BETASCO: 面向智能合约分片的联盟区块链系统

基于区块链的去中心化应用已在加密数字货币、云存储、物联网等多个领域提供健壮、可信且持久的服务, 然而区块链的吞吐能力难以满足去中心化应用日益增长的性能需求. 分片是当前主流的区块链性能优化技术, 但现有的区块链分片主要面向用户和用户之间的转账交易, 并不完全适用于以智能合约调用交易为主的去中心化应用. 针对此问题, 设计并实现面向智能合约分片的联盟区块链系统BETASCO. BETASCO为每个智能合约提供一个分片作为独立执行环境, 通过基于分布式散列表的合约定位服务将交易路由至目标智能合约所在的分片, 并通过智能合约间的异步调用机制满足跨智能合约的通信和协作需求. BETASCO通过节点虚拟化允许一个节点加入多个分片, 支持同一组节点上多个智能合约的并行执行. 实验结果表明, BETASCO整体吞吐能力可随智能合约数量的增加而线性增长, 且执行单个智能合约的吞吐能力与HyperLedger Fabric相当.     

基于区块链技术的C2C交易系统

区块链和智能合约是近几年最热门的技术,区块链技术具有去中心化、匿名化、可溯源等特性,智能合约是存储在区块链上的公开可执行代码,允许在没有第三方参与的情况下进行可信交易,这些交易可追踪且不可逆转,因此,将其应用在最不可信的C2C交易业务中具有较高的研究价值和实用价值。本文利用以太坊区块链平台和智能合约实现了C2C交易系统,利用该系统可以实现匿名且安全的交易,解决了信任问题、降低了信任成本。     

浅析区块链技术在网络安全中的作用

目前网络安全方面的风险类型主要有病毒传播风险、漏洞攻击风险、信息入侵风险和黑客风险.由于区块链技术具有去中心化、不可篡改性、可追溯性、去信任化以及智能合约的特性,因此在网络安全应用当中具有技术优势.区块链技术能够增强网络数据的储存和共享能力,提升保密性和网络数据的完整性,能够保障用户私人信息的安全,并对资产和网络交易进...     

区块链数据隐私保护:研究现状与展望

区块链作为一种分布式账本,集成了分布式共识、对等(peer to peer,P2P)网络、智能合约及密码学等技术,解决了"去中心化"的信任问题.区块链凭借其不可篡改、去中心化等特性,对社会各个领域产生了深远影响,掀起了区块链技术的研究与应用热潮.区块链技术应用场景十分广泛,其独特优势能够解决许多行业中的痛点.但是,区块链技术在应用过程中面临着数据隐私泄露的问题,极大地限制了区块链的应用范围和领域,区块链数据隐私保护方案已成为研究者关注的重点问题之一.基于数据隐私保护的基本概念,详细分析了区块链各技术要点面临的隐私泄露问题,探索并总结了当前区块链数据隐私保护的解决方案.最后,结合目前区块链数据隐私保护研究的最新进展,对未来区块链数据隐私保护的研究方向进行了展望.     

基于区块链的分布式可信网络连接架构

可信网络连接是信任关系从终端扩展到网络的关键技术.但是,TCG的TNC架构和中国的TCA架构均面向有中心的强身份网络,在实际部署中存在访问控制单点化、策略决策中心化的问题.此外,信任扩展使用二值化的信任链传递模型,与复杂网络环境的安全模型并不吻合,对网络可信状态的刻画不够准确.针对上述问题,在充分分析安全世界信任关系的基础上,提出一种基于区块链的分布式可信网络连接架构——B-TNC,其本质是对传统可信网络连接进行分布式改造.B-TNC充分融合了区块链去中心化、防篡改、可追溯的安全特性,实现了更强的网络信任模型.首先描述B-TNC的总体架构设计,概括其信任关系.然后,针对核心问题展开描述：（1）提出了面向访问控制、数据保护和身份认证的3种区块链系统;（2）提出了基于区块链技术构建分布式的可信验证者;（3）提出了基于DPoS共识的的远程证明协议.最后,对B-TNC进行正确性、安全性和效率分析.分析结果表明,B-TNC能够实现面向分布式网络的可信网络连接,具有去中心化、可追溯、匿名、不可篡改的安全特性,能够对抗常见的攻击,并且具备良好的效率.     

基于区块链智能合约的茶叶交易模型研究

文章提出一种基于区块链智能合约的茶叶交易模型,将茶叶交易过程中的各利益相关方都纳入基于区块链的茶叶交易信息共享网络中,各方自成节点,所有交易行为都在网络中进行,并由所有参与方共同监管,所有信息被记录在不可篡改、按时间戳记录的可靠数据库区块链中,并制定各方共同约定遵循的、监管茶叶种植、生产加工、交易行为过程的智能合约,合约的执行为各方提供一个无需人为干预、去信任的对茶叶交易行为的监督,更好平衡与保障茶农、消费者、茶商各方利益.     

