基于区块链的分布式无人机数据安全模型

针对无人机协同作业信息安全和数据通信问题,提出一种基于区块链的分布式无人机数据安全模型。首先,利用轻量化加密技术重构无人机区块链结构,设计适用于物联网边缘计算场景的分布式区块链网络模型;然后,调用智能合约实现区块链数据的安全共享,并结合信誉评估方案和代理权益证明思想,提出融合共识协议的的工作量证明方法完成数据交易。实验结果表明：作为数据安全共享实例,所提方法可使受攻击的无人机信誉值降至不可信任状态,并在不同攻击模式下的能够有效抑制恶意攻击,执行自适应工作量证明的共识算法的正常节点交易率可提升3-4倍,为无人机数据共享提供了安全保障。     

区块链下电力数据的统一监管与共享交易模型

传统模式下能源数据正面临着易篡改、复制和泄密等安全风险,难以实现可信可靠的数据监管和共享。因此,以私有链、联盟链和公有链三种类型区块链搭建能源数据监管和交易逻辑架构,着重分析了区块链支撑数据的分布式存储、防篡改、可溯源监管和交易机制。并且以不同发电厂的数据类型为例,结合发电集团大数据分析结果模型,提出基于区块链的电力数据统一监管与共享交易模型,设计基于摘要目录树集中式检索的电力数据共享交易第三方平台,形成了区块链下以"弱化第三方数据集中托管中心,强化点对点交易"为特点的数据共享交易机制。     

基于Fabric的城市智慧停车方案设计

为了解决目前城市车位信息不流通、停车系统交易凭证不可靠、停车支付不高效以及数据存储不安全等弊端,提出了基于Fabric区块链的城市智慧停车方案。利用区块链数据共享的特性,允许车位拥有者将空闲车位上传至区块链,实现车位实时共享并保证数据真实;利用预制在区块链上的智能合约,实现停车后自动缴费;利用区块链数据不可篡改且可追溯的特性,保证交易数据的真实性。最后通过搭建分布式区块链系统,并对系统进行测试,验证了该方案的可行性。     

结合区块链的物联网数据安全共享机制

随着物联网技术的发展,物联网呈现出分布式、动态性的特点,设备间的数据交换愈发频繁.传统的数据共享机制往往需要可信第三方实体,但这种方案存在单点故障隐患,对数据提交者不透明,数据可能遭到泄露、篡改.如何保证设备间的安全的数据共享变成一个巨大的挑战.本文提出了一种基于区块链的物联网数据安全共享机制.该机制管理设备间的访问权限和通信.利用区块链不可篡改、去中心化的特性,将设备的权限管理规则和通信管理信息存入区块中,以防恶意用户未经授权访问设备,滥用通信资源.最后,通过在本地搭建测试区块链网络,测试了在调用函数的成本消耗和在不同网络规模下的时间消耗,结果表明该机制实现对设备细粒度的访问控制,实现了安全的数据通信,通过性能测试证明了该方法的可行性.     

基于云平台的区块链组网方案及数据共享存储机制

为解决在区块链上进行数据存储和共享过程中面临的交易确认效率低以及存储空间利用率低的问题,本文提出一种基于云平台部署的区块链组网方案以及与其适配的数据共享存储方案。首先,通过对传统的全连接区块链组网进行分解和重构,形成一种基于子网的非全连接组网方案,将交易确认的范围限定在有限的节点之内;其次,通过将数据依次划分为事务数据-敏感状态数据-非敏感状态数据3个层次进行管理,节点只保存与状态转移相关的事务数据以保障不可篡改性,状态数据则在云平台上实现不同程度的共享存储,最大限度优化了存储空间。实验结果表明,该方案可为区块链中可信数据的存储和共享提供新的思路。     

基于区块链技术的物联网信息共享安全机制

针对物联网（IoT）信息共享中存在的源数据易被篡改、缺乏信用保障机制以及信息孤岛问题，提出一种基于区块链技术的轻量级物联网信息共享安全框架。该框架采用数据区块链和交易区块链相结合的双链模式:在数据区块链中实现数据的分布式存储和防篡改，并通过改进的实用拜占庭容错（PBFT）机制共识算法，提升数据登记效率；在交易区块链中实现资源和数据交易，并通过基于部分盲签名算法的改进算法，提升交易效率、实现隐私保护。仿真实验部分分别针对抗攻击能力、双链的处理能力和时延进行了验证分析，结果表明该框架具有安全性、有效性和可行性，可应对现实物联网中的大部分场景。     

