养殖RFID测温定位电子耳标研究——基于智慧农业区块链

首先,介绍了区块链和物联网技术在智慧农业应用的概念;然后,基于结构、温度传感器、RSSI定位和天线等多个模块实现了对测温定位电子耳标的设计;最后,为了验证该RFID测温定位电子耳标的性能,设计了一套放养羊群的养殖信息监测系统,对每只羊的实际位置和体温进行监测。测试结果表明:系统可以准确测量山羊的体温和位置,响应快,稳定性高,符合设计需求。

区块链扩展技术现状与展望

近年来,区块链技术引起广泛关注,其作为一种分布式账本技术,由于具备开放性、透明性和不可篡改性,已经被应用到诸多领域.但随着用户数量和访问需求的大幅增加,现有区块链体系结构可扩展性不足导致的性能瓶颈,制约了区块链技术的应用和推广,如何解决可扩展性问题已成为学术界和工业界关注的热点.对已有的区块链扩展方案进行分析和总结.首先,介绍区块链基本概念和可扩展性问题的由来,定义可扩展性问题并提出衡量可扩展性的指标.其次,给出分类框架,将现有方案按网络扩展、链上扩展、链下扩展3大类进行介绍,通过对不同的区块链可扩展性方案进行分析,比较各自的技术特点并归纳优缺点.最后,对亟待解决的开放性问题进行讨论,展望区块链技术未来趋势.

基于区块链和压缩前缀树的去中心化域名系统

现存的基于区块链的去中心化域名方案多存在去中心化不彻底、时间复杂度高、区块链存储膨胀等问题,为此提出了一个兼顾时空复杂度和去中心化程度的域名方案。首先,借助区块链实现去中心化,使用对等节点充当域名服务器,不另设特殊节点,实现彻底的去中心化;其次,设计了一种基于压缩前缀树的数据结构(DNT)以改善区块链的存储膨胀问题和降低系统的时间复杂度,并针对DNT提出了一种高效检索算法;最后,提出了一种基于非对称密钥的零集中管理机制用于系统在去中心环境下运营。实验结果表明:DNT在改善存储膨胀问题上有着良好的效果,总体空间占用约为每千万条0.87 GB,仅为同类方案的10%;DNT对节点总数和深度都有出色的抑制效果,节点总数比前缀树(Trie)少了2个数量级;吞吐率几乎不会随着区块高度的增加而衰减。

区块链隐私保护技术研究综述

近年来,区块链在学术界和工业界都受到越来越多的关注。在不同应用中部署区块链时,区块链的隐私性仍是备受争议的焦点问题。系统地回顾了当前区块链中隐私保护的方案和机制,给出了区块链的安全性和隐私性的见解。首先,对区块链技术的主要功能、类型和隐私定义进行初步介绍,并分析了其面临的隐私问题;然后,从技术角度出发,将区块链隐私保护技术分为去中心化身份认证、隐私协议、加密技术和混淆技术四大类,以及去中心化身份认证、安全多方计算、差分隐私、同态加密、零知识证明、混币技术、环签名和匿名通信八小类,并分别对它们进行了研究,概述了不同隐私保护技术在许可链与非许可链上的作用机制;最后,对八种隐私保护技术的主要特征和属性进行了定性研究,并探讨了隐私保护技术未来研究方向。研究为区块链开发人员选择合适的隐私保护方案,以及研究人员选择区块链隐私保护研究方向提供借鉴和参考。

“区块链+”教育的发展现状及其应用价值研究

区块链技术被认为是互联网诞生以来人类社会最重要的发明,其正在深刻影响全球治理、经济发展、金融以及教育等机构或服务的运营理念、组织和业务模式,尤其是在银行、证券、保险、公证、音乐、分布式存储、物联网等行业和领域得到了积极实践与应用。与此同时,区块链技术在教育领域也得到初步发展,对教育教学的影响也日益体现。目前的文献分析和研究显示,区块链技术在金融和其它商业领域应用已日趋成熟,"区块链+"教育的应用也在不断发展。而从区块链技术教学、区块链技术教学平台建设和区块链技术校园传播三个视角,可以管窥"区块链+"教育在欧美国家的发展现状。欧美大学以及其它教育机构正积极传播区块链技术、加速区块链技术人才的培养、实践区块链技术在教育教学中的应用。区块链技术对社会和个人存在着积极的影响,即扩大受教育机会、提高不发达国家以及发展中国家的教育投入、增强个人在劳动力市场上的竞争力和职业发展能力,并进而促进社会创业等方面具有价值和意义。而以去中心化、去信任为主要特征的区块链技术,尽管能够满足受教育者在日趋技术赋能的学习时代去中心化的学习需要和模式,但和金融行业或其它商业企业不同,教育机构的声誉来自于教师、学生和开创性研究成果,因此,教育依然需要传统信任机制的存在以保证学习与个人、职业和社会发展的相关性。

