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1. 区块链系统中智能合约技术综述
范吉立, 李晓华, 聂铁铮, 于戈
计算机科学    2019, 46 (11): 1-10.   DOI: 10.11896/jsjkx.190300013
摘要2373)      PDF(pc) (1481KB)(5084)    收藏
区块链是一个全球性的去中心化分布式数据库账本。智能合约作为一段由事件驱动的、具有状态的、运行于区块链系统之上的程序,能够保管、处理区块链账本上的数字资产;运行在通用平台上的智能合约还能够实现传统应用系统的部分功能。区块链技术的发展为智能合约提供了很好的运行基础,智能合约在区块链上能够发挥重要作用。随着比特币和以太坊等区块链平台的迅速发展,智能合约具备了良好的发展契机。然而,智能合约应用还处于早期发展阶段,相关研究相对较少,实际应用中智能合约的适用场景不够丰富。文中从智能合约编程语言、实现技术、发展现状和存在的挑战、未来前景等几个方面进行研究和探讨,重点描述了不同智能合约开发语言的特性,以及相互之间的对比;以智能合约运行环境为标准进行分类,研究了各种区块链系统中智能合约的开发、部署和运行机制,并探讨了不同类型智能合约平台的应用范围,对不同区块链系统在智能合约开发、社区支持以及相应的生态系统等方面进行了全面的比较;然后,介绍智能合约的研究现状和面临的挑战,从安全性、可扩展性、可维护性等方面进行深入分析;最后,分析了区块链和智能合约技术的发展趋势,探讨了未来的应用场景。
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2. 基于区块链的大数据确权方案
王海龙,田有亮,尹鑫
计算机科学    2018, 45 (2): 15-19.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.02.003
摘要1936)      PDF(pc) (2097KB)(2611)    收藏
数据确权一直是大数据交易面临的挑战性之一。传统的确权手段采用提交权属证明和专家评审的模式,但是缺乏技术可信度,且存在潜在的篡改等不可控因素。为解决这些问题,迫切需要操作性强的确权方案。基于区块链技术和数字水印技术,提出了一种新的大数据确权方案。首先,引入审计中心和水印中心,以分离大数据完整性审计和水印生成的职责。其次,基于数据持有性证明技术和抽样技术,实现对大数据完整性的轻量级审计。再次,利用数字水印技术的特殊安全性质,实现对大数据起源的确认。最后,针对整个确权过程中涉及到的证据的完整性和持久性,利用区块链的原生特点实现确权结果与相关证据的强一致性。正确性和安全性分析结果表明,该方案能够为大数据的所有权界定提供新的技术思路和方法。
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3. 区块链技术与应用前瞻综述
何蒲,于戈,张岩峰,鲍玉斌
计算机科学    2017, 44 (4): 1-7.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2017.04.001
摘要1462)      PDF(pc) (729KB)(4620)    收藏
区块链技术是一种去中心化、去信任化的分布式数据库技术方案。该数据库由参与系统的所有节点集体维护,具有去中心化、不可篡改、透明、安全等特性。区块链技术归功于比特币应用,它作为比特币的底层技术支持,是比特币系统的核心支撑。区块链技术 具有广阔的 发展前景,从关键技术、内容、原理、瓶颈、应用和前景几个方面进行介绍,对相关研究问题进行探讨。
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4. 区块链系统的数据存储与查询技术综述
王千阁, 何蒲, 聂铁铮, 申德荣, 于戈
计算机科学    2018, 45 (12): 12-18.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.12.002
摘要1067)      PDF(pc) (1924KB)(3309)    收藏
目前,以比特币和以太坊为代表的区块链系统已经日趋成熟,区块链技术成为学术界与工业界的研究热点。然而,这些区块链系统在实际应用中因数据存储模式限制而普遍面临着查询功能简单、查询性能较低等严重问题。文中重点对区块链系统的数据存储与查询技术的研究进展进行综述与展望。首先,介绍当前流行区块链系统中使用的数据存储机制和查询处理策略。然后,详细介绍在现有区块链系统基础上扩展查询处理功能的两种方法,并从查询效率、写性能优化、存储空间占用、数据安全性和可用性5个方面对其进行对比和分析。最后,分析了未来区块链系统的查询技术发展趋势,探讨了其主要的研究方向。
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5. 基于Gossip协议的拜占庭共识算法
张仕将,柴晶,陈泽华,贺海武
计算机科学    2018, 45 (2): 20-24.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.02.004
摘要913)      PDF(pc) (1198KB)(1330)    收藏
区块链是一种对等网络的分布式账本系统,具备去中心化、不可篡改、安全可信等特点,因此受到了广泛关注。在区块链系统中,典型的拜占庭错误包括操作错误、网络延迟、系统崩溃、恶意攻击等。现有共识算法不仅对区块链中拜占庭节点的容错能力低,而且对区块链系统的可扩展性差。针对这一问题,文中提出了基于Gossip协议的拜占庭共识算法,使系统可以容忍小于一半的节点为拜占庭节点,能够达到XFT共识算法的容错能力。同时,因为采用了统一的数据结构,所以系统具有更好的可扩展性,并且有利于正确节点识别区块链系统中的恶意节点。在该算法中,提案节点随着区块链长度的变化而转移,系统中所有节点都处于对等的地位,从而避免了单点故障问题,进而使得系统具有更好的动态负载均衡的性能。
