面向超级账本Fabric的多通道分片技术研究

区块链技术被广泛运用在物联网、金融、供应链等领域。Hyperledger Fabric是目前主流的企业级许可区块链系统,该系统允许事务并发的执行与验证。然而,在高并发场景下其吞吐量的限制却制约了该系统更大范围的应用。分片技术是现有解决区块链性能问题的方案之一,可同时满足低延迟和高吞吐量的目标,大多数现有分片方案只是针对非许可区块链加密货币的应用,而针对许可区块链的分片研究方案却很少。面向超级账本平台,本文提出了一种多通道交互的分片方案。首先根据客户端事务发送的速率,对当前交易通道进行动态复制,进行并行背书;然后将在排序节点对复制的通道所背书的事务进行合并,生成新的区块;最后并行地在多通道内将新区块分发给各个节点,并整合在主账本内,确保节点之间账本的一致性,并更新世界状态。实验表明,提出的新方法能够在高并发的情况下显著提高事务吞吐量,相对原有的交易流程,吞吐量可提升3倍以上。

基于超级账本和DQN的农产品供应链溯源和管理平台

为实现农产品供应链的产品跟踪溯源并改善供应链信息管理,确保消费者的食品安全并提高系统参与者的收益,提出了基于区块链和深度增强学习的农产品供应链管理解决方案。首先,利用超级账本(Hyperledger Fabric)部署基于区块链的农产品供应链管理系统,对农产品从产地到终端消费者的交付进行全程监测和跟踪溯源。其后,在数据存储池中利用DQN实现农产品生产和仓储的高效决策,最大化供应链参与成员的利益。最后,利用REST API实现区块链网络与数据存储池模块的通信,支持系统成员实现高效安全的交互。安全性分析和仿真结果表明,所提系统可实现安全、可问责、可审核的去中心化农产品供应链管理,系统响应和查询时间能够满足现实应用需求,且所提DQN算法能够有效改善供应链成员的生产和仓储决策效率。

基于超级账本的DNS协同防御体系研究

针对传统域名系统(DNS)防御体系难以有效抵抗饱和流量攻击和域名劫持攻击的问题,建立网络流及状态迁移模型,从理论上分析并研究遏制网络攻击的关键因素,进而提出基于超级账本的DNS协同防御体系。通过联盟链整合多方资源共同对抗网络攻击,并利用超级账本的通道架构和背书策略实现隐私保护,促进网络信息共享。分析结果表明,该协同防御体系在数据层面和业务层面均具有较强的安全性,为解决域名行业安全问题提供了借鉴作用。

基于超级账本的集群联邦优化模型

联邦学习作为分布式机器学习框架,在数据不离开本地的情况下,通过共享模型参数达到协作训练的目标,一定程度上解决了隐私保护问题,但其存在中心参数服务器无法应对单点故障、潜在恶意客户端梯度攻击、客户端数据偏态分布导致训练性能低下等问题。将去中心化的区块链技术与联邦学习相结合,提出基于超级账本的集群联邦优化模型。以超级账本作为分布式训练的架构基础,客户端初始化后在本地训练向超级账本传输模型参数及分布信息,通过聚类优化联邦学习模型在客户端数据非独立同分布下的训练表现。在此基础上,随机选举客户端成为领导者,由领导者代替中央服务器的功能,领导者根据分布相似度和余弦相似度聚类并下载模型参数聚合,最后客户端获取聚合模型继续迭代训练。以EMNIST数据集为例,数据非独立同分布情况下该模型平均准确率为79.26%,较FedAvg提高17.26%,在保证准确率的前提下,较集群联邦学习训练至收敛的通信轮次减少36.3%。

Hyperledger Fabric技术构建学习记录共享账本研究

为打破教育机构之间的壁垒,推进学习记录数据互认,搭建校企数据共享平台,采用虚拟机、Linux系统、Docker容器等软件架构运行环境,运用超级账本技术设计数据共享平台,通过Fabric网络搭建智能合约设计、安装、调用等步骤,进行学习记录共享账本构建模拟实验,实现了基于区块链技术的分布式学习记录数据库创建与查询。实验结果表明,超级账本作为区块链技术的重要分支,适用于学习记录数据共建共享领域,为教育大数据建设提供了一种全新的技术支持与设计思路。

一种基于超级账本的高速公路通行数据区块链

我国高速公路设置ETC门架系统实现了对车辆分段计费,这使得高速公路车辆通行数据更加零散,对稽查管理提出了挑战。为解决此问题,基于联盟链超级账本技术,提出了一种适用于高速公路通行数据共享的区块链。使用链码实现通行数据的快速上链,在保证业务逻辑完整性的同时,完成数据共识的快速判断和有效实现。实验结果表明,该方案可以有效实现高速公路车辆通行记录的数据共识,实验系统的系统吞吐率可满足片区级别高速公路通行数据应用的性能需求。

