基于变色龙哈希和可验证秘密共享的联盟链修改方法

区块链具有去中心化、不可篡改、可追溯等特征。现有的联盟链系统在数据上链后会全程留痕,当出现敏感信息或恶意数据时无法处理,或处理后区块链分叉、中断。针对这些问题,提出一种基于变色龙哈希和可验证秘密共享的联盟链数据修改方法。首先,把变色龙哈希的陷门再分配给身份节点,从而将发起修改者与实际修改者进行隔离;其次,为保证再分配值的正确性,将不同时间周期变色龙哈希所对应的数据设为可验证数据,用验证节点上传承诺到可验证数据,并用提案节点通过承诺验证秘密共享值;最后,为防止节点作恶,提出基于奖励金机制的数据纠正方法提高节点纠正作恶的积极性,降低作恶的可能。在中山大学区块链与智能金融研究中心InPlusLab开发的DApps数据集上进行实验的结果表明:当恶意节点数30个时,所提方法相较于用传统变色龙哈希修改联盟链数据的方法在处理恶意节点的效率方面提高了44.1%;当恶意数据量达到30条时,在处理恶意数据的时间上缩短了53.7%。

基于联盟链微电网交易的改进Raft共识算法

针对联盟链微电网交易场景的高吞吐量与抵御拜占庭节点攻击的需求,提出了一种基于Raft的多领导者拜占庭容错共识算法MLB-Raft(multi-leader Byzantine fault tolerance-Raft)。首先使用可验证随机函数VRF选举领导者节点群,通过多领导者并行提交区块的方式提高算法的吞吐量;接着引入了协调者角色,负责领导者的选举、管理与系统共识;在领导者与跟随者进行区块复制的过程中,结合并简化了PBFT算法的共识流程,实现本算法的抗拜占庭特性。实验结果表明,在大规模网络节点环境下,相较于Raft算法,该算法提高了吞吐量与共识效率,但付出了部分通信开销代价;相较于PBFT算法,该算法提高了拜占庭容错能力,降低了通信开销。综上,该算法能有效保障联盟链微电网交易的时效性与安全性。

基于超图和MuSig2聚合签名的联盟链主从多链共识机制

针对多链式区块链采用主链最终共识机制,导致主链负载大,制约从链性能等问题,论文提出一种基于超图和MuSig2聚合签名的联盟链主从多链共识机制.首先根据超图理论,构建以横贯超图为主链,子超图为从链的联盟链主从多链架构;然后借鉴分治思想,结合“背书-排序-验证”的共识方式,构建分层分类共识机制,通过分类处理交易降低主链负载压力;最后构建基于MuSig2聚合签名的联盟链多方背书签名方法,提升背书签名的验证效率.性能分析表明:基于MuSig2聚合签名的联盟链多方背书签名安全可靠,基于超图和MuSig2聚合签名的分层分类共识机制具有强一致性和线性时间复杂度.实验结果表明:基于MuSig2聚合签名的多方背书方法的总效率是椭圆曲线数字签名算法(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,ECDSA)的1.55倍,分层分类共识机制能够提升12.5%的共识效率.该机制具有较高性能,可满足企业多样化业务需求.

基于联盟链的跨组织数据交换操作一致性模型

在跨组织的数据共享与交换中,维护较强的操作一致性是实现有效的数据同步的重要技术保障。以区块链技术为基础,提出了一种提高跨组织数据交换操作一致性性能的模型,将联盟链作为写前日志,供数据库回溯未完成同步的数据,在联盟链中增设了指针结构,以降低回溯时长。同时,设计了链上存储请求的数据结构及共识算法,通过设置准入机制验证用户身份,保护数据安全以及用户隐私。最后通过仿真实验验证所提模型的有效性,并探讨了不同参数对相关性能指标的影响。结果表明,在不同的参数设定下,所提模型均能保障跨组织数据交换过程中的强一致性;且与基准模型相比,具有更高的请求执行效率;当链上数据量较大时,指针结构能够进一步提升模型性能。

基于双默克尔树区块结构的交易粒度联盟链修改方案

随着区块链技术的蓬勃发展,以区块链为底层架构的信息系统已应用于包括数字货币、供应链等众多领域。在监管和实际应用双重需求的驱动下,可修改区块链技术因能够进行安全且权责分明的数据治理而成为当前研究的热点。然而,目前的修改方案中仍然存在修改权限过度中心化、修改效率不高等问题。针对上述问题,提出了一种交易粒度联盟链账本修改方案,构建了双默克尔树区块结构,利用椭圆曲线加密和迪菲-赫尔曼秘钥交换技术将变色龙哈希陷门信息(即变色龙哈希私钥)加密存储在区块中,降低密钥分发的系统通信开销。在此基础之上,通过默克尔树将修改权与用户绑定,修改提案受权限节点投票审查,有效防止了修改权的滥用,进一步提高了区块链系统的监管问责能力。实验表明,该联盟链账本修改方案的算法执行速率整体达到毫秒级,并大幅降低了链上数据修改操作的额外开销。