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6. 基于区块链的身份管理认证研究
董贵山, 陈宇翔, 张兆雷, 白健, 郝尧
计算机科学    2018, 45 (11): 52-59.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.11.006
摘要880)      PDF(pc) (2876KB)(4855)    收藏
针对网络空间中的身份管理问题,分析了通用的基于区块链的身份管理认证模型。首先,概述了身份管理的定义要求,回顾了网络空间中身份管理在区块链应用方面的早期尝试,总结了其发展经验并分析了身份管理所面临的问题,对比了区块链的优缺点及其在身份管理方面的验证项目。然后,分析了通用的区块链身份管理模型及每个模块。最后,重点对较为成熟的ShoCard公司的应用场景和DIMS(Decentralized Identity Management System)做了分析对比,并对未来进行了展望。
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7. 区块链应用中的隐私保护策略研究
董贵山, 陈宇翔, 范佳, 郝尧, 李枫
计算机科学    2019, 46 (5): 29-35.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.05.004
摘要821)      PDF(pc) (2040KB)(2241)    收藏
近年来,人们对身份管理系统和以用户为中心的自主权身份提出了越来越多的隐私保护需求。区块链作为解决数据隐私安全问题的重要手段,被越来越多的应用所使用。本文针对区块链应用中的隐私保护问题,首先研究了当前主流加密代币使用的隐私保护策略,包括匿名处理发送方、接收方和内容等环节,设置区块链的访问权限,创新侧链和支付通道等方法,分类存储数据等;然后分析了各隐私保护策略的效率、侧重点及应用前景,并重点分析了零知识证明对基于区块链的分布式应用的重要性;最后对智能合约、身份管理、供应链等实践领域的隐私保护策略进行介绍分析,并提出对未来方向的展望。
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8. 区块链交易数据隐私保护方法
许重建,李险峰
计算机科学    2020, 47 (3): 281-286.   DOI: 10.11896/jsjkx.190300086
摘要817)      PDF(pc) (2163KB)(3195)    收藏
区块链具有开放性、不可篡改、分布式共享全局账本等优点,但同时这些特性也造成了交易数据隐私泄露问题,严重影响其在许多业务领域的应用,特别是在企业联盟链领域的应用,随着区块链应用的不断发展,如何在区块链平台上对交易数据进行隐私保护是一个非常值得研究的问题。为此,首先对现有的区块链交易数据隐私保护方法进行研究并指出其不足,其次对区块链交易数据隐私保护需求进行定性分析,将每一笔交易数据分为敏感数据和基础数据两部分,建立需求分析矩阵,得出交易隐私保护的本质需求和隐含需求以及可能的应用场景;然后结合对称加密与非对称加密各自的特点以及智能合约的共识特性,设计了一套基于双重加密的区块链交易数据隐私保护方法,该方法主要包括私密数据提供方加密存储交易数据、私密数据使用方解密读取交易数据、私密数据可访问方共享交易数据3个模块,同时对每个模块的工作流程进行了详细论述;最后在蚂蚁区块链平台上结合国际贸易多方共同参与的实际业务对该方法进行验证。测评结果表明,该方法能够实现字段级别细粒度的交易数据隐私保护,能够在链上高效稳定地进行私密数据共享和完成私密数据的全链路操作;在使用4个节点搭建的区块链平台上完成了超过100万笔的交易测试,平均TPS达到了800;相比原来没有使用隐私保护的系统,交易性能并没有明显降低,相比比特币、以太坊等区块链平台,文中使用的区块链平台通过加密后的交易性能得到了几十倍的提升。
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9. 基于区块链的信息共享及安全多方计算模型
王童, 马文平, 罗维
计算机科学    2019, 46 (9): 162-168.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.09.023
摘要723)      PDF(pc) (1973KB)(2526)    收藏
在大数据背景下,数据信息隐私和可控性成为了关注点。现有的计算模式大多依赖于第三方机构,第三方的不可依赖性和对信息的掌控易导致信息的安全性无法得到保证,容易出现大量隐私问题。为解决此问题,文中结合区块链的特征和安全多方计算,提出了一种安全、高性能的共享及多方计算模型,使得用户能在自主控制数据的同时也能保证数据计算和共享的安全性。该方案首先以链上存储和链下存储相结合作为基础,在该存储环境下,利用代理重加密方式进行数据共享;然后使用改进的共识算法确保节点间的一致性,进而在MapReduce计算框架中使用改进的同态加密算法实现在无需解密隐私数据的情况下直接用密文进行数据处理和安全计算;最后对方案的正确性与安全性进行分析并进行实验仿真。分析结果及仿真结果表明,该模型在数据量较大时具有高性能的优点,且在运算效率方面有比较大的提升。
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10. 区块链技术对人工智能的影响
潘吉飞, 黄德才
计算机科学    2018, 45 (11A): 53-57.  
