基于主观逻辑和拍卖算法的公证人组跨链交易机制

作为区块链领域研究的热点，跨链技术一直备受关注。公证人机制作为一种典型的跨链方法，会出现“公证人节点职能集中化”“节点信誉度不高”“中间人费用过高”等问题，对此提出了一种基于主观逻辑的公证人组跨链交易机制。通过引入主观逻辑的方法对单链上节点间的相互评估以及担任正式公证人后的交易信息进行评估，筛选出高信誉度的公证人组，使得公证人机制更为安全可靠。同时为了合理化公证人充当中间人时的费用，提出了一种基于反向维克里拍卖算法的定价机制，降低了公证人节点充当中间人时的价格。实验结果表明，相对于传统的公证人机制，该跨链交易的机制具有更好的安全性和更低的中间人费用。     

基于条件代理重加密的跨链数据共享方案

目前区块链大多属于异构链,信息孤岛问题严重,所以如何打破区块链垂直发展的封闭状态和实现链间互联互通一直是区块链的研究热点。针对联盟链之间数据共享难、互操作性差和存储压力大等问题,提出一种基于条件代理重加密的跨链数据共享方案。从各联盟链中选出高信用节点充当公证人并组成公证链,作为跨链共享的媒介;引入星际文件系统实现混合存储,减小存储压力;随机确定一位公证人作为代理者,执行条件代理重加密操作实现链间共享密文的状态转变;通过信用约束和激励策略,规范公证人的行为和提高各链节点参与数据共享的积极性。理论分析和实验结果表明,提出方案在跨链数据共享方面更安全可靠,具有较高的跨链交互效率和较低的存储开销。     

面向版权授权交易的区块链共识机制

为实现安全高效的版权授权交易,使原创版权作品得到有效保护。针对区块链技术中的共识机制加以改进,提出一种适应可信版权登记与授权交易场景的DPOS共识机制改进方法。基于信用值和币龄进行设计,采用CES生产函数模型对节点可信程度进行衡量,减少作恶节点当选代表节点的概率;通过基于混合同余算法的随机出块策略和新型区块合法性验证策略,实现区块可信的产生与验证过程,增强共识算法安全性;增加基于出块时间的信用值奖惩机制,增大网络带宽与节点性能更好的节点成为出块节点的概率,提升系统效率。实验结果表明,改进方案可以全面提升区块链系统的安全性和效率,有效应用在版权交易领域,实现可信的版权授权交易。     

基于公证人组的跨链交互安全模型

针对公证人机制中存在的公证人节点职能集中以及跨链交易效率较低等问题,提出一种基于公证人组的跨链交互安全模型。首先,将公证人节点分为三类角色,即交易验证者、连接者和监督者,由交易验证组成员打包经过共识的多笔交易成一笔大的交易,并利用门限签名技术对它进行签名;其次,被确认的交易会被置于跨链待转账池中,连接者随机选取多笔交易,利用安全多方计算和同态加密等技术判断交易的真实性;最后,若打包所有符合条件的交易的哈希值真实可靠且被交易验证组验证过,则连接者可以继续执行多笔跨链交易的批处理任务,并与区块链进行信息交互。安全性分析表明,该跨链机制有助于保护信息的机密性和数据的完整性,实现数据在不出库的情况下的协同计算,保障区块链跨链系统的稳定性。与传统的跨链交互安全模型相比,所提模型的签名次数和需要分配公证人组数的复杂度从O(n)降为O(\mathrm{1})。     

基于信用的联盟链共识算法

针对当前共识算法中存在的共识效率低下和激励机制不足的问题,提出了一种基于信用的联盟链共识算法.首先,根据节点参与共识过程的行为,设计节点信用评估机制,通过信用奖励解决节点间激励机制不足的问题.其次,构造信用区块链和信用计算模型,将节点的信用值进行存储,并作为挑选"矿工"节点的依据,提高了共识算法的效率.最后,提出了分轮次的矿工节点选择算法,利用随机算法和优先级排列算法依次选择矿工节点,并提出节点信用值评估方法,避免节点信用值过大而成为寡头,确保节点成为矿工节点的公平性.实验仿真结果表明,该信用共识算法算力消耗低,出块速度快,相比现有的共识算法具有更好的性能,可以很好地应用于商业和医疗等联盟链场景.     

