Blockchain Platform for Industrial Internet of Things

Internet of Things (IoT) are being adopted for industrial and manufacturing applications such as manufacturing automation, remote machine diagnostics, prognostic health management of industrial machines and supply chain management. Cloud-Based Manufacturing is a recent on-demand model of manufacturing that is leveraging IoT technologies. While Cloud-Based Manufacturing enables on-demand access to manufacturing resources, a trusted intermediary is required for transactions between the users who wish to avail manufacturing services. We present a decentralized, peer-to-peer platform called BPIIoT for Industrial Internet of Things based on the Block chain technology. With the use of Blockchain technology, the BPIIoT platform enables peers in a decentralized, trustless, peer-to-peer network to interact with each other without the need for a trusted intermediary.

具有高价值密度的农业物联网数据区块链压缩存储方案

针对现有区块链物联网体系主要采用链上存储摘要链下保留原始数据的存储方式中链上无法直接获得真实数据的问题,该研究提出了一种具有高价值密度的农业物联网数据区块链压缩存储方案。首先,边缘服务器将收集的同一批数据聚合到同一批事务中;其次,设计离群值可处理的自适应有损压缩方法,在满足用户保真度要求的前提下降低数据冗余;最后,压缩数据上链,实现区块链上物联网数据的高价值密度存储。与现有方案相比,该方案能提高链上存储真实物联网数据的效率。试验结果表明,在使用自适应压缩方法压缩数据时,针对不同的数据集会自适应选取k值,在满足用户重建精度的前提下,获得良好压缩效果,减少链上存储空间,提高了数据价值密度;相对于风速之类频率较高的数据,温湿度、二氧化碳等变化频率较低的数据可以获得较高的压缩比;当假设正常数据压缩比为10:1时,该方案可节省约85%的链上存储空间,相应的价值密度提高了约85%。该研究可为农产品溯源过程中的物联网数据高效存储提供解决方案,为实现分布式农业物联网数据压缩存储提供技术支持。

基于工业互联网和区块链的“健康钱包”数据开放共享模式研究

现有健康数据共享模式面临效率低下、缺乏监管等诸多问题,无法满足国家对健康数据合规开放共享的要求,工业互联网和区块链技术的发展和应用为健康数据开放共享提供了新的路径。本研究通过引入这两种技术构建个人健康数据钱包,结合工业互联网高效的分布式数据管理及不依赖第三方公信力的特点,建立基于数据钱包的数据开放共享模式,实现对健康数据的可信流转,使患者能够更好地掌握和分享其健康信息。结果表明该数据开放共享模式可满足“数据不出域、可用不可见”要求,将健康数据所有权归还个人,有助于提高医疗服务连续性,能够为健康数据开放共享应用提供有益借鉴。

基于区块链的物联网终端隐私信息溯源方法

物联网设备终端的信息安全涉及用户隐私,为了提高物联网终端信息的认可度和安全性,提出基于区块链的物联网终端隐私信息溯源方法。采用区块链与物联网的联合访问控制方法,建立物联网终端隐私信息数据分布式存储模型,通过属性联合分块认证和加密方法实现对物联网终端区块链隐私信息的身份认证和数据加密隐写处理,基于整体区块链的安全性融合分析,采用应用服务层、中间协议层和基础网络层三层组合协议控制方法,实现对物联网终端隐私信息区块链的链式存储优化设计,提取物联网终端隐私信息的密钥信息,采用基于身份的密码体系结构实现对物联网终端隐私信息保护和安全身份认证,将密钥安全传送给用户,采用双线性的拟合跟踪实现对物联网终端信息追踪溯源。测试结果表明,采用该方法进行物联网终端区块链隐私信息溯源追踪的加密性较好,隐私保护控制能力较强,提高了区块链的分布式存储能力和数据保护能力。

金融科技:研究现状与展望

本研究认为金融科技是指借助移动互联、区块链、人工智能、大数据等科技创新方式,通过数字化、智能化、安全化等手段把金融服务与应用场景紧密互联,实现金融服务提供者流动性、营利性、安全性等目标,满足金融服务需求者支付、融资、投资和交易等功能需求,并且促进金融服务向便利、便宜、普惠、安全等方向发展的综合金融活动总称.本研究从分析移动互联、大数据、人工智能、区块链等新兴技术及其所推动的金融创新入手,以金融服务三大业务流程为切入点,从支付与结算、信贷与融资、资产管理服务三个方面进行文献梳理.此外,从监管理念变革、监管内容扩展、监管机制重构、监管技术创新四个方面对金融监管进行思考.最后对未来相关研究提出一些展望.