摘要672)      PDF(pc) (2647KB)(965)    收藏
区块链是比特币的支撑技术,具有去中心化、不可篡改、可追溯的特点,在金融、数字版权、公证、物联网、文档存储等领域开始逐步应用并取得了较大成果,已成为与人工智能、大数据、云计算等比肩的热门技术。人工智能建立在海量数据和强大计算力的基础上,区块链技术的特点可以很好地融入到人工智能应用中,从而推动人工智能的进一步发展。文中在介绍了区块链基本概念与工作机制的基础上,重点介绍区块链技术的发展对人工智能的影响,分析了区块链技术应用于人工智能领域的可行性,最后提出展望。
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11. 区块链在车载自组网中的应用研究及展望
周畅,陆慧梅,向勇,吴竞邦
计算机科学    2020, 47 (2): 213-220.   DOI: 10.11896/jsjkx.190600001
摘要630)      PDF(pc) (1604KB)(1583)    收藏
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。
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12. 基于跳跃Hash和异步共识组的区块链动态分片模型
潘吉飞,黄德才
计算机科学    2020, 47 (3): 273-280.   DOI: 10.11896/jsjkx.190100238
摘要625)      PDF(pc) (2305KB)(905)    收藏
区块链系统的实现方案普遍存在性能和容量上的缺陷,使其无法取得更广泛的普及和应用。分片被视为最有可能解决区块链瓶颈的技术,然而目前主流的实现方案普遍存在牺牲去中心化或者安全性来提升性能的问题。基于现有分片技术的研究,文中提出了基于跳跃Hash和动态权重的分片构建算法,该算法满足高效性、公平性、自适应性等特点,网络分片效率对比以太坊提升了8%,分片数量动态增减时节点迁移的工作量对比以太坊降低了25%;同时引入了异步共识组机制,提升了分片的交易安全性,能够有效处理跨分片交易。理论分析和实验证明,基于跳跃Hash和异步共识组的区块链动态分片模型的最大交易性能可达5000笔每秒。
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13. 基于区块链的医疗信息安全存储模型
王辉, 周明明
计算机科学    2019, 46 (12): 174-179.   DOI: 10.11896/jsjkx.181102034
摘要575)      PDF(pc) (1773KB)(1223)    收藏
我国医疗信息化的现状显示,传统的电子数据模式在医疗信息存储方面存在以下两个问题:1)电子数据规范性较差,流通慢;2)电子数据安全性和隐私性易受到威胁。针对各个医疗信息系统之间存在的信息存储安全问题和信息间的共享问题,结合区块链的共识机制、加密机制、点对点网络等技术,提出了一种基于区块链的信息管理方案来实现医疗信息的存储和共享,该方案具有不可篡改、去中心化等特点。通过改进的拜占庭协议实现网络节点的共识,通过访问控制机制达成医疗信息的共享,通过区块链来保存医疗信息的公共信息,而就诊的真实数据被加密保存在数据库或者云中,方便且有效地实现了敏感医疗数据的存储和系统之间的信息共享。在联盟链的环境下选取若干网络节点进行性能测试,实验结果表明,所提方案在防篡改、隐私保护等安全保护方面和吞吐量等性能方面具有较好的表现。此外,所提方案提出的索引机制能够实现快速检索,提高检索效率。通过搭建测试网络,证明了所提方案在医疗信息存储方面的可行性。所提方案利用区块链技术进行去中心化和不可篡改的管理,能够极大地提高医疗服务效率,提升医疗服务质量,为进一步研究区块链底层技术和探索区块链技术在医疗信息领域的应用奠定了良好的基础。
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14. 基于区块链的虚拟电厂模型研究
邵炜晖,许维胜,徐志宇,王宁,农静
计算机科学    2018, 45 (2): 25-31.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.02.005
摘要552)      PDF(pc) (1554KB)(1413)    收藏
新能源技术和互联网技术推动了电力系统由智能电网向能源互联网进化,未来能源互联网将以分布式能源作为主要的一次能源。虚拟电厂技术能够聚合分布式能源并建立虚拟电力资源交易,逐步成为分布式能源高渗透情况下的核心并网技术。针对以实时电价为驱动的未来能源互联网,结合区块链这一安全、透明、去中心化的分布式计算范式,建立基于区块链的虚拟电厂模型,通过区块链的激励机制将虚拟电厂协调控制手段和分布式能源独立并网行为有机联动,从而实现高效的分布式调度计算。仿真实验表明,所提模型满足能源互联网中分布式能源高渗透率、高自由度、高交易频率、高响应速度的并网需求。