基于区块链的公平性联邦学习模型

为解决典型联邦学习框架在训练样本数据分布不均衡情况下产生的聚合模型对各个客户端模型不公平的问题,结合区块链的去中心化、不可篡改性以及智能合约的特点,提出基于本地数据特征的公平性联邦学习模型,以实现数据分布差异的客户模型可信安全共享。多个客户端通过区块链上传本地参数以及信用值,利用区块链的共识机制选择信用值最高的区块进行模型聚合,在模型聚合过程中按照节点信用依次进行融合,并根据区块链记录工作节点的本地模型参数作为证据,完成整体模型参数的聚合任务,在此基础上通过广播下传当前聚合模型参数,模型利用区块链的共识机制可降低参数在传输过程中所面临的安全风险。在开源数据集上的实验结果表明,该模型相较FedAvg模型训练精度提高40%,不仅能够优化非独立同分布下的模型训练精度,同时可以防止中间参数传输信息泄露,保证了多个客户端的利益与安全隐私,从而实现具有隐私保护的公平性模型。     

基于改进公证人机制的联盟链跨链隐私保护方案

联盟链跨链交互既增强了联盟链应用的功能，又扩展了应用的使用范围，因此对促进联盟链应用推广和产业发展意义重大。然而，目前联盟链跨链交互依然存在着用户身份和资产交易信息隐私泄露的问题，进而阻碍了联盟链跨链交互技术的广泛应用。针对以上问题，提出一个基于改进公证人机制的联盟链资产跨链隐私保护方案。首先，在合约层引入哈希锁定机制来改进传统的单签名公证人跨链方式，从而降低传统公证人机制中心化作恶的风险；其次，利用同态加密的特性在保证交易合法的前提下，实现对交易资产的可用不可见；同时，利用多密钥生成中心（KGC）模式的标识密码算法实现在网络层上的用户身份隐私保护。理论分析和实验结果表明，所提方案对联盟链跨链交互时交易中的用户身份信息和资产信息具有良好的隐私保护效果，且相较于其他同类方案在签名和验证方面的开销更低。     

基于变色龙hash的区块链可扩展存储方案

区块链中的节点以副本形式保存数据,随着时间的推移,区块链中的区块数不断增加,导致节点承受的存储压力随之增大,存储压力成为区块链应用落地的瓶颈之一。为了解决区块链中存储压力问题,提出了基于变色龙hash的区块链可扩展存储方案,该方案利用节点被攻击成功的概率和改进的温度模型,将区块分为高低安全性的冷热区块;基于变色龙hash算法和改进的Merkle tree,对高安全性的冷区块进行部分节点存储。在存储过程中,除高安全性冷区块的区块体信息被重构外,其余数据保持不变。仿真实验表明,在不改变区块链结构和安全性能的情况下,所提出的方案可减少区块链中数据的存储总量,减少存储节点的存储压力;且区块数量越多,其优势越明显。     

基于灰狼算法的电力能源区块链分块优化仿真北大核心

采用目前方法对电力能源区块链进行优化时,无法提高区块链的出块速度,导致方法存在配置容量低和收益率低的问题。提出基于跨链技术的电力能源区块链优化方法,在Cosmos平台的基础上设计跨链方案,对区块链进行划分,提高区块链的出块速度,将最小储能成本和碳排放成本作为优化目标,建立电力能源区块链优化模型,通过参数控制和种群初始化对灰狼算法进行改进,利用改进后的灰狼算法求解电力能源区块链优化模型,完成电力能源区块链的优化。仿真结果表明,所提方法的配置容量高、收益率高。     

基于云计算的物流区块链共识算法研究

为解决物流企业供应链的商流、物流、资金流、信息流、服务流等信息的不可篡改性、物品可溯源性、公证防伪不可抵赖性、资金的安全性等日益迫切的问题,提出了基于云计算的物流区块链模型及区块链共识算法。分析传统物流交易流程及其交易模型存在的问题,提出利用云计算与区块链解决其存在不足的思路;根据云计算与区块链的技术特点,融合各自的优势,给出物流区块链和云物流区块链的定义,提出基于云计算的物流区块链模型。根据实用拜占庭共识算法的基本原理和云物流区块链模型,结合去中心化和不可抵赖性的要求,对物流区块链共识算法进行设计,并与原始实用拜占庭共识算法、优化MinBFT算法进行分析比较。该算法与PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法进行对比实验,实验结果表明该算法在节点大于3f+1时,节点越多,吞吐量越大,其吞吐量以及网络延迟时间皆优于PBFT、MinBFT、CloudPBFT等算法。因此,该算法是一种可靠而有效的,具有去中心化和不可抵赖性的物流区块链共识算法。     

面向跨链系统的用户身份标识认证模型

随着区块链技术发展以及广泛应用,链与链之间交互成为关注焦点,跨链身份认证与管理是实现区块链可信交互的基础。针对当前跨链身份认证与管理中存在的安全性与性能不足问题,提出一种基于ECC-ZKP的面向跨链系统的用户身份标识认证模型。通过研究跨链身份标识模型,引入椭圆曲线加密算法和零知识证明,实现跨链身份标识注册、更新以及认证,为用户的跨链访问、通信提供可信身份认证服务。分析与测试结果表明,该方案具有较高的安全性,且在处理效率、资源利用率方面表现较好。     