基于区块链的车联网群智感知位置隐私保护方法

针对车联网群智感知位置隐私泄露和用户参与任务公平性的问题,提出了一种基于区块链的车联网群智感知位置隐私保护方法(location privacy protection method based on blockchain and crowdsensing, LPPMBC)。将分布式的区块链引入车联网群智感知位置隐私保护方法中,消除第三方服务平台对参与用户数据的控制;通过保序加密和Geohash编码相结合,为参与工人提供多级别的位置隐私保护,确保参与工人位置隐私的保密性;通过Haversine公式进行感知位置验证,防止工人通过非感知区域数据获得非法奖励,保障感知数据的质量。仿真结果表明,LPPMBC能够更好地权衡感知数据质量与工人隐私保护关系,保障用户参与任务的公平性,提高用户参与任务的积极性。

改进PBFT算法的配电物联网接入认证方法

随着物联网与配电网深度融合,海量终端设备接入系统给配电物联网安全稳定运行带来巨大挑战。针对传统身份认证方式过于中心化且无法承载大规模终端等现状,设计一种基于区块链共识机制的配电物联网终端接入认证方法。由配电物联网网关负责对待接入终端节点登记注册,采用共识算法进行分布式认证,将合法终端上链存储。在传统PBFT算法的基础上,设计了配电物联网终端共识算法。该算法引入权重机制,根据终端节点权重选取认证节点,缩小共识规模;引入可验证随机函数增强主节点安全,避免启动视图切换协议,提高共识效率;结合实际应用场景优化一致性协议,降低通信开销。实验分析表明该方法可有效规避多种网络攻击,通信开销和吞吐量优于其他方法,系统抗攻击性较强,满足配电物联网对认证效率和系统可靠性等要求。

信息技术在果蔬冷库系统中的应用

冷库是延长果蔬贮藏期的关键设施,而应用信息技术可以实现果蔬冷库的冷藏装置自动化控制、果蔬温度数据采集分析以及冷库内设备的物联网应用等功能,进而达到精确调控果蔬冷库的温度、降低能耗、提高管理效率的目的。随着人工智能算法和区块链技术的发展,冷库系统将更加智能化和网络化,不仅可以优化果菜的贮存和运输环境,还能实现果蔬从种植到消费者手中的全程质量可追溯。本文探讨了信息技术在果蔬冷库系统中的应用及未来发展趋势,包括自动化控制、数据采集分析、物联网技术和人工智能算法。这些技术的应用提高了冷库运营的效率和安全性,为实现果蔬贮存的预测优化和质量可追溯性提供了有力支持,有助于保障食品安全和供应链的稳定。

多域物联网中基于区块链技术的网络安全控制研究

物联网应用越来越广泛,但具有网络安全性差、易受到网络攻击的隐患,为保证多域物联网的安全,基于区块链技术对多域物联网的网络安全控制系统进行了设计。该物联网安全系统采用区块链技术建立,主要包括用户和设备层、身份认证层和服务层。对指纹感知语音的身份认证方式进行了设计,采用哈希算法进行指纹图像的特征识别、提取哈希值,为了提高安全性,将指纹图像采用数字水印的方式嵌入语音中。对明文的加密和解密方式进行了设计,采用SM2算法(椭圆曲线公钥密码算法)分别进行随机数生成、密钥派生函数和杂凑算法的计算。为验证物联网安全系统的性能,对其进行指纹图像身份认证的安全性和明文加密性能测试。试验结果表明:该系统人员身份的识别正确率可以达到90%以上,保证身份认证的安全;系统可以对文件进行加密,与RSA算法(非对称加密算法)相比运算速度提高23%、吞吐率提高4.7%。