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15. 基于区块链的在线广告投放模型
陆歌皓, 李翔宇
计算机科学    2019, 46 (4): 300-308.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2019.04.047
摘要518)      PDF(pc) (1681KB)(1497)    收藏
以互联网广告为代表的数字媒体广告在飞速发展的同时也显示出许多亟需解决的问题,例如,数字广告的过程不透明,反馈数据造假、多级代理导致的效率低下等问题被放大,广告主的海量投资在不明就里的情况下被浪费掉。区块链技术提供了一种去中心化的、可信任的点对点分布式网络解决方案。文中基于区块链、智能合约等技术,尝试构建了具有分布式点对点网络、去中心化、数据不可篡改、交易过程透明且可追溯、共识信任机制等特点的在线广告投放模型,以探索一种新的广告商业生态系统,为广告主和广告从业者提供安全、自由、高效、自动化、智能化的交易市场。结合在线广告过程,阐述了基于区块链的在线广告投放模型的运行过程。最后,展望了方案中涉及的智能合约、商业模式以及与其他成熟技术相融合等可继续深入探究的方向。
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16. 基于区块链的对等网络信任模型
巫岱玥, 李强, 余祥, 黄郡
计算机科学    2019, 46 (12): 138-147.   DOI: 10.11896/jsjkx.181202307
摘要517)      PDF(pc) (2258KB)(921)    收藏
目前,在信任模型的信任评估过程中,评价数据的来源不统一,使得不同节点获取评价数据的能力不同,不同节点对数据的认可度也不同,从而导致计算结果精度不高且较为主观,难以作为参考。针对此问题,提出基于区块链的对等网络信任模型ChainTrust。首先,定义评价序列图,根据评估节点在网络中间接信任度的可靠程度来确定间接信任度的权重。同时,改进已有区块链结构,使用Merkle Patricia树和二叉Merkle树对评价数据进行存储,进一步提高评价数据的安全性,并给出对应的存储、读取算法。仿真与分析结果表明,ChainTrust能较好地抵御恶意攻击,有效降低共谋攻击对信任评估带来的影响,并能通过调整模型参数改变模型的敏感程度。因此,ChainTrust模型是有效的,且具有较高的灵活性和普适性。
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17. 基于聚合签名的共识算法优化方案
苑超,徐蜜雪,斯雪明
计算机科学    2018, 45 (2): 53-56.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.02.009
摘要516)      PDF(pc) (1215KB)(1207)    收藏
随着比特币以及以太坊、超级账本等系统的兴起,区块链技术受到越来越多的关注。区块链是众多技术结合的产物,共识算法在区块链中起着至关重要的作用,共识算法的优劣直接影响着区块链系统的优劣。针对不同特点的区块链系统,采取的共识算法也不相同,不同的共识算法各有优劣。目前,效率问题是区块链中共识算法面临的主要问题之一。为了提高区块链系统中共识算法的运行效率,首先介绍了区块链中共识算法的各种潜在的优化方案,然后以联盟链中常用的PBFT共识算法的改进算法dBFT为研究对象,结合聚合签名技术以及双线性映射技术对dBFT的共识过程进行优化,并与原方案进行比较。优化后的聚合dBFT共识算法可以有效降低区块链系统中签名的空间复杂度。
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18. 基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型
冯涛, 焦滢, 方君丽, 田野
计算机科学    2020, 47 (4): 305-311.   DOI: 10.11896/jsjkx.190300087
摘要501)      PDF(pc) (1596KB)(1150)    收藏
