基于超级账本的集群联邦优化模型

联邦学习作为分布式机器学习框架,在数据不离开本地的情况下,通过共享模型参数达到协作训练的目标,一定程度上解决了隐私保护问题,但其存在中心参数服务器无法应对单点故障、潜在恶意客户端梯度攻击、客户端数据偏态分布导致训练性能低下等问题。将去中心化的区块链技术与联邦学习相结合,提出基于超级账本的集群联邦优化模型。以超级账本作为分布式训练的架构基础,客户端初始化后在本地训练向超级账本传输模型参数及分布信息,通过聚类优化联邦学习模型在客户端数据非独立同分布下的训练表现。在此基础上,随机选举客户端成为领导者,由领导者代替中央服务器的功能,领导者根据分布相似度和余弦相似度聚类并下载模型参数聚合,最后客户端获取聚合模型继续迭代训练。以EMNIST数据集为例,数据非独立同分布情况下该模型平均准确率为79.26%,较FedAvg提高17.26%,在保证准确率的前提下,较集群联邦学习训练至收敛的通信轮次减少36.3%。     

重构图视角下超级账本在物联网的应用研究综述

在部署基于区块链的物联网应用中,出现了缺少细粒度隐私保护、事务处理效率低、高延迟、灵活性和动态性不足等方面的技术阻碍。为进一步推进区块链技术在物联网的普及和应用落地,致力于企业级标准的区块链技术的超级账本引起了研究界的广泛关注。然而在当前的研究中,缺少针对基于超级账本的物联网的客观综述。旨在以独特的视角回顾超级账本在物联网领域的研究。为展示更直观的差异和提供技术融合流程,提出了重构图的分析方法。重构是将文献中核心设计和原架构图融合,重新构造可以展示文献核心思想图的过程。这种方法旨在将文献的核心思想可视化。最后,从低功耗共识算法、智能交易验证、链上链下混合存储和自定义激励机制四个方向对超级账本在物联网的未来研究进行展望和总结。     

一种基于纠删码的区块链账本分组存储优化方法

传统区块链系统采用全副本冗余的存储方式,每个节点存储相同的账本,使得区块链的存储负担非常大。目前,相关的区块链存储优化方法能够降低数据存储开销,但仍存在可扩展性差和可用性低的问题。为此,提出了一种基于纠删码的区块链账本分组存储优化方法。该方法引入一种新的区块链节点——分组存储(Grouping Storage, GS)节点,来解决上述问题。区块链账本的主要存储开销位于区块文件中,GS节点采用纠删码对区块文件编码,并以组为单位存储编码后的区块文件,如此,每个组织维持相同的账本,极大地降低了区块链的存储开销且提高了区块链的可用性。针对联盟链的存储扩展,基于GS节点对超级账本文件系统进行改进,重新设计了其存储、恢复和同步区块文件流程,使得本方案能够在实际的区块链架构上工作。最后,理论分析和实验结果表明,所提出的GS节点在存储开销方面取得了显著的进步,且具有较好的可扩展性和可用性。     

基于区块链的端边云协同模式的患者隐私保护研究

随着信息技术的快速发展以及人民生活水平的提高,医疗数据呈指数级增长,医疗数据共享成为未来医联体发展的方向,而医疗数据共享时保护患者的隐私信息则成为各大机构的研究重点。本文提出了基于区块链的端边云协同模式的医联体系统架构,该架构能够以患者为中心建立个性化的隐私保护模型,从患者的实际需求出发,通过属性调查建立隐私保护模型,并通过不同层次链的管理模式实现隐私数据与非隐私数据的脱敏存储与访问控制。     

基于Hyperledger Fabric的食品溯源系统设计与实现

现有的传统食品安全溯源系统中存在共享数据较为匮乏和信息存储中心化、孤岛化等问题,利用区块链系统去中心化、防篡改、可信任等特性,提出了一种基于Hyperledger Fabric 区块链的食品溯源系统;然后对Hyperledger Fabric 区块链技术进行深入分析和研究,明确Hyperledger Fabric 区块...     

