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。     

基于双区块链及物联网技术的防伪溯源系统

在产品安全日益重要的今天,传统的产品溯源系统依旧存在着中心化存储、数据可信度低、数据易窜改及责任人定位困难等问题。区块链技术凭借其分布式存储、链式结构、不可窜改和高容错性等特点,能在信息的搜集、存储和共享等过程中实现数据溯源功能,并借助物联网技术保证区块链源头数据的真实可靠,以实现对产品信息的实时跟踪。基于此,提出了使用双区块链和物联网技术的产品防伪溯源系统,分析了该溯源系统的安全性并通过仿真实验验证了该系统的可行性,对区块链技术和产品安全领域的进一步结合提供了参考和借鉴。     

基于区块链技术的电网数据认责溯源体系设计

电网数据认责溯源体系在运行过程中稳定性较差，导致追溯时间过长，难以达到用户要求。提出基于区块链技术的电网数据认责溯源体系设计。以区块链技术为基础进行体系结构设计，完善数据采集、通信、存储及传输等功能，并在物理层的设计基础上，进一步分析体系的运行流程，通过数据录入、标签生成、电网数据质量评估、数据认责溯源实现体系工作。实验结果表明，基于区块链技术的电网数据认责溯源体系具有较好的应用性能，能够很好地保证溯源工作运行过程的稳定性，缩短花费时间，对于解决因责任不确定的突发问题具有重要作用。     

基于区块链的学分银行数据溯源

基于区块链的数据溯源充分利用了区块链的共识机制、智能合约、密钥管理等核心技术,发掘区块链技术的高度自治性、去中心化优势,为现有网络数据安全溯源提供了良好的机遇。基于此,本文简要介绍了Hadoop分布式架构（基于区块链技术的数据溯源设计框架）中的Hyperledger Fabric,论述了基于区块链技术的数据溯源核心机制、功能实现以及其在学分银行中的应用。     

面向区块链溯源的链下扩展存储方案

在基于区块链的供应链管理溯源系统中,由于区块链技术是一种基于分布式的系统,对于区块链中存储的数据所有节点都会进行备份,如果直接把溯源数据存储在链上,这会导致数据占用大量内存,增加溯源系统维护成本和降低系统响应速度的问题。因此提出一种链下扩展存储方案,该方案首先利用SHA-256哈希算法的单向性对明文数据进行哈希运算得到哈希值,然后采用SM2加密算法产生的私钥对哈希值进行签名,保证信息上传者身份的可靠,最后把哈希值和签名值通过智能合约保存在区块链中,明文数据和其哈希值与签名值在区块链上存储的地址则存储在数据库中。通过结合中心化存储和区块链技术各自的优势,既可以保证溯源数据不可被篡改又可以有效减少区块链网络中溯源数据所占内存的大小。最后,在所提方案的基础上,对溯源系统进行详细设计并采用以太坊区块链平台对其进行实现。     

基于区块链的医药防伪溯源系统研究

为了解决目前医药防伪溯源系统中存在的中心化易篡改、存储信息不全面以及信息私密性等问题,提出了一种基于区块链的医药防伪溯源系统。此系统在超级账本（Hyperledger）的Fabric区块链平台上开发,系统环境配置有医药厂、经销商、医院3个组织,通过Go语言开发链码,采用Node.js来编写客户端程序,并结合链码中的药品溯源功能发起查询请求。最终,通过证书认证的用户账号可以实现药品信息在网页的查询,且查询响应时间的平均值为22?ms。区块链所具有的数据难以篡改、时间戳以及交易可追溯的特性能很好地应用于医药防伪溯源系统,使系统溯源功能更加完善,且消费者能得到包括药品生产信息、物流信息及使用信息在内的全部溯源信息。     

结合区块链的非结构化大数据云存储优化研究

针对非结构化数据云存储效率低下的问题,提出了结合区块链技术的非结构化大数据云存储方法.云存储网络利用F2域获得存储信息,根据域首判断出数据状况,实时更新存储策略;同时存储调度利用存储窗与采集窗估算出数据均值与动态振荡,确定存储更新的频次.另外,在云存储网络中引入存储审计策略,根据数据热度与损坏性确定存储审计需求,对存储数据进行存储时间、数据包量的审计,从而优化存储效率.最后考虑到传统非结构化数据云存储过程中的数据验证效率不佳问题,设计了区块链网络结构,并在其中实现了基于Merkle树与Hash的数据完整性高效验证.仿真结果表明,结合区块链技术的非结构化大数据云存储方法显著降低了数据的审计与存储时间,有效提高了非结构化数据的云存储效率,具有良好的大数据处理性能.     

一种基于物联网及区块链的去中心化数据管理系统

为解决传统烟草行业缺少物料管理数据留痕导致的物料无法追溯问题,在研究区块链中智能合约及IoT技术基础上提出了一种基于物联网及区块链的去中心化数据管理系统。系统由三个主要组件组成,包括IoT客户端网络、智能合约和安全模块。实现利用区块链技术防止数据信息被篡改,利用数据加密等特性存储数据。通过物联网技术实现物料从采购到出库...     