基于区块链的网络数据共享系统设计

针对当前的数据共享系统,数据共享的安全性存在隐患,且运行基本开销较大。为解决这一问题,设计基于区块链的网络数据共享系统。结合区块链技术和分布式技术建立系统共享框架。使用Word2Vec算法命名网络数据,并基于区块链实现数据存储与访问。设计数据访问的授权机制和认证机制,保证区块链传输数据安全。对系统进行测试,所设计的系统在攻击状态下的最大泄露比仅为1.34%,且运行占用的时间更短,空间资源更少,性能表现良好。     

区块链赋能的高效物联网数据激励共享方案

近年来,随着大量设备不断地加入物联网中,数据共享作为物联网市场的主要驱动因素成为了研究热点.然而,当前的物联网数据共享存在着出于安全顾虑和缺乏激励机制等原因导致用户不愿意参与共享数据的问题.在此背景下,区块链技术为解决用户的信任问题和提供安全的数据存储被引入到物联网数据共享中.然而,在构建基于区块链的安全分布式数据共享...     

一种基于LWE‐CPABE的区块链数据共享方案

为应对量子计算对区块链上基于数论的隐私保护技术所带来的威胁,将区块链技术与格属性基加密算法有效融合,提出一种基于格的后量子CPABE区块链数据共享方案。将容错学习（LWE）作为方案的困难问题假设,构造一种基于格的密文策略属性基加密算法LWE-CPABE,抵御量子计算对公钥密码安全的攻击,实现数据的安全共享。设计算法参数的标准格式化交易结构,以满足LWE-CPABE算法的可追责性。在此基础上,给出交易生成与交易验证智能合约,以实现交易的自动验证与共识。功能性分析与仿真实验结果表明,该方案在算法初始化、加解密以及密钥生成的计算效率方面均优于传统的基于双线性映射理论的CPABE方案,可实现区块链上数据的高效、安全、动态共享与隐私保护,明显提高区块链数据共享安全性。     

云边协同物联网中区块链技术的应用研究

为解决物联网终端设备集中接入性能低、安全隐患多、数据易丢失和易篡改、价值数据分享困难、数据孤岛普遍存在等问题,提出了一种基于区块链的物联网云边协同架构。将区块链和数字签名技术应用到网关组成的边缘层,在边缘层实现终端设备的分布式接入认证,通过将数字签名密文等信息存储到私有链来提高认证的可信性和安全性。将区块链和基于公证人的跨链机制应用到云端层,提高价值数据在机构内和机构间进行共享的可靠性和安全性。模拟实验结果表明,所提出的基于区块链的物联网云边协同架构对原有系统影响较小,易安装部署,可以承受DDoS等常见攻击方式,在云端进行的跨链价值数据共享的方式具有较强的实用性、适应性和可行性。     

Efficient Blockchain-Empowered Data Sharing Incentive Scheme for Internet of Things

In recent years, with many devices continuously joining the Internet of Things (IoT), data sharing as the main driver of the IoT market has become a research hotspot. However, the users are reluctant to participate in data sharing due to security concerns and lacking incentive mechanisms in the current IoT. In this context, blockchain is introduced into the data sharing of IoT to solve the trust problem of users and provide secure data storage. However, in the exploration of building a secure distributed data sharing system based on the blockchain, how to break the inherent performance bottleneck of blockchain is still a major challenge. For this reason, the efficient blockchain-based data sharing incentive scheme is studied for IoT. In the scheme, an efficient data sharing incentive framework based on blockchain is proposed, named ShareBC. Firstly, ShareBC uses sharding technology to build asynchronous consensus zones that can process data sharing transactions in parallel and deploy efficient consensus mechanisms on the cloud/edge servers and asynchronous consensus zones in sharding, thus improving the processing efficiency of data sharing transactions. Then, a sharing incentive mechanism based on a hierarchical data auction model implemented by a smart contract is presentedto encourage IoT users to participate in data sharing. The proposed mechanism can solve the problem of multi-layer data allocation involved in IoT data sharing and maximize the overall social welfare. Finally, the experimental results show that the proposed scheme is economically efficient, incentive-compatible, and real-time, with scalability, low cost, and good practicability.     

基于区块链的物联网可伸缩管理机制

为了解决大规模物联网（IoT）设备集中式管理的安全性和可伸缩性问题,提出一种基于区块链技术的轻量级物联网设备可伸缩管理框架。该框架采用区块链网络,在网络中部署智能合约为设备管理提供操作接口,利用设备管理器将轻量级物联网设备独立于区块链网络之外,并改进了区块链中拜占庭容错算法（PBFT）的一致性协议,增加了动态选举机制。仿真实验分别对改进共识算法的性能和机制的可伸缩性进行验证,结果表明,该机制具有良好的伸缩性,设备管理器每秒能响应约1 000次的请求。与传统PBFT算法相比,改进算法提高了交易吞吐量,缩短了交易延时,并减少了通信开销。     