基于双层协同的联盟区块链隐私数据保护方法

为了解决联盟区块链平台中的隐私保护问题,提出了一种基于双层协同的隐私数据保护方法,包括:(1)链间隐私保护:通过将不同业务的数据进行分流处理、分区存储,实现了不同业务之间的隐私机密性保护;(2)链内隐私保护:通过在交易体中嵌入字段来指定链内隐私数据的参与方,并由接收交易的区块链节点作为中转节点进行链内隐私数据的同步,中转节点同时负责将隐私数据替换成其哈希值后,构造公开交易进行正常公开交易的上链,待公开交易上链成功后,由隐私参与方节点各自进行隐私账本的更新.为了验证该方法的有效性,分别对链间隐私方法吞吐量以及链内隐私保护方法的延迟性进行了测试与对比,结果表明,通过结合粗粒度的链间隐私保护与细粒度的链内隐私保护,在满足了隐私需求的同时,也保证了可观的性能,为区块链平台的隐私性与安全性做出了贡献.     

分布式账本系统性能优化技术综述

分布式账本作为分布式数据管理的体系架构,通常在多节点之间通过共识机制来共同维护数据记录,可将数据所有权、传播过程、交易链条等相关信息完整全面地记录在分布的账本中,并在数据产生、流动的整个生命周期中,保证数据的不可篡改、不可抵赖,为确权、维权、审计提供背书.区块链是一种典型实现.随着数字货币、数据资产交易等数字经济新应用的发展,分布式账本技术得到了越来越广泛的关注,但系统性能是其大规模落地应用的一个主要瓶颈,账本性能优化成为产业界和学术界一个研究热点.从账本体系结构、数据结构、共识机制和消息通讯4个方面,系统地调研分析了分布式账本性能优化的主要方法、关键技术和代表性的解决方案.     

基于Hyperledger的电力物联网分布式认证研究

随着能源互联网的发展和"云、大、物、移"战略的实施,传统的电力物联网终端集中式接入认证方式难以应对泛在普适的应用需求。基于联盟区块链的超级账本技术,研究了电力物联网终端分布式接入认证技术,将安全多方计算中密钥共享和分配协议与超级账本共识算法相结合,提出了一种有效的电力物联网终端接入认证方案。仿真结果表明,所提方案在认证时间和资源消耗等方面具有优势。     

基于DAG的分布式账本共识机制研究

自2008年比特币出现以来,研究学者相继提出了多种分布式账本技术,其中,区块链是当前分布式账本最主要的实现形式之一.但当前区块链中存在一个核心问题:可扩展性瓶颈.具体而言,区块链的吞吐量严重不足,且其交易确认也较为缓慢,这些因素极大地限制了它的实际应用.在此背景下,基于DAG(有向无环图)的分布式账本因其具有高并发特性,有望突破传统区块链中的性能瓶颈,从而受到了学术界和产业界越来越多的关注和研究.在基于DAG的分布式账本中,最为核心和关键的技术是其共识机制,为此,对该关键技术进行了系统深入的研究.首次从共识形态出发将现有基于DAG的分布式账本分为以下3类:基于主干链的DAG账本;基于平行链的DAG账本;基于朴素DAG的账本.在此基础上,对不同类型的共识机制本质原理及特性进行了深入阐述,并从不同层面对它们进行了详细的对比分析.最后,指出基于DAG的共识机制研究中存在的问题与挑战,并给出进一步的研究方向.     

基于协同的网络安全防御系统研究

随着目前网络攻击技术的发展,网络安全的协同防御体系成为新一代安全防御战略的重要组成部分,针对当前协同网络防御存在的问题,构造一个多层次、全方位的协同防御模型,该模型集成审计分析、多层次协同防御、应急响应、事故恢复、电子取证和各种安全技术,它不但能够有效地解决大规模网络所面临的安全防御问题,而且还可以实现协同、动态、自治的防御安全目标。     

结合Hyperledger Fabric技术的微服务评价系统

微服务已逐渐成为互联网应用所采用的设计架构,为了提升微服务价值,需要定期对各微服务的应用价值进行公正、透明的评价,推动开发人员对低价值微服务进行优化升级.为此,提出一种基于区块链技术的微服务评价系统,利用Hyperledger Fabric区块链技术的分布式记账和共识算法,对微服务各维度的评价数据进行记账,保证评价数据的不可篡改性和可追溯性.同时,结合层次分析法和熵值法构建微服务综合评价模型,计算得到微服务综合得分.实验结果表明,该系统能够对微服务的评价结果进行追踪溯源,相比单一评价模型,该评价结果更为合理,为微服务的智能管理提供有效数据支撑.     