传统医疗信息系统中总是存在医疗健康数据安全存储难和共享难的问题,不同身份的人员在访问和共享医疗健康数据时都受到比较严格的限制,且验证身份和数据的真实性需要大量的资源和时间。针对传统医疗信息系统中存在的存储集中、共享安全性低和达成一致困难等问题,提出了一个基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型。该模型根据目前的医疗资源分布情况将医疗机构划分等级,使用股份授权证明机制(Delegate Proot of Stake,DPOS)和实用拜占庭机制(Practical Byzantine Fautt Tolerante,PBFT)结合的混合共识机制保证在没有中心节点的情况下联盟中医疗机构可以快速达成一致,共享医疗健康数据;并根据区块链去中心、安全可信和防止篡改等特点,将数据记录及其他重要信息存储在区块链上,而将完整医疗数据加密存储在分布式数据库(Distributed Database,DDB)中,在安全存储用户医疗健康数据的同时,提高了数据在各医疗机构间的共享效率。安全性分析表明,该模型在容错范围内可以保护医疗健康数据,防止其被篡改和共谋;一致性分析表明,该模型有99%的概率保证联盟中医疗机构达成共识并共享医疗数据。
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19. 基于免疫的区块链eclipse攻击的异常检测
吕婧淑,杨培,陈文,操晓春,李涛
计算机科学    2018, 45 (2): 8-14.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.02.002
摘要479)      PDF(pc) (1343KB)(1033)    收藏
区块链的eclipse攻击具有并发性、隐蔽性的特点,且往往依赖多节点协作完成垄断受害节点网络连接的攻击;相应地,计算机免疫系统具有分布式、自学习和自适应能力强的特点,能够良好地适应区块链多节点P2P分布式网络连接的环境。因此,为了检测区块链是否受到eclipse攻击,提出了一种基于免疫的区块链eclipse攻击的新型检测模型,并且建立了该模型的架构,给出了模型中各要素的形式定义及各模块的执行流程。根据模型进行了仿真实验,结果表明该模型具有较高的准确性和效率。
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20. 区块链技术在政府部门的应用综述
任明,汤红波,斯雪明,游伟
计算机科学    2018, 45 (2): 1-7.   DOI: 10.11896/j.issn.1002-137X.2018.02.001
摘要468)      PDF(pc) (1254KB)(1314)    收藏
随着比特币价值的不断攀升,其背后使用的区块链技术在全球范围内迅速引起了各个行业的广泛关注,同时也引起了各国政府的高度重视。特别是以美国为代表的一些国家在政府和权力机构的支持下,已经开始尝试将此项技术应用于专用信息平台建设、装备物资运转和系统控制等多个方面,认为此项技术的分布式、可追溯、不易篡改等特性能够在匿名数据的收集、数据的完整性校验、智能设备的互联通信等多个方面发挥重要作用。同时,目前也有不少国家政府机构对区块链技术的应用仍然保持谨慎的态度,认为此项技术仍然面临着安全保密、应用的通用性等诸多问题。通过 介绍和分析 政府部门中区块链技术的应用情况,指出目前该项技术在政府部门应用的过程中面临的挑战。最后,针对这些问题,并结合现在学术界已有的工作提出相应的解决方案。
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21. 基于区块链的环境监测数据安全传输方案
周万锴, 龙敏
计算机科学    2020, 47 (1): 315-320.   DOI: 10.11896/jsjkx.190100195
摘要467)      PDF(pc) (1292KB)(915)    收藏
随着物联网的飞速发展,环境监测系统极大地提高了政府日常运作的效率和透明度。但是,大多数现有的环境监测系统都是以集中的方式提供服务,并且严重依赖人工控制。高度集中的系统架构容易受到外部攻击;此外,不法分子破坏数据真实性相对容易,导致公众对环境监测数据的信任度不高。针对这些问题,文中首先提出一种基于区块链的环境监测数据传输方案,监测设备获取的数据经过签名发送至数据采集终端,数据采集终端验证数据后将其写入区块链,智能合约对公众关心的数据进行实时分析并对外发布结果;其次,提出一种基于分组的PBFT共识算法,以提高系统的可扩展性。文中对方案进行了分析,结果表明,环境监测区块链保障了环境监测数据的安全性、真实性、完整性;同时结合具体案例验证了该方案的可行性。
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22. 面向大数据应用的区块链解决方案综述
王震, 周颖, 黄赪东, 苗泉强
计算机科学    2019, 46 (6A): 6-10.  