授权股份证明共识机制的改进方案

针对授权股份证明（DPoS）机制中存在的节点投票积极性不高及如何降低恶意节点被选举为代表节点的概率等问题,提出了一种基于奖励机制和信用机制的改进方案。奖励机制规定代表节点所得的交易费要与为它投票的节点所共享,并提出一种改进的收益分配算法合理分配各节点所得的权益;信用机制为节点设置信誉值和状态,并通过优化投票结果的计算方式加大恶意节点成为代表节点的难度。在以太坊平台上搭建了测试区块链对改进方案进行了实验分析,结果表明该改进方案能够降低恶意节点选举成功的概率,提高了系统的安全性。     

委托权益证明共识机制的改进方案

针对委托权益证明（DPoS）共识机制由于投票不积极和选举周期过长造成的恶意节点剔除不及时的问题，提出了一种基于熔断机制、信用机制和备用见证人节点的DPoS共识机制改进方案。首先，引入熔断机制，提供了反对票功能，加快踢出作恶节点；其次，引入信用机制，为节点设置信用分数和信用等级，通过监测节点行为来动态调整节点信用分数和等级，加大作恶节点获得票数的难度；最后，加入备用见证人节点列表，及时填补因为节点作恶被撤销见证权后出现的空缺。搭建了基于本改进方案的测试区块链系统，通过实验验证改进方案的可用性和有效性。实验结果表明，采用改进后的DPoS共识机制的区块链可及时剔除作恶节点，适用于大多数场景的应用。     

基于星火区块链的跨链机制

针对当前区块链技术飞速发展的过程中,不同区块链之间相对孤立,数据不能交互共享的问题,提出一种基于星火区块链的跨链机制.首先,对常见跨链技术和当前主流跨链项目作了分析,研究了不同技术和项目的实现原理,并总结了它们的区别和优缺点;然后,利用主子链模式的区块链架构,设计了智能合约组件、交易校验组件、交易超时组件等关键核心组件...     

区块链互操作技术综述

区块链技术被认为是构建价值互联网的基石,然而彼此独立的区块链系统形成了数据、价值孤岛.区块链互操作(也被称为跨链操作)是打破链间壁垒、构建区块链网络的关键技术.在区分狭义与广义区块链互操作的基础上,重新定义狭义区块链互操作,并抽象出跨链读与跨链写两类基本操作;分析总结实现狭义区块链互操作需要解决的3个关键技术问题:跨链信息传输、跨链信任传递、跨链操作原子性保障;系统梳理这3个问题的研究现状,并分别从多角度进行比较;在此基础上,从关键技术问题的角度分析具有代表性的整体解决方案;最后指出几个值得进一步探索的研究方向.     

基于双联盟链的智能电网数据共享模型

针对区块链的电网云服务器数据存在数据共享困难和隐私泄露风险,提出一种基于双联盟链的智能电网数据共享模型（DSDCB）。首先,基于星际文件系统（IPFS）在链下存储电力大数据,在链上存储IPFS文件指纹,并使用多重签名公证人将电力数据共享给其他联盟链;然后,在保证隐私不被泄露的情况下,使用代理重加密结合安全多方计算来进行单节点或多节点安全数据共享;最后,利用全同态加密算法在无需解密电力数据的情况下对密文数据进行合理整合。DSDCB的单节点跨链数据共享模型能抵抗51%攻击、女巫攻击、重放攻击和中间人攻击。经证明当恶意参与方少于k个、诚实参与方超过1个时,DSDCB的安全多方跨链数据共享模型能保证数据的安全性与隐私性。仿真对比表明,DSDCB的计算成本低于代理广播再加密（PBRE）和用于安全云存储的加密数据共享方案（CPBRE-DS）,比一轮通信可验证全同态秘密共享（FHNVSS）方案更具有可行性。     

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。     

区块链在车载自组网中的应用研究及展望

车载自组织网络(简称车载网)是一种由车辆节点和路侧节点(基础设施)构成的自组织网络,是智能交通(Intelligent Transport System,ITS)领域的核心技术之一。区块链的分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术可保证车载网中的安全性、可靠性,但是区块链的强一致性和链式结构特点无法满足车载网的两个主要特性,即车辆节点快速移动性和网络不稳定性。文中重点研究区块链在车辆节点移动性和网络不稳定性条件下的节点、存储、跨链、共识等技术特性,分析存在的问题并提出解决方法,最后展望区块链在车载网中的新应用及研究方向,为今后的研究提供参考。