共识博弈与区块链生态共识均衡

本文的目的是建立刻画区块链生态系统行为表现的“共识博弈”的一般框架,并针对“矿池间隔博弈”的“共识均衡”的存在性进行刻画和解读。特别是通过引进共识博弈这个新概念作为出发点,尽管区块链平台生态本身会受到诸如挖矿间隔等行为的干扰,我们证明了在合理的激励机制下一般区块链平台的共识博弈均衡点的存在性,从正面的角度回答了区块链生态本身发展是否稳定这个非常基本和核心的问题。这里,“间隔博弈”(不良)行为出现所在的区块链生态是指基于Nakamoto在2008年提出的遵循按照最长主链建设的“工作量证明”作为基本的共识原则的挖矿平台。特别地,本文首先在一般激励机制条件下,基于区块链生态中的共识博弈框架,在有挖矿间隔等不良行为出现的情况下,建立了在一般激励相容机制条件下的共识均衡点的存在性结果和对应区块链生态能够持续运转的稳定性解读;然后结合在“挖(币)矿”工作中涉及到的工作费用、奖励机制和挖矿能力这三类描述激励机制的核心要素,从挖矿工(组)收益的角度,针对不同嵌入场景对挖矿工(组)的“间隔博弈行为”可能产生的影响进行了解读和分析。本文的理论结果和案例分析表明,结合不同挖矿场景相合适的激励相容机制,共识博弈(均衡)这个概念可以在理论的层面(即,不需要情景数据模拟结果的支持),能够得到或形成针对不同场景下的挖矿行为的解释和解读。此外,我们有理由期待和相信,结合影响挖矿(组)收益相关的要素因子,共识博弈可以帮助我们构建对应的合适场景的激励相容机制,通过刻画挖矿工(组)出现的诸如“间隔行为”,“分叉链”,“矿池攻击”等(不良)行为,支撑数字经济的健康发展,并对共识经济学基础理论的发展能够起到推进作用。

基于排队论的动态最优保险区块链决策研究

保险业的经营原则与区块链的共识特征存在基因相似性。本文引入“批排队”理论构建了动态最优保险区块链模型,较好地刻画了按照“先到先服务”原则将包含众多保险交易的区块追加到整个区块链的过程,该模型可以通过最大化保险区块链系统主体效用得到最优的保险交易费率。以中国车险市场2020年的实际经营数据为例进行数值模拟表明,不同参数的变化对保险交易双方效用的影响取决于交易记录延迟时间与交易费率之间的权衡,而对保单区块存储员效用的影响取决于区块存储收益与区块存储成本之间的权衡。相关数据为区块链技术在保险市场中降低经营成本、提高经营效率、释放劳动力等提供了理论支持。

区块链、技术创新与企业价值的关系

以2016-2022年沪深A股上市公司数据为样本,采用PSM方法研究区块链与企业价值的关系,检验技术创新在区块链与企业价值间的中介效应。研究发现,区块链对企业技术创新及企业价值均具有显著正向影响,企业技术创新在区块链与企业价值间具有部分中介效应;随着区块链运用程度的深入和运用时间的增长,企业价值表现越来越好;异质性分析发现,区块链对企业价值的影响会因为产权性质及企业规模不同而存在差异,在非国有企业和小规模企业中具有更显著的正向影响。

基于区块链技术的等级保护测评要求及测评实践

随着区块链技术的发展,通用的等级保护基本要求不能满足采用区块链技术部署的系统的安全要求。对区块链平台及区块链应用等级保护测评要求进行研究,为采用区块链技术部署的系统的等级保护测评工作开展提供了参考和指引。

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.

一种基于双链的区块链共识机制

共识机制是区块链系统的核心技术,目前针对“非币”区块链系统提出的基于贡献值证明与工作量证明(Po C+Po W)的共识机制存在共识效率较低、可靠性和安全性不高、算力消耗大的缺点。提出一种新的基于双链的共识机制CON_DC_PBFT。在该共识机制中设计一种业务链-系统链双链结构,将贡献值等系统数据和主要业务数据分离到双链中各自完成共识处理,双链的共识表现为半独立的形式,业务链共识消息流受系统链监督协调,并且系统链根据贡献值随机指定业务链的记账节点,双链的分工与协同实现并行化和流水化,改善共识的效率。由于贡献值数据不能被轻易获取,通过拜占庭通信机制和节点随机选择算法,降低节点遭受攻击和系统停滞的风险。通过实验综合分析出块选择概率、单点故障率、节点数、区块传输速率、CPU使用率对共识机制的性能影响,结果表明,与Po C+Po W机制相比,CON_DC_PBFT共识机制节省了50%以上内存、存储资源占用,在综合共识时延上有30%以上的改善。