摘要466)      PDF(pc) (1708KB)(1842)    收藏
信息时代背景下,各行各业产生的数据量成倍增加,这些数据具有总量庞大、结构复杂、难于管理等特点。区块链作为一门新的技术,与传统的数据管理方式相比具有去中心化、去信任化和数据加密等优势,能够较好地解决大数据应用中存在的数据管理问题。文章重点介绍了区块链技术在个人数据管理、数字财产保护、物联网通信和医疗数据共享4个大数据场景下的应用情况,讨论了每种大数据应用场景中存在的一些难以解决的问题,并对基于区块链技术解决这些问题的一些新颖方案进行了简要综述,最后指出未来区块链在大数据应用中的重要发展方向。
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23. 基于区块链的数字化指挥控制系统信息传输与追溯模式研究
杜行舟, 张凯, 江坤, 马昊伯
计算机科学    2018, 45 (11A): 576-579.  
摘要460)      PDF(pc) (1736KB)(1062)    收藏
文中阐述了数字化指挥控制业务场景下的信息传输与追溯模式,典型的数字化指挥控制系统通常以对等网络拓扑运行,且能够详尽记录交互指令事务。提出了基于区块链的具备高效数据传输及关键事务追溯能力的系统设计方案,借助其加密、去中心化、防篡改的技术属性完善数据一致性、业务时效及信息安全,在持续追加数据区块的共识协议约束下实现指挥控制交互指令在系统控制端、受控端、观察端之间的完整传输及有序追溯。
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24. 融入区块链技术的大数据征信平台的设计与应用研究
琚春华, 邹江波, 傅小康
计算机科学    2018, 45 (11A): 522-526.  
摘要451)      PDF(pc) (3385KB)(2037)    收藏
信用是一笔无形资产,良好的信用记录不仅可以带来更高的借款成功率和更低的借款利率,还可以让人们享受信用服务带来的便利。未来信用红利将会突显,但也伴随着个人隐私泄露、信用数据篡改、大数据征信商业化的合法边界不明确等问题。为营造一个良性的互联网信用生态环境,首先总结了现有征信平台中存在的问题,探讨并分析了采用新兴技术解决这些问题的可行性;然后融入区块链技术设计了一种辅助未来征信系统的多源数据共享框架;接着以区块链的多源数据共享为基础,应用人工智能、数据挖掘、智能合约等方法建立了多源异构数据融合的大数据征信平台;最后以互联网借贷为例,设计了一款基于大数据征信平台的去中心化借贷应用。
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25. 基于区块链的云计算资源去中心化交易共识机制研究
梁贺君, 韩景倜
计算机科学    2019, 46 (11A): 548-552.  