基于可聚合PVSS和联盟链的密钥可公开验证MA-CP-ABE方案

针对基于门限的多机构密文策略属性基加密(MA-CP-ABE)存在属性颁发机构(AA)不可信、属性私钥正确性无法公开验证等问题,提出了一种基于可聚合PVSS和联盟链的密钥可公开验证MA-CP-ABE方案。基于ElGamal改进可聚合PVSS算法,实现系统主密钥分发的可公开验证;基于双线性映射和ElGamal加密,构造MA-CP-ABE属性私钥可公开验证方法,实现属性私钥及其子份额密文条件下的可公开验证;基于联盟链提出密钥可公开验证MA-CP-ABE方案,通过联盟链保证验证参数可信,通过智能合约实现自动化验证。正确性、机密性、鲁棒性和活性等分析表明,当总AA数量为n、门限值为t、恶意AA数量不超过t-1时,所提方案能够保证属性私钥的正确分发,且系统主密钥初始化的通信开销复杂度为O(tn)。

基于联盟链的数据驱动型财务共享平台研究

传统财务共享平台因数据采集质量低、信息共享效率差、数据管控能力差等问题无法及时满足企业数据共享需求,增强平台统筹管控能力、打破内部各系统之间的壁垒、建立服务于生产经营的数据共享系统,成为企业财务共享平台建设的重要目标。文章利用联盟链技术构建数据驱动型财务共享平台,明确整体架构及具体设计,并以案例方式开展实务应用,助力国内企业通过财务共享平台实现数据的高质量采集、高效率共享、高效益管控及高可用赋能,推动企业长远发展。

基于联盟链和IPFS的教育公益捐赠方案与平台设计

针对当前教育公益捐赠监管不力、资金流向不透明和信任危机等问题,提出一种基于联盟链和星际文件系统(InterPlanetary File System,IPFS)的教育公益捐赠方案,区块链的去中心化、数据不可篡改、交易透明等特点为该方案奠定了基础。首先,对该方案的应用模式进行了说明;其次,阐述了基于该方案的平台架构分层设计以及平台运行原理,以及数据加密处理、数据存储和捐赠溯源等关键技术;最后,基于该平台进行捐赠、溯源的可行性分析。分析结果表明,该平台性能更安全,吞吐量更高,溯源更高效。

基于联盟链的可靠边缘计算任务卸载方法

随着移动终端尤其是工业互联网技术的快速发展,终端设备密集分布,无线带宽有限,经常导致业务过程中的集中式云资源调度,难以满足远程终端应用对低时延和低成本计算的需求.着眼于本地服务器联动云数据中心,边缘计算为这类移动应用提供了一种敏捷的计算服务模式.虽然边缘计算的敏捷服务模式能够有效缩短移动应用的时延并降低对应的通信成本,但在边缘计算环境下,异构资源之间的任务卸载经常会导致一些潜在的数据安全隐患和服务质量受损.针对上述应用挑战和技术发展趋势,本文提出了一种基于联盟链的可靠边缘计算任务卸载方法 .该方法利用联盟链进行身份校验和卸载结果反馈,以任务的完成时间、卸载成本与资源可靠度作为评价标准,设计了一种基于遗传算法的卸载策略,支持卸载决策时任务卸载的可靠性评估.实验结果表明,本文方法能在满足时延约束的前提下提高任务卸载的可靠性,为移动智能应用提供了一种有效的数据安全保障方法.

同态映射下“联盟链”上链数据加密方法

为了解决传统“联盟链”上链数据加密方法不能在未解密的情况下对加密数据进行计算的问题,研究同态映射下“联盟链”上链数据加密方法。利用同态映射的“先运算后映射等于先映射后运算”的特性,设计一种优化改进的Paillier同态加密算法,通过设计一种“分组范式”对原始数据进行格式化操作,再通过滑动窗口对格式化后的原始数据进行字节替换,最后对字节替换后的数据进行连续的Paillier同态加密,进而提高Paillier同态加密算法的并行性和安全性,使得“联盟链”上链数据具有了基本的加密操作和密文间的多种计算功能,可以让“联盟链”上链数据在安全性高、通信代价少、不泄露信息情况下委托第三方进行低成本的数据计算。实验结果表明,本文设计的优化改进的Paillier同态加密算法与单纯的Paillier同态加密算法具有相同的数据加密准确度,但在数据加密效率上有一定的优势,且具有更高的“联盟链”上链数据的安全性。