基于三链的艺术品区块链存证溯源模型

针对现有艺术品流通信息不透明、中心化交易权限不对称等问题,提出一种基于三链的艺术品区块链存证溯源模型.首先,针对艺术品信息单条数据量大的特点,提出基于区块链的对称可搜索加密算法,并结合星际文件系统对艺术品流通记录进行链上链下安全存储.其次,对于艺术品信息有效数据日渐增长的特点,提出基于区块链的倒排快速查询溯源算法,帮助数据用户实现快速溯源定位.同时,首次提出虚假信息联盟链存储失实艺术品流通记录,实现对虚假信息的处理.最后,实验验证了模型的大数据安全存储、快速查询溯源可行性.实验表明该模型可行,查询方法有效.     

基于区块链与边缘计算的物联网访问控制模型

边缘计算的出现扩展了物联网（IoT）云-终端架构的范畴,在减少终端设备海量数据的传输和处理时延的同时也带来了新的安全问题。针对IoT边缘节点与海量异构设备间的数据安全和管理问题,并考虑到目前区块链技术广泛应用于分布式系统中数据的安全管理,提出基于区块链与边缘计算的IoT访问控制模型SC-ABAC。首先,提出集成边缘计算的IoT访问控制架构,并结合智能合约和基于属性的访问控制（ABAC）提出并设计了SC-ABAC;然后,给出工作量证明（PoW）共识算法的优化和SC-ABAC的访问控制管理流程。实验结果表明,所提模型对区块连续访问下的耗时随次数呈线性增长,连续访问过程中央处理器（CPU）的利用率稳定,安全性良好。本模型下仅查询过程存在调用合约的耗时随次数呈线性增长,策略添加和判断过程的耗时均为常数级,且优化的共识机制较PoW每100块区块共识耗时降低约18.37个百分点。可见,该模型可在IoT环境中提供去中心化、细颗粒度和动态的访问控制管理,并可在分布式系统中更快达成共识以确保数据一致性。     

基于联盟链的物联网动态数据溯源机制

物联网动态数据安全保护的重点是拒绝非授权用户的篡改,实现对物联网动态数据操作的过程留痕和追踪溯源.为解决大量物联网设备产生的动态数据安全存储与共享问题,建立了物联网动态数据存储安全问题的数学模型,提出了用于实现操作实体多维授权与动态数据存储的双联盟链结构,设计了基于验证节点列表的共识算法,给出了一种基于联盟链的动态数据溯源机制优化方案.进行了分析及实验,物联网操作实体个数小于106,操作实体授权特征值位数取64时,攻击者篡改授权的概率几乎为0,验证了所提方案具有较强的抵抗双重输出攻击、重放攻击及隐藏攻击的能力,能够有效杜绝攻击者对物联网动态数据的篡改、伪造等非授权访问操作,具有较好的应用价值.     

面向金融活动的复合区块链关联事件溯源方法

现有区块链系统多采用平等挖矿模式,所有记账人(实体)将账本记录在单一主链上,数据存储具有随机性,且在复杂或分类金融场景下,主链数据难以关联或规律存储,导致存储及查询效率很低;同时,现有区块链系统中事件溯源大多只查询到源区块,不能判识实体间的隐含关联,查询具有局限性.针对这些问题,提出一种复合区块链关联事件溯源方法.该方...     

基于主侧链合作的区块链访问控制策略

传统区块链技术处理交易能力弱、吞吐量低,不仅难以处理工业环境下的海量数据,而且其访问控制策略权限管理效率低,安全性不足。针对上述问题,提出一种基于主侧链合作的工业物联网访问控制策略。通过Plasma Cash框架构建高性能DPOS侧链,并根据合约将侧链与主链双向锚定,实现区块链的主侧链扩容。根据工业物联网的节点特点和主侧链区块链的运行环境,设计适用于主侧链环境的访问控制模型,访问控制模型内的主客体信息收集点阻隔外部实体直接访问,信息处理点实现访问控制策略执行与存储分离。将模型编写成图灵完备智能合约后放至侧链上,侧链负责合约的执行并通过稀疏默克尔树算法与主链进行数据的批量同步验证。实验结果表明,该策略可对基于工业物联网的区块链传输速度和稳定性进行有效优化,提高了控制策略的管理效率和安全性,可满足工业物联网中的使用需求。     

基于密码累加器的无状态区块链性能优化

区块链由于其去中心化的特点,被认为是近年来最具颠覆性和革命性的技术创新之一。然而,目前大多数公有链由于数据高度冗余使得区块链系统数据迅速增长,从而造成节点存储资源消耗严重,此外它还存在区块共识成本较高导致系统吞吐量低的问题。针对区块链的可扩展性问题,提出一种适用于智能合约的无状态区块链性能优化方案STiPChain。STiPChain基于密码累加器与可验证计算完成无状态设计,采用RSA累加器生成智能合约的有效性证明实现节点状态数据压缩,同时通过分布式设计将智能合约的有效性证明更新效率优化至常数,极大降低节点对磁盘和内存的需求。在此基础上,STiPChain将区块共识与区块运算解耦,基于可验证计算技术提出新的智能合约执行逻辑和交易验证方案,解决无状态条件下的交易验证与执行问题,有效提高系统吞吐量。实验结果表明,与Ethereum相比,STiPChain无状态区块链性能优化方案将共识节点的存储需求降低了99%,吞吐量提高了1.6～2 500倍。     