Kaminsky域名系统缓存投毒防御策略研究

当前缓存域名系统(DNS)服务器无法抵抗持续的Kaminsky DNS缓存投毒攻击。为此,提出一种基于应答报文检查的防御策略。应用概率学理论分析Kaminsky投毒成功概率与投毒持续时间的内在联系,通过报文检查策略抑制投毒成功概率随时间的积累效应,达到防御持续Kaminsky投毒的目的。利用概率模型检查工具PRISM进行仿真实验,结果证明该策略可以使攻击难度提高3 600倍以上。     

基于DNS缓存中毒的Webmail攻击及防护

针对Webmail的特性,提出一种基于域名系统（DNS）缓存中毒（Cache Poisoning）的Web邮箱（Webmail）攻击技术,并对整个攻击流程进行描述,实现了对当前安全性较高的Live Mail的成功攻击,验证DNS Cache Poisoning潜在的危害性,提出相应的安全防护手段。     

基于MAS代理机制的协同设计系统研究

动态联盟的分布性、自治性、动态性等特征,给联盟的协调带来极大的复杂性。在讨论基于Web服务的多A-gent协同平台的基础上,提出如何解决异构CSCD系统之间的组织,同时对MAS的协作、协商、协调和通信机制进行了深入研究,建立了多Agent协作的网络协同设计多层体系结构和协作模型,为动态联盟环境下的协同技术提供支持。     

基于MAS的协作学习机制研究

基于多Agent技术构建了一个网上协作学习系统模型MACL,给出了系统的结构框架,就其中的学生模型的构建、协作学习小组的创建以及协作学习和评价机制进行了探讨,结合KQML通信机制设计了Agent的交互模型,并进一步研究了协作小组的创建策略和算法.     

基于负载均衡算法的Hyperledger Fabric共识机制研究

Hyperledger Fabric将业务逻辑解耦,在提升系统灵活性的同时存在性能瓶颈,无法满足高并发快响应的业务需求。通过对Hyperledger Fabric共识机制中的背书、排序、验证3个阶段进行分析,为均衡背书节点性能并提高系统效率,设计基于动态负载均衡算法的提案分发优化方案。综合均衡指数、反馈周期等性能指标,设计节点负载和节点权值量化方法。通过采集节点负载信息计算并选取合理的反馈周期和影响权重以更新节点权值,同时结合加权轮询算法将交易提案分发至当前权重最大的节点进行背书,实现背书节点负载的动态均衡。在Caliper工具上的测试结果表明,优化方案提升了Hyperledger Fabric共识机制的请求处理性能,相比于原始方案的链码交易和查询吞吐量提高了17.53%和15.84%,平均时延下降了6.7%和18.2%。     

基于工作流的协同任务管理系统的研究

从如何提高业务流程的柔性出发,特别针对跨地域、异地分布的企业、公司和学校等机构,提出多任务个体通过网络同时协同工作的解决方案,最后阐述了协同任务管理系统的设计与实现支持.     

基于Vega的导弹防御仿真系统研究

研究导弹的防御系统,为准确打击目标,提高定位跟踪精度,以建立某导弹防御系统的工作过程仿真系统,提出了基于Vega的虚拟仿真实现方案,旨在为同类系统的作战效能评估和部署决策提供一个可靠的信息指挥平台.以研究导弹的数学模型为基础,采用虚拟现实仿真技术,利用Creator和Vega来完成实体模型的建立和虚拟场景的渲染,并完成了仿真系统的开发.仿真程序完整地演示了探测系统从发现、跟踪,定位及最终击毁目标的全过程,并对导弹弹道轨迹进行了数字仿真.证明仿真测试中取得了较好的效果,对同类虚拟仿真的研究也具有重要的指导意义.