摘要449)      PDF(pc) (2155KB)(1416)    收藏
区块链的去中心化、去信任、数据可追溯等技术特性,为云计算发展带来了新的机遇与挑战。传统的中心化数据中心,用户通过网络带宽资源从数据中心获取计算、存储、数据库等资源,这种模型下存在中心化机构运行成本高、效率低以及数据存储不安全等问题。为此,文中提出了去中心化的云计算交易机制与方法,构建了基于区块链的云计算资源交易市场,重点研究了共识机制在云计算去中心化交易市场中的应用。通过分析比较目前主流的区块链共识算法(PoS,PoW,DPoS,PBFT),提出基于实用拜占庭容错算法(PBFT)改进的算法,对以太坊应用于联盟链时会产生的资源浪费与信任缺失等缺点进行优化,从而达到减少开销的目的,并将改进算法应用到云计算资源去中心化交易市场中。文中提出了在云计算资源交易中引入区块链技术,采用去中心化和去信任的方式集体维护一个可靠分布式数据库,设计了基于以太坊的共识机制,能够构建全球联网计算机算力交易平台,真正实现云计算资源的弹性可扩展与按需分配。
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26. 融入区块链技术的医疗数据存储机制
王辉, 刘玉祥, 曹顺湘, 周明明
计算机科学    2020, 47 (4): 285-291.   DOI: 10.11896/jsjkx.190400001
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医疗机构现有数据库存储的单一性和集中性,使得电子医疗数据的安全性、完整性和可追溯性无法得到保证,从而导致患者的医疗隐私受到威胁。虽然已有研究提出了基于云存储等数据安全存储的方案,但是其需要依赖一个完全可信的第三方来保证交互的可靠性。为此,文中提出了去中心化的区块链信息管理方案来实现医疗数据的安全存储。该方案采用了改进PBFT共识算法和优化Hash加密算法,将医疗数据安全有效地存储于分布式数据库中,保证了医疗数据的完整性和可追溯性;同时,设计了全新的数据交互系统来阻止第三方与数据库的直接交互,以防止不可信的第三方恶意破坏医疗数据,保证了数据的安全性;最后,通过访问控制与Lucene检索机制保护患者的隐私并实现医疗数据的快速检索。实验分析表明,相较于工作量证明(Proof of Work,POW)、股份授权证明(Delegated Proof of Stake,DPOS)等算法,改进的PBFT共识算法为医疗区块链系统提供了更优的稳定性和吞吐量;相比于普通的数据库交互,数据交互系统有效地阻止了对数据库的直接操作,具有较好的安全性和防篡改性。实验数据表明,去中心化的医疗数据存储系统、改进的PBFT共识算法以及数据交互系统的架构,实现了医疗数据的安全、可追溯和防篡改,解决了医疗数据集中存储、不可追溯和易受攻击等难点,为进一步推动区块链技术应用于医疗信息行业的发展奠定了基础。
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27. 基于区块链的RFID大数据安全溯源模型
刘耀宗, 刘云恒
计算机科学    2018, 45 (11A): 367-368.  
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近年来,区块链技术不断发展,受到了广泛重视,被普遍视为解决数据安全问题的重要工具。RFID大数据是物联网中重要数据的来源,对数据的安全性要求也非常高。数据溯源追踪是RFID物联网技术的重要应用领域之一,目前广泛应用于农牧产品原产地追溯、工业生产的原材料和零配件追溯,以及消费品防伪等方面。区块链在改善大数据溯源安全性方面发挥着重要作用。文中提出了一种基于区块链技术的RFID大数据溯源安全模型,并在RFID大数据的追踪溯源过程中应用区块链技术,形成了多方参与且信息透明、共享、保真的溯源链;在RFID溯源物品的生产、加工、销售等多个环节建立区块链账本,建立起RFID大数据的溯源全程链式路径,路径直达终端使用者,从而实现RFID大数据的溯源安全管理。
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28. 基于双区块链的基站动环信息监控系统
樊建峰, 李轶, 吴文渊, 冯勇
计算机科学    2019, 46 (12): 155-164.   DOI: 10.11896/jsjkx.190300041
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基站动环监控系统通过将基站智能监控单元构建在底层被监控的智能和非智能设备之上,实现全网基站动环信息的监控、实时告警等功能。因此,动环监控系统的稳定是安全运行的前提。但随着基站数量的增加,现阶段中心服务器架构模式下的系统会显现出负载增加、流量过载等问题,且多对一的模式下容易出现DoS攻击、数据泄露等安全问题;另外,在多用户模式下,现有的系统模式无法达到对细粒度访问权限的控制。针对上述问题,结合区块链技术在分布式架构上独特的优势,文中提出一种基于改进型PBFT共识算法的双区块链基站动环监控系统架构,来解决现有动环监控系统中心化、安全、扩展等问题。具体地,该系统是一种层次型架构的信息系统,且各层次各维护一条区块链,是一个多节点共同维护与共享的双链区块链系统。其中,一条以联盟链的形式负责跨域信息的流转和权限的控制,另一条以私有链的形式负责基站设备访问权限的控制以及基站事务信息的流转。同时,基于PKI系统和密钥管理系统的支持,以及改进型区块头对权限信息的存储,达到对设备的细粒度访问权限的控制。最后,定性分析的结果表明了,相较于现有的传统动环监控系统,文中系统具有多中心服务、抗DoS攻击、基于用户的细粒度权限管理、信息的加密完备程度高和扩展性好等特点。