超级账本隐私保护机制探究

大数据时代下人们对数据存储中的隐私保护问题看的尤为重要,区块链作为一种分布式数据库同时也具备了解决用户隐私安全问题的重要功能。文章基于一种著名的区块链联盟链技术超级账本,提出其具备的隐私保护机制,如身份混淆机制、交易传输协议、跨通道数据隔离和私有数据收集等,并探究它们各自的设计细节与作用。

重构图视角下超级账本在物联网的应用研究综述

在部署基于区块链的物联网应用中,出现了缺少细粒度隐私保护、事务处理效率低、高延迟、灵活性和动态性不足等方面的技术阻碍。为进一步推进区块链技术在物联网的普及和应用落地,致力于企业级标准的区块链技术的超级账本引起了研究界的广泛关注。然而在当前的研究中,缺少针对基于超级账本的物联网的客观综述。旨在以独特的视角回顾超级账本在物联网领域的研究。为更直观地展示差异和提供技术融合流程,提出了重构图的分析方法。重构是将文献中核心设计和原架构图融合,重新构造可以展示文献核心思想图的过程,该方法旨在将文献的核心思想可视化。最后,从低功耗共识算法、智能交易验证、链上链下混合存储和自定义激励机制四个方向对超级账本在物联网的未来研究进行展望和总结。

基于超级账本的云存储数据完整性审计方案设计

云存储技术的出现及发展为企业实施自动化、智能化信息存储管理提供了便利,有助于企业节省投资费用、简化内容设置和管理任务,因此成为诸多企业信息存储的主要方式。但是,由于存在身份信息泄露、数据篡改及丢失等问题,云存储数据完整性受到极大影响,有效组织开展云存储数据完整性审计成为诸多企业需要考量的重要内容之一。近年来,随着需求的不断增长,云存储数据完整性审计方式逐渐增多,但是其中大部分方式存在一定的缺陷。本文基于超级账本进行云存储数据完整性审计方案设计,并有效开展系统性能核验,以期能够为企业高效开展云存储数据完整性审计提供有效助力。

超级账本框架下医疗记录安全共享机制研究

针对当前医疗系统记录透明度低、激励机制不适当和医学证据公认度低等问题,本文提出了一种基于超级账本的手术医疗记录的安全与共享机制。通过Fabric平台,在诊疗者和患者之间创建单独的通道,记录并共享手术的全过程,将生成的公认医学数字证据存储在超级账本中,就诊医院则存档该记录的哈希索引,然后通过链码给予患者高度的手术记录控制权,即患者决定共享的通道和对象。同时设计了一种轻量级的鉴定共识策略,超级账本通过这种鉴定共识机制鉴定手术报告的质量。该机制有效地缓解了医患矛盾,提高一定程度的精准医疗并促进手术医疗记录的数字化。

基于区块链超级账本技术的图书馆智慧学习原型系统构建

文章基于区块链超级账本技术,探究将其应用到高校图书馆业务之一的网络教育和学习场景,探究智慧学习原型系统设计的思路。通过智慧学习系统将学校师生借阅信息、检索信息、阅读习惯等数据进行收集,通过区块链技术进行保存与分享,实现师生的分布式学习,并且这些数据将永久保存且不可修改。图书馆通过对这些数据进行分析,可以了解师生的学习行为和阅读习惯,挖掘师生们的潜在需求,从而策划相关培训及活动,完成定制化精准服务,实现图书馆的智慧化网络学习。

超级账本技术在电网资产管理中的应用分析

电网企业资产管理是贯穿企业全业务的工作,支撑资产管理业务的应用多以内部业务应用为主,缺乏外部生产制造商、物流配送商及外部设计施工单位信息的支撑,且跨业务信息共享不足。本文将超级账本技术与电网资产全寿命周期管理有机融合,设计基于Hyperledger Fabric的连接内外部资产管理单位及部门的协同业务方案,拓展信息融合的广度与深度,实现电网内外部资产管理信息的融合以及电网内部资产管理信息的共享,以期助力电网企业进一步打通资产管理中的信息壁垒,提升业务协同能力,挖掘数据价值,从而进一步提高电网企业资产管理水平。

Hyperledger Fabric在政府采购中的应用研究

针对在政府采购实施过程中,很难保证程序正义、数据可靠、结果公正、监督有力、公开及时的问题,提出一种以Hyperledger Fabric为基础的政府采购信息化系统。由区块存储政府采购业务数据,提升政府采购的可信度;以通道为基础的多链设计,保护参与方的隐私或商业机密;引入监督审计节点和信息公开节点,提升监督审计的效率和质量,保证信息公开的及时性和准确性;由IPFS(Inter Planetary File System)存储非结构化数据极大减轻区块链平台的存储压力,提升系统运行效率。实验结果表明:该系统具有较好的运行效率。

