方面进行介绍,对相关研究问题进行探讨。     

区块链技术发展现状与展望

区块链是随着比特币等数字加密货币的日益普及而逐渐兴起的一种全新的去中心化基础架构与分布式计算范式, 目前已经引起政府部门、 金融机构、 科技企业和资本市场的高度重视与广泛关注. 区块链技术具有去中心化、 时序数据、 集体维护、 可编程和安全可信等特点, 特别适合构建可编程的货币系统、 金融系统乃至宏观社会系统. 本文通过解构区块链的核心要素, 提出了区块链系统的基础架构模型, 详细阐述了区块链及与之相关的比特币的基本原理、 技术、 方法与应用现状, 讨论了智能合约的理念、 应用和意义, 介绍了基于区块链的平行社会发展趋势, 致力于为未来相关研究提供有益的指导与借鉴.     

基于比特币系统的隐蔽通信技术

为了满足日益增多且机密性要求很高的情报传输需求,急需提出新的隐蔽通信方式.隐蔽通信技术需要满足的性能包括安全性和隐藏率.与此同时,区块链技术具有去中心化、匿名性、可追溯且分布式记账等特点,比特币是最为经典且普及的区块链货币应用.因此,本文提出了利用比特币的P2P网络广播机制和交易机制构造了BDTX(Broadcast-...     

A Practical Heartbeat-based Defense Scheme Against Cloning Attacks in PoA Blockchain

Consensus mechanism, as the soul-building-block of decentralized settings, enables a series of blockchain applications, such as Bitcoin and Ethereum. For better security and soundness, more and more blockchain systems tend to adopt proof-of-authority (PoA) to avoid or alleviate the various security risks caused by their peer-to-peer (P2P) networks. However, the PoA protocol is also vulnerable to cloning attack (CA), which provides a potential pathway for double-spending attack and has not been well solved. In this paper, we propose a heartbeat-based defense scheme to achieve an effective CA detection in PoA blockchians. To this end, we first analyze two PoA algorithms, Aura and Clique, along with their CA. On this basis, we propose a heartbeat-based defense scheme that can detect CA effectively regardless of the underlying consensus algorithm of the blockchain. Then, to avoid the potential efficiency reduction caused by the increase of sealers, we further design an enhanced hierarchical node selection algorithm, in which sealers can challenge partial nodes selected randomly according our strategy to detect CA in an efficient manner. Finally, we theoretically estimate the precision rate model of our scheme and then establish a prototype PoA blockchain system to test the performance of our scheme. As expected, the experiment results are consistent with our theoretical analysis, which powerfully demonstrates the efficiency and practicability of the proposed scheme.     

区块链公链应用的典型安全问题综述

区块链作为互联网金融的颠覆性创新技术,吸引学术研究和工程应用领域广泛关注,并被持续推广应用到各种行业领域中.以公有链为代表的区块链系统具有弱中心化、信任共识、平台开放、系统自治、用户匿名、数据完整等特点,在缺乏集中可信的分布式场景中实现可信数据管理和价值交易.但区块链作为新兴信息技术,由于自身机制和周边设施不够完善、用...     

区块链P2P网络协议演进过程

针对点对点网络协议的特点,通过阅读源代码和官方文档,对比特币（Bitcoin）、以太坊（Ethereum）以及超级账本（hyperledger fabric）三种主流区块链系统的P2P协议进行了详细研究,通过讨论区块链点对点协议在演进过程中的变化分析了不同协议的优缺点,同时提出了分析标准,给出了量化评价,以期为未来区块链网络协议的研究提供有益的启发与指导。     

拟态区块链——区块链安全解决方案

区块链起源于比特币,其核心是去中心化、去信任、防篡改、防伪造、可溯源,因此在任何高价值数据的管理、存储与流通的过程中都可以用到区块链.区块链已经在多种场景中得到应用,但是区块链的安全问题一直存在,且对用户权益影响极大.拟态防御是由中国的研究团队提出的新型网络防御技术,对新型系统的网络防御具有重要的作用.首先介绍区块链面临的安全威胁以及目前存在的应对方案,然后对拟态防御中核心的动态异构冗余（dynamic heterogeneous redundance,简称DHR）架构进行介绍;其次,针对区块链存在的潜在安全问题,借鉴动态异构冗余架构和密码抽签的思想,结合安全性定义和参数选择规则,从动态异构共识机制以及动态异构冗余签名算法两个角度提出了区块链的安全解决方案,称为拟态区块链;最后进一步分析了拟态区块链的安全性和性能,结果显示,动态异构冗余区块链可以在多个方面得到比典型区块链更好的安全性.     

基于比特币的私有信息检索支付协议

私有信息检索（PIR）是一种密码学工具,使用户能够从远程数据库服务器中获取信息,而不会让服务器知道用户获取了什么信息。PIR方案基本上由两种类型组成,即信息论私有信息检索（Information Theoretic PIR,IT-PIR）和计算性私有信息检索（Computational PIR,C-PIR）。IT-PIR方案要求服务器之间不共谋。一旦服务器共谋,就无法保证用户的隐私。共谋问题一直以来都没有一个比较好的解决办法。比特币和区块链的出现为解决公平和信任的问题提供了一种新方法。在本文中,我们创新地使用区块链来处理IT-PIR中的共谋问题,提出了一种基于比特币的PIR支付协议。在此支付协议中,客户通过比特币交易支付服务费。我们通过比特币脚本控制交易兑现的条件,使得如果服务方相互串通,则使服务方受到利益损失。通过这种方式,该支付协议可以在一定程度上降低共谋的可能性。     

基于动机分析的区块链数字货币异常交易行为识别方法

当前区块链数字货币被众多恶意交易者利用,导致了"粉尘"注入、"空投"操作、勒索、骗局等一系列异常交易行为.因此,研究区块链数字货币异常交易行为的识别方法对于规范交易行为、保障网络空间安全具有重要意义.在众多区块链数字货币中,比特币市值超过所有区块链数字货币市值和的一半,具有高代表性.比特币系统的用户数量多、交易规模大、...     

区块链系统的数据存储与查询技术综述

目前,以比特币和以太坊为代表的区块链系统已经日趋成熟,区块链技术成为学术界与工业界的研究热点。然而,这些区块链系统在实际应用中因数据存储模式限制而普遍面临着查询功能简单、查询性能较低等严重问题。 文中重点对区块链系统的数据存储与查询技术的研究进展进行综述与展望。首先,介绍当前流行区块链系统中使用的数据存储机制和查询处理策略。然后,详细介绍在现有区块链系统基础上扩展查询处理功能的两种方法,并从查询效率、写性能优化、存储空间占用、数据安全性和可用性5个方面对其进行对比和分析。最后,分析了未来区块链系统的查询技术发展趋势,探讨了其主要的研究方向。