一种基于多链协同的联盟链改进模型

监管友好、性能优异的联盟链是我国政务和商用区块链的首选。然而联盟链通常因为有效节点少、节点独立性低和发展能力弱的原因,降低系统的可靠性。因此提出了同盟链:一种通过协同多个联盟链来提升系统可靠性的模型。同盟链通过联盟链间相互层叠存储链上数据降低联盟链历史数据被篡改的可能性,通过协同存储区块链加密数据保障账本数据恢复能力;使用聚合签名、数据完整性验证等方法解决数据传输完整性、来源真实性问题;设计双向数据存在性验证方法检验传输数据的连续性,确保协同数据相互背书的真实性;通过与现有方案进行通信、存储和计算消耗上的对比来验证本方案的有效性。

基于联盟链的学分银行平台建设及应用研究

学分银行是基于能力标准的普通教育、职业教育、继续教育之间学习成果沟通转换的桥梁。但由于传统的中心化存储方式的缺陷以及存在教育资源不均衡、数据存储安全性差和易被篡改难溯源等问题,学分银行建设迟迟难以推进。区块链具有去中心化、区块加密、智能合约等核心技术,为学分银行建设提供了新思路。简单介绍了联盟链,提出了学分银行联盟链平台构建方案,并对基于联盟链的学分银行在教育领域的应用前景进行深入思考。

联盟链型供应链金融系统的构建、机制和应用

供应链金融有利于缓解企业融资瓶颈,但还有许多理论和实践问题亟须解决。以联盟链为底层技术,将企业、银行和政府部门等参与主体连接在一起,构建联盟链型供应链金融系统,并深入讨论联盟链型供应链金融系统的选型依据、网络架构、运行机制和业务应用。研究表明:(1)相对于公有链和私有链而言,联盟链的部分去中心化、共识信任、不可篡改、智能合约和隐私性等优良特性,能够有效满足供应链金融的业务性、安全性和监管性等要求;(2)采用实用性拜占庭容错算法经过“选主、打包、建块和验证”实现一致共识后将数据上链存储于联盟链分布式总账本,是联盟链型供应链金融系统运行机制的关键;(3)通过采用联盟链型供应链金融系统,供应链上中小企业的融资绩效能够显著提高,即获取资金时间缩短、贷款利率降低和贷款规模扩大。研究结果可以为解决供应链上中小企业的融资难融资贵问题提供新路径和新方案,同时为银行和企业等进行联盟链型供应链金融系统的开发与应用提供现实指引。

基于差分隐私的联盟链上双向能源拍卖隐私保护

微电网是一个分布式小型发配电系统,根据产消者不同的需求,通过邻近能源交易的方式实现电力的循环流动.为了在微电网的能源交易中制定最优的定价和交易策略,本文结合联盟链的特点提出了双向密封竞价(Double Sealed Bid,DSB)拍卖方案,该方案在满足关键的经济性质(个人理性、预算平衡等)的基础上通过用户的报价、出价、电量和价格期望等因素共同决定获胜者.同时为了保护拍卖过程中参与用户的隐私,本文根据DSB拍卖方案的特点,基于差分隐私理论提出了BDP(Blockchain-based Differential Privacy)算法,并通过隐私分析和数据有效性分析表明该算法既满足了差分隐私要求又满足了均值有效性.最后,本文将BDP算法应用于DSB拍卖方案中,实现了安全高效的双向能源拍卖隐私保护方案-DPDAB(Differential Privacy-based Double Auction on Blockchain),该方案在实现最优的定价和交易策略的同时保护了拍卖过程中参与用户的隐私.此外,本文通过实验分析了BDP算法对拍卖数据的影响以及处理数据的时间开销对拍卖方案的影响,并通过对比实验证明了DPDAB方案在平均效益、用户满意度和社会福利方面的有效性.

面向Fabric性能态势感知的联盟链可视分析方法

区块链技术的不断普及,对联盟链网络运行的稳定性和交易过程的可解释性提出了更高的要求.通过总结在联盟链实际开发和应用过程中网络性能监控与分析的需求,提出面向Hyperledger Fabric性能态势感知的联盟链可视分析方法.对网络拓扑图、块高增长图和交易共识动画等多视图进行联合分析,支持从网络、节点、交易3个层面进行探索;提出Fabric网络和节点性能量化方法,以分值形式衡量性能态势,便于快速了解联盟链运行情况、通道间活跃度差别与各节点健康度.案例分析和用户评估结果表明,所提方法在Fabric可视监控、性能态势分析、交易共识轨迹追踪等方面具有实用性和有效性.