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29. 一种基于区块链技术的多阶段级联无线安全认证方案
胡兆鹏, 丁卫平, 高瞻, 朱晓辉, 王杰华
计算机科学    2019, 46 (12): 180-185.   DOI: 10.11896/jsjkx.181102170
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区块链技术具有去中心化、去信任、匿名、数据不可篡改等优势。为了更有效地保证用户能够安全识别并连接无线网络,文中提出了一种基于区块链技术的多阶段级联无线安全认证方案(MWSASB)。MWSASB方案设计多阶段级联协议过程,即注册阶段、登录与认证阶段以及交易阶段,并利用工作量证明机制PoW算法和延长最长链的方法,将用户信息产生交易记录在不可篡改且去中心化的区块链账本中。首先,在注册阶段,用户输入注册信息,在去中心化网络中利用密码学技术以及共识机制使得注册信息存储在区块链的每一个节点上;同时,在登录与认证阶段,用户输入登录信息,用户与区块链服务器进行登录与认证,在认证成功后以同样的方式将登录信息存储在区块链的每一个节点上。其次,在交易阶段,利用共识机制确保注册信息和登录与认证信息以交易形式安全记录在区块链中。最后,对MWSASB方案进行安全性和运算量分析。实验结果表明,在安全性方面,MWSASB方案具有无线安全认证等安全属性,有效避免了各种常见的网络攻击,如中间人攻击、DDoS攻击等;在运算量方面,利用区块链不可篡改机制,使用密码学算法和共识机制进行加密认证,能有效减少运算次数,提升安全认证效率。
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30. 基于区块链的商户间账本管理模型
李卫, 王腾宇, 刘乾隆, 刘克猛, 范永刚
计算机科学    2019, 46 (11A): 544-547.  
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随着互联网经济的不断发展,越来越多的商户选择利用互联网终端进行账本管理。但是,常常会由于人为因素导致账本丢失、数据被篡改、商户双方信任危机等一系列问题。通过梳理当前社会上常见的账本管理问题发现,数据的分布式存储、可追溯性和不可篡改性成为了解决账本管理问题的关键,而这恰恰是区块链技术的主要特性。鉴于账本对于交易双方的重要性以及区块链技术与账本管理的高契合度,文中提出了基于区块链的商户间账本管理模型并加以实现。首先,在介绍区块链特性与账本管理联系的基础上,提出基于区块链的账本管理模型架构;其次,分析交易文本格式设计、区块成链方式、智能合约设计与共识算法设计;最后,对模型进行安全性分析和性能测试,并对模型性能方面存在的缺点进行分析。结果证明了基于区块链的账本管理模型符合商户间账本管理的安全性与性能要求。该模型为建立安全、可靠的交易账本管理提供了新思路与新方法。
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31. 多区块链交易分发和事件处理的系统方案
刘雄文
计算机科学    2018, 45 (11A): 580-583.  
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在基于拜占庭容错协议设计的区块链系统中,系统的效率和性能较低,限制了区块链的应用与发展。提出了一种基于多区块链系统支持交易分片和事件处理的系统方案。该方案中,系统被划分为应用客户端、处理系统、各区块链3个层面。应用客户端用于发送交易请求和接收感兴趣的事件,处理系统进行交易的分发和事件处理,各区块链用于区块链内部处理交易请求和事件。处理系统适配区块链数量可变和不可变的两类多区块链系统,设计了选择区块链的两种策略,即映射关系表和哈希一致性,两种策略在交易分发时依据负载均衡、单调性和一致性的原则,并基于交易的业务类型和业务类型内部ID号把交易请求分发到合适的区块链。每个区块链与处理系统内部的交易调用客户端、事件和消息流客户端建立一一对应关系;每个应用客户端与处理系统内部的交易应用调用服务端、交易应用事件连接服务端、事件消息流服务端交互,发送交易的请求并获取交易的结果。对交易分发的方案和事件处理进行具体的设计,并对系统的整体方案进行了基本的测试和验证。
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32. 基于区块链的实验教学经费可信任回溯机制研究
曲广强, 孙斌
计算机科学    2019, 46 (11A): 553-556.  
摘要199)      PDF(pc) (2026KB)(654)    收藏
摘 要 文中提出了一种基于区块链技术的实验教学经费系统的解决方案,其主要分为两部分:核心数据网络和信息公开网络。核心数据网络是由一系列具有平等核心的权力节点组成的分布数据库,主要负责数据的存储与录入;信息公开网络是一个对外开放的网络,任何人都可以读取核心数据网络中的完整数据,实现对实验相关信息的监督,但不具有写权限。实验结果表明,在传统的基于道德教育方法基础上,去中心化的算法和数据能够增加更好的检测机制。
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