智能合约安全与实施规范研究

自区块链2.0时代以来,以智能合约为代表的第二代区块链平台及应用呈爆发式增长,但随之而来的智能合约安全事件也频繁发生。区块链3.0时代,智能合约因其固有的去信任化、自动性、防篡改、可追溯等技术特性,必将被广泛应用。但是,在此前景之下,智能合约的安全性成为了区块链生态安全的基石。文章创新地提出了智能合约3.0—智慧合约的概念,并基于智能合约基础架构研究了智能合约安全威胁,提出了一套基本的智能合约安全实施规范,旨在为智能合约安全实施提供参考与借鉴。     

基于PoA联盟链的微电网无报价交易机制

传统微电网电力交易模式存在中心化、数据不透明等问题, 区块链的去中心化、不可篡改、可追溯和无需信任等特点被广泛用于电力交易. 当前的研究主要在共识机制、交易机制和隐私保护方面, 且大多都需要交易者每周期不断进行报价. 本文提出了一种基于权威证明(Proof of Authority, PoA)共识的联盟链无报价电力交易机制, 电力消费者无需报价只需预存电费, 即可在电费耗尽前基于智能合约自动进行电力交易, 资金的结算采用能源代币. 最后与其它4种现有区块链电力交易方案进行对比分析, 并模拟仿真了5个产消者和5个消费者的电力交易, 分析了买卖双方的收益. 结果表明本方案让买卖双方同时受益, 经济成本更低, 共识效率高.     

区块链技术专题序言

区块链作为新一代分布式记账(Distributed Ledger Technology,DLT)的核心技术,具有去中心化、分布式、去信任、不可篡改、可追溯等优点.通过对分布式数据存储、点对点传输、共识机制、密码学和智能合约等技术的集成,可有效地解决传统交易模式中的数据造假行为,这被认为是构建未来"信任互联网"和"价值互联网"的支撑性技术,受到了金融投资界、智能制造界、工业界、学术界以及政府部门的重视.区块链的应用领域已由金融领域延伸至供应链管理、征信系统、身份认证、物联网等.     

智能合约:架构及进展

智能合约是一种无需中介、自我验证、自动执行合约条款的计算机交易协议,近年来随着区块链技术的日益普及而备受关注.区块链上的智能合约具有去中心化、去信任、可编程、不可篡改等特性,可灵活嵌入各种数据和资产,帮助实现安全高效的信息交换、价值转移和资产管理,最终有望深入变革传统商业模式和社会生产关系,为构建可编程资产、系统和社会奠定基础.本文致力于以区块链智能合约为研究对象,对已有的研究成果进行全面梳理和系统概述,提出了智能合约的基础架构模型并以此为研究框架阐述了智能合约的运行机制与基础架构,总结了智能合约的研究挑战与进展,介绍了智能合约的技术优势与典型应用领域,讨论了智能合约的发展趋势,以期为智能合约的后续研究提供参考.     

基于联盟区块链的电动汽车可信充电模型

基于中央服务器的传统架构是过去后台服务搭建的重要解决方案,但随着用户数与应用需求的爆发式增长,该架构对中心节点的计算与存储能力提出了更高的要求,同时也带来了信任危机.分布式系统的一个典型代表-区块链,作为比特币的核心技术,它的不可篡改,可追溯,不可伪造数据等特性使得它在近几年受到广大研究者的广泛关注.本文提出将联盟区块链应用到电动车,充电桩,智能电表,传输电网所组成的充电网络中,利用区块链技术来管理充电记录,以此来保护每一方的利益,为交易纠纷的解决提出一种数据层面的支撑.本文在提出专用联盟区块链的同时,也提出了一种新的适用于电动汽车可信充电模型的共识机制和对应的查询智能合约.实验结果表明所设计的共识机制能在该可信充电网络模型中安全高效的运行,同时也能够满足用户快速查询交易的需求.     

基于区块链的车联网电子取证模型

针对车辆交通事故取证困难、责任归属难以判定等问题,提出一种车联网（IOV）通信架构下基于区块链的电子取证方案。该方案利用区块链去中心化存储机制实现电子证据的远程存储,并利用智能合约机制完成电子证据的快速检索和相关证据链的有效追溯;而为有效保护车辆身份的隐私,提出一种令牌机制来对数据进行访问控制;同时,为满足IOV的实时取证要求,提出了一种高效批量共识机制。实验仿真表明,所提方案中的新型共识算法效率优于传统委托权益证明（DPOS）共识算法,且取证速度满足IOV环境的需求,保证了电子证据的不可篡改、不可否认及永久保存等特性,实现了区块链技术在司法存取证方面的应用。     