基于分片区块链的车联网数据共享方案

高效安全的数据共享对于智能车联网的深度应用至关重要,在相互不信任的车辆之间实现可信的数据共享成为当前研究的热点.区块链技术以其防篡改、可追溯等特点,成为支撑智能车联网数据共享流通的主要途径之一.现有基于区块链的车联网数据共享方案,存在吞吐量小、安全性低等不足.引入区块链分片方法,提出基于机器学习的分片算法,将地理位置相近的路侧单元(road side unit,RSU)划分到同一分片,并迭代单个分片的数据共享最优负载,降低了片内通信延迟进而提高了吞吐量,平衡了不同分片之间的数据共享负载.为避免单个分片的贿赂攻击,提出了基于声誉的片内共识协议与监督人机制.选举具有高声誉的RSU参与片内共识过程,并动态计算RSU的最新声誉.设定声誉度高的RSU担任监督员,监督员可定期对不同分片产生的区块进行合法性验证.通过性能评估和安全性分析,证明方案有助于提升智能车联网数据共享的高效性和安全性.

一种基于区块链的MQTT协议优化算法

通信协议的设计已然成为实现设备与互联网通信的重要支撑,其覆盖了整个物联网系统的各个环节。针对传统物联网协议中关键数据被伪造或篡改的安全问题,文章设计了一种在数据传输过程中使用区块链技术来保证传输数据安全的改进消息队列遥测传输(message queue telemetry transmission,MQTT)协议,进而保证了存储在broker的数据不被恶意篡改。通过仿真实验证明,该方法具有高效、轻量以及易实现等多方面的特点,在保护物联网的数据安全方面效果十分显著。

基于区块链的工业物联网隐私保护协作学习系统

为了在保护数据隐私的前提下,充分利用异构的工业物联网节点数据训练高精度模型,提出了一种基于区块链的隐私保护两阶段协作学习系统。首先,使用分组联邦学习框架,根据参与节点的算力将其划分为不同组,每组通过联邦学习训练一个适合其算力的全局模型;其次,引入分割学习,使节点能够与移动边缘计算服务器协作训练更大规模的模型,并采用差分隐私技术进一步保护数据隐私,将训练好的模型存储在区块链上,通过区块链的共识算法进一步防止恶意节点的攻击,保护模型安全;最后,为了结合多个异构全局模型的优点并进一步提高模型精度,使用每个全局模型的特征提取器从用户数据中提取特征,并将这些特征用作训练集训练更高精度的复杂模型。实验结果表明,该系统在Fashion-MNIST和CIFAR-10数据集上的性能优于传统联邦学习的性能,能够应用于工业物联网场景中以获得高精度模型。

面向车联网切片的区块链辅助资源交易方法

5G车联网差异化的服务质量(Quality of Service,QoS)需求需要网络切片技术的辅助和多运营商协作提供资源.然而,多方参与下的车联网切片资源提供往往伴随着不信任、欺骗性攻击等问题.针对这些问题,本文提出一种基于区块链的5G车联网切片资源交易框架,目的是构建安全可信、可追溯的车联网资源交易生态.首先,设计一种基于智能合约的分布式资源交易方法,保证交易的公平性和隐私安全.然后,探索一种基于VCG拍卖的信誉评估机制,在资源交易者选择时作为参考.最后,开发一种信用感知的实用拜占庭式容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识机制.安全性分析和仿真结果表明,提出的方法可以实现安全可信的资源交易,提高节点运行效率,并且降低恶意节点参与共识的概率.

物联网环境下基于SM9算法和区块链技术的身份认证方法

物联网环境下的终端设备需要进行相互识别和身份认证来保障网络安全和数据安全,身份认证是物联网安全保障的第一道防线,现有的传统公钥密码体制(PKI)过程繁琐、计算量大,不能很好地满足资源受限、开放、分布式物联网环境。文章基于SM9标识密码算法设计了一种基于区块链的物联网终端身份认证方案,基于计算性Diffie-Hellman困难问题、q-Diffie-Hellman逆问题和双线性DH困难问题的假设下,可以极大满足机密性和不可伪造性,更加符合物联网实际应用环境。该方案采用设备身份标识作为公钥,简化了密钥分发管理流程,另外区块链作为一种去中心化的底层存储数据库,用来记录密钥、证书、签名等信息,可以为认证流程进行可信背书。通过性能和Proverif形式化安全性分析,并与目前主流的几种认证方式进行比较,证明该方案可以满足物联网环境下时间、性能及安全性的需求。