基于物联网区块链的轻量级共识算法研究

面对规模庞大的物联网数据,高效的共识算法是区块链技术与物联网应用相结合的关键。为解决大规模物联网区块链系统中传统共识算法通信开销大、扩展性低、共识机制复杂度高的问题,基于Hyperledger Fabric搭建一个物联网区块链框架,并设计基于投票和交易证明的轻量级共识算法PoVT。在链码验证交易后,根据节点之间发起和收到的交易,选择交易的源节点和目标节点作为代表参与共识。在共识阶段通过设计新的投票方式简化共识流程,仅需一次全节点广播即可生成新的区块。以优先收集到一定投票数的节点作为主节点进行投票广播,在所有节点收到足够多投票消息的同时进行上一轮交易区块确认。对安全性、出块时间和带宽需求进行分析,结果表明,PoVT算法在网络中存在拜占庭节点的情况下能够以较短的时间验证交易和区块,在每秒交易数量相同时,该算法生成区块的时间为PBFT算法的1/3,网络带宽占用也能减少30%,证明所提物联网区块链框架在不同应用场景中具有较高的可扩展性。     

基于区块链的微电网数据安全共享方案

新能源发电因具有不稳定的特点,给当前微电网的安全稳定运行带来数据集中存储、数据泄露、共享困难等问题。结合区块链的分布式架构、数据安全透明可追溯、去中心化等特点,设计一个微电网数据安全共享方案。在初始化阶段,用户需要完成账户注册并将智能电表接入数据采集器,利用改进的ElGamal加密算法对采集的数据进行加密,将打包好的数据区块对外广播,发起共识,采用积分取代传统区块链共识机制中的代币进行流通,待各节点达成共识后将数据包存储在链下数据库中,并将其存储地址返回至链上进行存储。数据共享的实现则需查询方提交访问申请,智能合约自动执行完成数据的共享。实验结果表明,该方案能够有效抵御51%攻击、内部攻击、修改攻击等,算法效率较传统算法提高3倍,且系统开销不足165p,交易吞吐量最高接近300 tx/s,明显提高了交易速率并保证数据的安全共享。     

区块链闪电网络实证分析:拓扑、发展和收费策略

比特币闪电网络作为最广泛使用的支付通道网络之一,自其2016年提出就引起了广泛关注.支付通道网络是一种用以解决区块链可扩展性问题的Layer-2技术.在支付通道网络中,参与者只需在区块链上提交开通和关闭支付通道的Layer-1事务,就可以在链下完成多笔支付交易.这一工作机制既避免了等待每笔交易被验证的时间耗费,同时也节省了交易费用.然而,由于闪电网络投入使用的时间较短,以往的相关研究都是基于有限的、闪电网络仍处于快速发展时期的数据,缺乏必要的时效性.为了填补这一空白,全面了解闪电网络的拓扑结构及其发展趋势,基于更新至2020年7月、具有高时效性的数据,采用图分析的方法描述闪电网络静态和动态的特征.同时对网络中节点进行聚类分析,并从聚类结果中得到了一些结论.此外,通过比较链上和链下的交易费用,对闪电网络的收费机制作了更进一步的研究.     

基于区块链和密文属性加密的访问控制方案

随着数字社会的到来,使得数据成为了重要的生产要素,为了充分释放数据要素价值,作为数据安全共享的访问控制技术是实现数据安全应用与治理的关键。因此,围绕分布式架构下密文及密钥的安全性问题提出了一种基于区块链的密文访问控制方案。该方案利用密文生成算法与验证合约实现外包密文存储的真实性与完整性验证;设计了基于安全多方计算的属性密码,实现了用户私钥的链下安全多方计算并确保了私钥的唯一性,极大缓解了单属性权威的计算压力,可有效保护用户属性隐私、避免单点故障;定义了格式化的事务数据结构,实现了访问控制的全过程追责。通过安全性分析、性能分析和实验仿真分析表明,该方案在安全性和性能上均满足通用区块链的需求,为数据开放共享提供了一种通用的区块链访问控制方案。     

基于区块链的去中心化物品共享交易服务系统

随着共享经济的发展，对于高可信的分布式交易管理具有迫切的需求，然而，传统的中心化信息系统难以满足。区块链技术提供了一种共享账本机制，为构建可信的分布式交易管理奠定了基础。以支持智能合约的区块链2.0平台——以太坊平台作为基础框架，深入研究基于区块链技术的去中心化共享物品交易服务系统的运行机制与实现技术。设计了基于以太坊的去中心化物品共享交易服务系统框架，提出了基于智能合约机制的交易管理处理流程，详细描述了包括用户接口在内的系统实现技术，并对该系统在交易处理上的性能进行了实验测试。实验结果表明，基于以太坊的交易服务系统在保证交易数据可信性的基础上，平均交易处理速度为每秒21.7条，有索引查询速度为每秒117.6条，具有较高的运行效率。