基于区块链信用体系的分布式数字版权管理机制

为了提升数字版权管理机制的效率,为去中心化内容分发网络中的版权保护问题提供解决方案,提出一种基于区块链信用体系的分布式DRM（digital right management）机制。利用区块链增信体制及智能合约技术,该DRM机制设计了去中心化分布式网络环境中的版权交易过程,实现版权交易过程的不可逆加密记录,并针对内容分发应用的实际需求对分布式账本的数据结构作出轻量化调整。仿真测试和结果分析表明,基于该机制可为构建出高性能低开销的分布式内容分发系统提供技术支撑,并且相较于传统DRM机制,该机制具备高度的灵活性和可扩展性。     

一种基于区块链的存储资源可信分配方法

为了摆脱目前大多传统云存储几乎唯一依赖于第三方信任机构的现状,可以采用一种去中心化的模式实现对网络上闲散存储资源的有效整合与优化.区块链具有去中心化、不可篡改、基于多方共识的信任等技术特征,为实现在去中心化模式下的存储资源可信共享方案提供了设计思路.针对目前传统云存储行业的中心化信任模式可能存在的问题,提出一种基于区块...     

基于区块链的公平预付卡管理方案

近年来预付费消费模式倍受商家和消费者的青睐,在娱乐健身、教育培训、商超零售等服务业中得到广泛应用。现有预付卡管理中存在商家欺诈高发、商家违约频发、监管不善等诸多问题,难以保障消费者的权益。当前,基于区块链的智能合约技术具有去中心化、安全性高、可验证等特性,可用来有效管理预付卡,为解决预付卡管理存在的问题提供了新思路。因此提出了一种基于区块链的公平预付卡管理方案,消费者和商家通过与智能合约的交互完成交易,利用智能合约的暂存价值完成预付款的管理。消费者和商家共同确认消费成功后,由智能合约自动结算本次消费费用给商家。当商家存在违约时,消费者可以通过申诉追回已支付的预付款,维护自己的权益,从而保证交易的公平性。基于以太坊实验环境实现了预付卡管理方案,对预付卡发售、消费与退款等功能进行了详细测试。通过实验测试和安全性分析,验证了该方案的有效性和可行性。     

一种基于区块链的数据完整性验证解决方案

数据在物联网环境下采集、传递、存储过程中,如果缺少严密的安全防范措施,可能会出现假冒的、被篡改的或者过期的数据,这些缺乏完整性保护的物联网数据会对物联网应用造成极大的危害。数据的完整性是确保数据可信的必要条件。区块链的去中心化、分布式、持久性、不可篡改等属性,使得区块链目前成为在具有隐私保护应用需求的数据完整性验证的优选方法。文中提出了一种基于区块链的数据完整性验证的区块链结构和基于去中心化时间戳的数据完整性验证机制,设计了基于区块链的数据完整性验证的智能合约,在以太坊平台上模拟真实场景。实验结果表明,基于区块链的数据完整性验证技术方案,可以在去中心化的应用环境下,并在数据分散存储以保护数据隐私的前提下,确保数据的完整性。     

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.     

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。     

物流服务交易区块链与蚁群智能合约算法研究

为解决物流服务交易中供应商、生产商、用户等多方参与者之间的信用关系缺失,提高制定合约的效率,避免干扰合约的正常执行以及传统合约的可抵赖性、可篡改性以及不可追溯性等问题,提出了物流服务交易区块链与蚁群智能合约算法。分析传统的物流服务交易模式存在的问题,提出一种新的物流服务交易合约概念模型,并利用区块链和智能合约的特点和优势,以及物流服务交易中的信息发布、谈判、议价、制定合约等交易环节和区块链的链接关系,构建一种去中心化的物流服务交易智能合约区块链模型。以该模型为基础,依据物流服务交易合约的工作流程以及蚁群算法的特点,设计了物流服务交易区块链与蚁群智能合约算法。在多节点物流服务交易仿真平台进行实验,实验结果表明,该算法实现了基于区块链的多物流用户服务交易智能合约的创建、存储和自动执行,整个过程透明可跟踪、共识且不可篡改。因此,该算法是基于区块链解决物流服务交易问题的一种有效方法。     

基于信任度匹配的改进PBFT共识算法

共识算法是去中心化的区块链系统实现数据状态一致的关键。针对传统的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识算法在可扩展性和安全性方面存在的不足,提出一种基于信任度的匹配拜占庭共识算法(Trust-based Matching Byzantine Fault Tolerance,TMBFT)。首先,通过基于信任度的邻居匹配模型来选取部分节点进行投票共识,以降低区块链网络的通信量;其次,引入信任度评价机制来监督邻居节点的行为,确保有效检测出拜占庭节点,保证节点投票的安全性;最后,设计投票计数机制保证了共识结果的一致性,并提高了共识效率。与PBFT相比,TMBFT将通信复杂度从O(N^2)降到O(Nlog2N),有效降低了网络中的通信开销。安全性分析表明,信任度评价机制可降低节点作恶的概率,并有效提高系统安全性。实验结果表明,TMBFT较传统拜占庭算法具有更好的性能优势。