基于多智能体DRL的区块链物联网协同计算卸载

由于基于深度强化学习算法收敛速度慢、鲁棒性差、性能不稳定,提出一种基于多智能体DRL框架的区块链物联网协同计算卸载算法。设计一种高效的多智能体深度强化学习算法,提出一种基于代理策略的初始化方法,避免了智能体训练初始阶段的无用探索,大大减少了在智能体训练中达到稳定性能所需的时间。引入联盟学习机制,并为智能体构造了分散网络,提升算法对动态环境的适应能力。仿真对比结果证明了该算法能够有效提升鲁棒性以及收敛速度。

一种面向车联网的区块链模型

目前业界正尝试使用区块链增强车联网应用的可靠性、信任和安全性,但区块链在性能上的不足使其难以适应车联网的移动性和实时性要求。针对上述问题,提出了一种基于虚拟分片和有向无环图(directed acyclicgraph,DAG)的树状快速区块共识(tree-blockchain consensus,TBC),通过固定可信节点进行共识,以减少对移动车辆节点的依赖性,基于DAG构建树形结构区块链,实现了区块的并行验证和上链。针对构建的树形结构区块链,提出了一种基于匹配码的虚拟分片验证机制,通过VRF函数和简单的哈希运算将验证节点和交易进行逻辑分组配对,确保了交易分片的随机性,减轻了验证过程的计算开销,提高了共识效率。安全性分析表明,TBC可以较好地应对网络中常见的恶意信息攻击、女巫攻击和中间人攻击。仿真实验表明,TBC的共识性能优于传统共识算法,可以满足车联网的应用需求。

基于区块链和物联网技术的食品安全溯源平台

当前已有的食品安全溯源系统大多存在着信息采集不准确、采集过程繁琐、数据存储不安全、信息交换过程隐私安全不能保障等问题。基于此设计了一种基于区块链和物联网的食品安全溯源系统。利用区块链的去中心化特性来存储数据以达到信息安全保障的目的;通过掌机对商品进行信息录入,使用RFID射频识别来扫描商品标签以进行商品信息溯源。通过对系统各项功能的试验,检验系统的安全与有效性,以及通过系统中输入各种有关的数据,检查系统的输入结果等,均实现了所预期的目的。

区块链技术在能源互联网中的应用研究进展

随着国家的可持续发展战略,能源互联网成为继智能电网之后能源领域的一个重要发展方向。区块链技术因其去中心化、匿名、可追溯等特性受到人们的广泛关注,为能源互联网的发展提供了新方案。因此,区块链技术在构建能源互联网中发挥着重要作用。全面介绍了区块链技术在电网分散存储与控制、智能电网中的点对点(peer-to-peer, P2P)交易、电动汽车、碳排放交易4个方面的应用与部署。与此同时,还阐述了区块链技术在能源互联网应用过程中所面临的挑战并对未来的发展趋势进行了展望。

基于区块链的5G物联网数据共享技术

本文针对云服务器数据库存在的访问日志被篡改、追踪溯源难度大等问题,提出了一种基于区块链的5G物联网数据共享方案,充分发挥区块链匿名性、去中心化、不可篡改的特点,提高了共享数据的安全性和私密性。基于区块链的5G物联网数据共享框架由数据提供节点、数据需要节点和云服务器、区块链服务器组成,通过注册合法节点、更新节点状态、进行数据交易、构建区块等方式,实现数据共享、保证数据安全。同时,引入了基于闪电网络的链下交易机制,进一步提高区块链的交易处理速度,实现了安全与效率的兼顾。

面向物联网多场景的PBFT共识算法改进方案

物联网与区块链融合过程中,实用拜占庭容错(PBFT)算法存在通信开销大、时延高且无法根据场景与设备差异进行合理划分的不足。为满足物联网多场景应用的问题,提出了一种基于综合评价的改进实用拜占庭容错算法。首先,对节点进行基于性能与信誉值加权的综合评价筛选出符合特定场景需求的节点;然后,进行基于节点综合评价的聚类,形成双层网络架构;最后,将共识过程分为子集群共识和主集群共识。实验结果表明,CE-PBFT拥有较高的容错性和场景适应性,且当场景节点数达到100时,在通信开销和共识时延方面较PBFT分别有着93.9%和87.8%的性能优化。