基于可编辑医疗联盟链的数据安全管理方案

医疗数据的安全管理是确保患者隐私安全、有效开展医学诊疗与相关研究的关键。然而,现有的医疗数据管理方案大多存在透明度低、共享性差和无法保证患者隐私数据安全性的问题。通过设计一种“主-侧”链结构的可编辑区块链模型,提出了面向医疗联盟链的安全、可追责的医疗数据管理方案。该模型主链保存患者电子病历的最新信息,侧链记录历史修改证明,实现了数据管理的透明性和可追责性。引入变色龙哈希函数、秘密共享和可验证签名技术,只有通过验证的医疗机构的系统管理员才能够参与构建完整陷门,确保了医疗数据修改过程的正确性与安全性。经过安全性分析和相关实验模拟,该方案在计算开销、通信负载方面的性能较好,且在存储开销方面存在优势,表明了该方案的有效性和可行性。

基于联盟链的公证信息可信存储系统研究与实现

传统公证业务中存在信息流通受限、数据易丢失和易被篡改等问题,为司法取证等工作带来不便。研究和设计的公证信息可信存储系统利用Hyperledger组件将公证处设为联盟节点,将公证过程中的关键数据计算为哈希摘要后上传,并可信存储到联盟链中以供查询,同时支持不同公证处对数据的细粒度访问权限控制。此外,实现公证数据全生命周期管理的功能,将用户对公证数据的全部操作记录在链上,为公证数据在业务流转过程中的操作监管提供支持。实验测试结果与分析表明,系统功能设计合理且性能良好。

面向跨联盟链的隐私保护数据要素交易审计方案

随着企业数据资产化的发展,联盟链成为了企业联盟内部数据交易的核心基础设施.利用联盟链构建去中心化、不可篡改、访问可控的数据交易市场,可以提高数据交易的可信度,降低数据泄露风险.然而,随着企业联盟的增多,如何促进跨企业联盟的数据要素流通,抵御数据隐私泄露、数据欺诈和支付抵赖等安全威胁,成为了数据流通领域亟待解决的难题.为此,提出了一种面向跨联盟链的隐私保护数据要素交易审计方案.该方案利用联盟链进行数据存证,通过中继链上的智能合约进行数据验证和支付管理.结合Pedersen承诺和Shamir秘密分享技术,构建零知识证明机制,在不泄露数据要素的情况下防止数据欺诈的发生.此外,还引入了一种基于双线性映射的数据要素完整性审计机制,允许在不透露数据隐私的情况下验证数据要素的收据,有效解决支付抵赖问题.通过理论分析和实验评估,验证了所提方案的有效性和可靠性,在本地模拟实验环境下,实验结果表明所提方案是可行且高效的.

CS-Raft:适用于联盟链的拜占庭容错共识算法

针对目前联盟链共识算法的性能不足,提出了一种基于信用评分的可拜占庭容错联盟链共识算法CS-Raft。首先,为所有节点赋予信用评分属性,节点的信用评分根据节点的共识行为、活跃度、加入集群时间等指标进行更新,信用评分越高代表节点可信度越高;其次,根据节点信用评分选取监督节点,监督节点具有检验权,可以参与领导人选举,监督节点的设置可以有效抵抗拜占庭恶意节点的攻击;最后,改善了领导人选举中选票分裂问题,对领导人选举的速度进行提升。经实验分析,CS-Raft算法相较于PBFT算法在实现拜占庭容错的同时,有效地减少了共识时间延迟、提高了系统吞吐量,并加快了其领导人选举速度。

基于联盟链的双向拍卖碳交易

碳交易是降低温室气体排放、发展低碳经济的重要方式。在传统碳交易过程中主要存在主体分布广、数据互通性差和效率低等问题,而通过带有准入机制的联盟链作为碳交易的基础设施,可确保交易数据的安全性与可溯源性。因此,提出一种基于联盟链的双向拍卖交易算法。所提算法考虑用户满意度,分2个阶段执行。在第1阶段,所有节点提出报价范围,符合条件的节点将在该阶段立刻达成交易;剩余交易节点进入第2阶段,计算交易量匹配度,以用户整体满意度为优化目标进行匹配,从而输出最大整体满意度的结果。所提算法与匈牙利算法、GS(GaleShapley)算法的对比实验结果表明,所提算法提高了用户满意度,且让平均匹配时间分别降低了26.2%和36.0%。所提算法利用HLF(HyperLedger Fabric)部署双向拍卖算法智能合约,自动计算和处理用户交易请求,并把交易的结果经过共识记录在联盟链的通道账本,在不同的区块大小和交易请求数下实现了稳定的交易吞吐量。