智能区块链与区块链智能:构筑DePIN的基础设施智能

去中心化物理基础设施网络是未来数字社会不可或缺的基石,它将传统依赖于集中式控制和管理的物理设施转变为由社区驱动且自主治理的新型基础设施网络,而区块链与人工智能(artificial intelligence,AI)技术的深度融合在其中起到了关键的赋能作用。为此,首先强调有机结合“AI赋能区块链”与“区块链赋能AI”,形成协同增效的双向闭环回路,以构建真正意义上的智能区块链,从而实现区块链智能新范式。其次,提出智能区块链的新型技术架构:一方面,将智能性内嵌至传统区块链架构的每一层,以培育从基础智能到基础设施智能再到应用智能的区块链智能生态;另一方面,为实际智能区块链构建与之对应的人工的智能区块链,并通过二者的虚实反馈与平行执行,形成从静态规则导向到动态适应演进的区块链智能生态。然后,从智慧合约、去中心化身份、知识管理、自主治理等角度辨析区块链智能的核心智能属性。最后,概述区块链智能的典型应用场景及面临的关键挑战。积极推进智能区块链与区块链智能技术的研究与发展,有助于构筑未来数字时代的核心基础设施。

区块链在农产品跨境电商领域的应用研究

近些年来,农产品跨境电商在快速发展的同时也面临着农产品品控不稳定、跨境冷链物流效率低、产业链信任机制不完善、跨境支付效率低风险高等发展桎梏,行业亟须改革。区块链作为一种新型技术,随着信息化发展被广泛应用于多个领域,并有效推动各行各业传统生产方式转型升级,取得了显著成效。在此背景下,拥有去中心化、智能合约等优势的区块链技术与快速发展的农产品跨境电商之间的强势联合迫在眉睫。因此,通过构建“区块链+农产品跨境电商”新形态,建立起基于区块链技术的农产品信息溯源系统、产业链利益主体征信体系等,可以充分实现对生产、物流运输、销售等产业各环节的监控和数据可视化。在此基础上,从多角度分析了“区块链+农产品跨境电商”变革存在的挑战,并提出了针对性的对策建议,以期为“区块链+农产品跨境电商”新业态的良好发展提供借鉴。

融入区块链的课程目标达成评价系统建构与应用研究

推进课程评价数字化转型升级,是实现教育现代化、推进教育高质量发展、建设教育强国的重要举措。然而,当前课程目标达成评价领域存在中心化管理、数据孤岛、安全性不足等问题,影响了课程目标达成评价的科学性和公信力,进而制约了课程评价数字化转型。为此,文章提出一种基于区块链技术变革课程评价的新思路,设计了融入区块链的课程目标达成评价系统,从数据共享框架、课程目标达成评价合约、隐私保护方案三个层面探讨系统的运行机制,并阐述该系统的主要功能和应用成效。文章设计的系统,可为消除数据孤岛、提高评价数据安全性、推动课程评价数字化转型提供参考。

区块链系统身份管理机制研究综述

区块链技术是一项集P2P网络、共识机制、密码学、博弈论、经济学等众多技术与理论于一体的应用创新,以其去中心化这一特质冲击着传统系统中心化机制带来的种种约束,通过共识机制在一个无需第三方信任机构的开放网络环境中实现交易的可信性、可溯源、防篡改等功能,其所形成的新型计算范式和信任机制有助于推动管理模式的转变。同时,区块链技术具有的账本公开和多方共识机制,为以交易为最小数据单元的区块链系统身份管理提出了挑战。梳理区块链系统身份管理技术的重要研究成果,为系统掌握区块链身份标识和认证方式、加强不同应用场景中的信息发现和价值挖掘提供借鉴。在讨论传统系统与区块链系统身份管理特征,并明确区块链身份管理主要内容的基础上,阐释UTXO模型和账户模型的特点,深入分析基于公钥转换、数字证书和去中心化数字身份3类区块链系统身份标识机制,以及匿名认证、实名认证和可控匿名认证3类区块链认证方式,最后对区块链身份管理技术的未来发展进行展望。

边缘计算网络中区块链赋能的异步联邦学习算法

由于数据量激增而引起的信息爆炸使得传统集中式云计算不堪重负,边缘计算网络(ECN)被提出以减轻云服务器的负担。此外,在ECN中启用联邦学习(FL),可以实现数据本地化处理,从而有效解决协同学习中边缘节点(ENs)的数据安全问题。然而在传统FL架构中,中央服务器容易受到单点攻击,导致系统性能下降,甚至任务失败。本文在ECN场景下,提出基于区块链技术的异步FL算法(AFLChain),该算法基于ENs算力动态分配训练任务,以提高学习效率。此外,基于ENs算力、模型训练进度以及历史信誉值,引入熵权信誉机制评估ENs积极性并对其分级,淘汰低质EN以进一步提高AFLChain的性能。最后,提出基于次梯度的最优资源分配(SORA)算法,通过联合优化传输功率和计算资源分配以最小化整体网络延迟。仿真结果展示了AFLChain的模型训练效率以及SORA算法的收敛情况,证明了所提算法的有效性。