基于区块链的物联网数据服务信誉评估模型

地质大数据共享与应用平台、专业移动大数据服务平台等现有集中式物联网数据服务平台多数存在缺乏信誉评估体系、用户隐私泄露、数据防篡改能力弱等安全性问题。为使用户能从海量物联网数据中精准快速地检索出高质量数据,设计并实现基于区块链的数据服务信誉评估模型。利用层次分析法进行信誉评估指标权重计算,采用智能合约和星际文件系统实现物联网数据的存储、验证、保护和共享,通过区块链和Redis缓存技术完成物联网数据和信誉数据的安全快速存取,同时使用环签名技术保证评价真实性并隐藏用户个人信息。测试结果表明,该模型具有去中心化、可信、安全高效和不可篡改的特性,能够满足物联网数据服务平台的信誉评估需求。     

A Lightweight Approach (BL-DAC) to Secure Storage Sharing in Cloud-IoT Environments

The growing advent of the Internet of Things (IoT) users is driving the adoption of cloud computing technologies. The integration of IoT in the cloud enables storage and computational capabilities for IoT users. However, security has been one of the main concerns of cloud-integrated IoT. Existing work attempts to address the security concerns of cloud-integrated IoT through authentication, access control, and blockchain-based methods. However, existing frameworks are somewhat limited by scalability, privacy, and centralized structures. To mitigate the existing problems, we propose a blockchain-based distributed access control method for secure storage in the IoT cloud (BL-DAC). Initially, the BL-DAC performs decentralized authentication using the Quantum Neural Network Cryptography (QNNC) algorithm. IoT users and edge nodes are authenticated in the blockchain deployed by distributed Trusted Authorities (TAs) using multiple credentials. The user data is classified into sensitive and non-sensitive categories using the Enhanced Seagull Optimization (ESO) algorithm. Also, the authentication to access this data is performed by a decentralized access control method using smart contract policy. Sensitive user data is encrypted using the QNNC algorithm and stored in the private cloud. In contrast, non-sensitive data is stored in the public cloud, and IPFS is used to store data in a decentralized manner with high reliability. In addition, data security is improved by using a hierarchical blockchain which improves scalability by managing the multiple blockchains hierarchically and is lightweight using Proof of Authentication Consensus (PoAH). The BL-DAC is simulated and validated using the Network Simulator-3.26 simulation tool and validated. This work shows better results than the compared ones in terms of validation metrics such as throughput (26%), encryption time (19%), decryption time (16%), response time (15%), block validation time (31%), attack detection rate (16%), access control precision (13%), and scalability (28%).     

基于SystemVerilog的NoC测试平台

针对片上网络(NoC)验证效率不高的问题,依据验证方法学,利用SystemVerilog语言的优势,构建一个由覆盖率驱动并受约束的随机分层NoC测试平台。在不同拓扑结构和流量分布下,对NoC进行性能评估,结果证明该测试平台具备较强的通用性、适应性和扩展性,能有效地提高验证效率。     

基于多层次区块链的医疗数据共享模型

基于区块链的医疗数据共享能够有效地提升医疗数据的可信性,但是面临着链上存储容量有限、缺乏数据隐私保护等问题。针对这些问题,提出一个基于多层次区块链的医疗数据共享模型。对个人医疗数据进行加密后上传到链下的分布式存储中,并将数据索引信息上传到链上,利用多层次区块链协同技术和链上链下混合存储方式提高存储效率;引入差分隐私保护联邦学习中模型参数,提升数据的隐私安全。实验结果表明,相对于以太坊而言,该方案机构存储开销平均下降了60%左右,用户存储开销平均下降30%左右。     

结合社区发现和局部恢复码的区块链扩容研究

区块链全节点需要存储完整的账本,不能满足数据快速增长的需求,其存储扩容成为当前研究热点之一。现有最优研究成果虽然结合分片和RS(Reed-Solomon)纠删码技术,降低了存储开销,实现了数据可恢复,但存在网络开销较高和跨节点数据请求效率较低的问题。因此,提出了一种基于社区发现和局部恢复码（local reconstruction codes,LRC）的区块链存储扩容方案,一定程度上解决了这些问题。改进现有基于传导性的社区发现方法,在此基础上提出了一种区块链节点分组方法,使平均连接速度更快的节点分为一组,有效地缩短了跨节点请求区块的响应时间;采用了更优的LRC码来替代RS纠删码,利用更少的原始数据实现单点故障数据恢复,降低了网络开销。大量实验结果表明提出的存储方案在保持目前最优方案的数据恢复能力和存储开销的基础上,能有效减少网络开销和跨节点请求区块的时间。