深部煤储层孔裂隙结构对煤层气赋存的影响-以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例

深部煤储层孔隙–裂缝结构对深部煤层气资源潜力评价和勘探开发具有重要意义。选取鄂尔多斯盆地东缘大宁–吉县区块DJ57井本溪组5个煤岩样品为研究对象,在煤岩煤质参数测试的基础上,采用气体吸附法、高压压汞法和微米CT扫描等测试手段,对深部煤储层中的纳米级孔隙-微米级裂缝进行多尺度定量表征,综合评价不同尺度的孔裂隙结构特征。再结合渗透率和甲烷等温吸附试验,探讨了微观孔裂隙对深部煤储层中煤层气的赋存和渗流的影响。研究结果表明:基于多种孔隙表征方法对深部煤储层孔裂隙进行多尺度定量表征,其孔裂隙体积分布类型主要以“U”型为主,呈现出微孔与微裂缝并存双峰态,主要集中在0.3~1.5 nm和>100μm的范围内。其中,微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)、宏孔(50 nm~10μm)和微裂缝(>10μm)体积平均分别占总孔裂隙体积的80.18%,6.70%,1.65%和11.47%。随着微孔发育而吸附气量呈增大的趋势,微孔可以提供大量吸附点位,为深部煤层气的吸附和赋存提供场所。随着微裂缝发育而游离气量呈增大的趋势,微裂缝可以提供大量储集空间,为深部煤层气的富集提供空间条件。此外,微裂缝在三维空间中相互连通,形成网状结构,连通性强。随着微裂缝越发育,煤储层渗透率越大,微裂缝增强了煤层气的渗流能力。纳米级孔隙和微米级裂隙发育特征分别控制着深部煤层气吸附能力和开发潜力。

基于层次分析灰色定权聚类的煤层气开发甜点预测方法——以柿庄北区块为例

随着煤层气产业的发展以及非常规油气勘探开发一体化的要求,当前煤层气的勘查评价工作逐渐由勘探选区向开发甜点选区推进。然而,受限于勘探开发阶段或资料占有程度,当前多数的选区评价体系对煤储层的可改性和煤层气的可采性考虑不足,在指导开发区井位优选或加密井方面效果不佳。基于沁水盆地柿庄北区块100余口煤层气参数井和开发井资料,分析区内3号煤层煤层气开发的资源条件、储层可改造性和煤层气可采性,采用层次分析和灰色定权聚类方法构建评价模型,评价了煤层气开发甜点区,为区内新井和加密井的部署提供依据。评价模型以煤层含气量、煤厚反映煤层气资源条件;综合考虑地应力环境和岩石力学性质,构建储层综合可改造性参数,评价储层可改造性;使用原始结构煤和碎裂煤占比、临储比和储层原始渗透率反映煤层气的可采性。每个参数采用word聚类方法分级,每个点位(每口井)计算出综合优度并排序,最终划分出煤层气开发甜点区。评价结果表明,研究区中部综合优度大于65的地区为进一步开展开发工作的甜点区。

能源区块链的跨链服务安全技术研究进展

在“双碳”目标推动下,能源产业数字化转型势在必行.随着区块链在能源行业数字化转型应用和发展,能源区块链概念逐渐形成共识,它是区块链与能源互联网深度融合的产业新形态,可助力能源主体之间的高效协作,为绿色低碳等创新业务模式提供技术支撑与服务.能源区块链的规模化发展离不开多层次跨链技术的突破,但能源区块链的跨链服务还面临着许多问题.将目前能源区块链领域的研究现状分为5类,即能源区块链架构、智能合约应用、跨链技术、区块链节点管理和区块链隐私保护,针对这5个方向分别总结相关研究工作,详细梳理出各研究方案的原理、优势与不足;然后,为促进能源区块链的跨链服务安全技术的发展,根据能源区块链的现实需求,结合监管机制与共识机制提出多层次跨链协同监管的能源区块链架构;最后,总结出能源区块链跨链服务安全技术中亟待解决的问题,并提出区块链在能源领域的研究展望.

基于区块链技术的国家学分银行系统研究与设计

区块链作为一种新兴技术,具有去中心化和不可篡改等特征,它能为学分银行建设提供技术支持。突破以往从理论上论证区块链技术服务于学分银行建设的可行性,以国家开放大学推进学分银行建设实践为依托,系统介绍了区块链+学分银行的应用案例。同时,对基于区块链技术的国家学分银行系统可能存在的技术风险进行分析,并提出应对方案。