基于Fabric区块链技术的农产品质量安全追溯体系的研究

传统的农产品追溯系统因数据储存在单一的数据库节点上,容易导致差错的出现和篡改的风险,这在一定程度上降低了消费者对于追溯结果的信任。文章在农产品溯源体系中运用区块链技术,采用联盟链超级账本(Hyperledger fabric)实现以区块数据结构的形式记录农产品全流程数据,利用区块链技术自身的技术特点如智能合约、分布式账本、防篡改等,可确保农产品溯源的真实可靠。

基于Hyperledger Fabric的区块链农产品溯源方案

传统的农产品溯源系统的实现依赖于中心化存储,数据不透明,易被篡改。而现有的区块链溯源系统与农产品溯源的需求结合不紧密,且对大规模溯源信息的管理和查询较为低效。提出并实现一种基于Hyperledger Fabric构架的农产品联盟区块链溯源方案,在保证溯源可信的基础上,针对农产品溯源流程和联盟区块链技术的特点,设计系统架构及链操作方法,提升大规模数据上链和查询的速度,使其满足农产品溯源应用的需求。结果表明,基于该方案实现的区块链溯源系统优化了大规模溯源信息的存储与查询流程,覆盖农产品的全生命周期,具有一定的实用性。

基于Fabric和IPFS文件共享系统设计与实现

文件的共享需求在人们生产生活中普遍存在,传统的文件存储共享系统大多以中心化技术实现,存在单点故障、文件流向不易受控且版本历史信息难以追溯、防篡改性差等问题,面临数据泄漏与滥用等潜在威胁,在特定场景下难以应用。针对这些问题,设计并实现了一种基于Fabric与星际文件系统(InterPlanetary File System,IPFS)的文件存储与共享系统。结合链上账本与链下可扩展文件系统构建了混合存储,解决了Fabric的存储瓶颈并去除存储冗余,实现了文件的防篡改存证、流转信息和历史版本信息的可信追溯;设计并实现了细粒度的权限控制策略,实现了文件资源的受控共享;针对IPFS的开放网络特征,采用加密方式,避免了IPFS存储中的资源暴露风险,进一步提升了存储文件的安全性;限定相同文件统一密钥,避免相同文件重复加密后存储时浪费额外空间。实验测试结果表明,该系统有效解决了传统文件共享系统中存在的问题,并满足实际应用的性能需求。

基于超级帐本和手指静脉的PHR共享方案

当前个人健康记录(PHR:Personal Health Records)存在着存储不安全和难以共享的问题。为提高PHR的安全性和共享性,提出一种基于超级帐本(Hyperledger)和手指静脉(FV:Finger Vein)特征身份验证的安全共享模型。PHR提供方在录入医疗记录时将FV特征与临床医生的私钥签名结合,生成PHR索引。然后将PHR的索引存储在Hyperledger Fabric中,将真正的隐私数据存储在Filecoin中,减少了存储成本和链上存储压力。同时,设计了PHR访问控制合约防止恶意节点攻击。实验结果表明,该模型在性能和存储上有显著的优势。

一种结合Fabric技术的电子存证方案

信息数字化的快速发展,大量司法证据电子化也带来了很多数据的安全、信任等问题。传统的存证方式在面对不断增长的电子数据存证需求时,逐渐地显露出成本高、效率低以及采信困难等不足,确保视频证据、语音记录、电子合同等电子司法证据的安全、可信逐渐成为一个必须解决的问题。针对上述问题,本文设计了一种基于超级账本技术的区块链电子存证系统,通过区块链的共识验证机制与星际文件系统结合,使得电子证据安全可信以及责任可追溯的同时,解决了电子证据的存储问题。最后,设计了访问权限控制方案,保证了用户数据的隐私。

基于Hyperledger Fabric的食品溯源系统设计与实现

现有的传统食品安全溯源系统中存在共享数据较为匮乏和信息存储中心化、孤岛化等问题,利用区块链系统去中心化、防篡改、可信任等特性,提出了一种基于Hyperledger Fabric区块链的食品溯源系统;然后对Hyperledger Fabric区块链技术进行深入分析和研究,明确Hyperledger Fabric区块链技术的技术原理与技术特性,并综合食品安全溯源系统的实际使用,对基于Hyperledger Fabric区块链的食品溯源系统进行详细设计;最后对基于Hyperledger Fabric区块链的食品溯源系统进行了实际的搭建,并对该系统进行相关功能测试和性能测试,验证了整体方案的可行性与有效性。

FabricSQL:区块链数据的关系查询

为解决区块链在查询方面存在的访问方法支持有限、查询功能单一、查询效率低等不足,提出一种区块链数据的关系查询解决方案FabricSQL,将Hyperledger Fabric与MySQL结合,把实时存储的区块链有效交易数据同步存储到SQL数据库中。为防止数据库中的数据被篡改,提出一种交易数据存储验证机制,在SQL数据存储时使用Salt加密方法,在数据顺序追加时引入区块链前哈希的思想防止作恶,在用户访问时,进行数据的一致性校验,返回需求数据和校验结果,保证数据的安全性。在设计的实验模型和基于Fabric的区块链系统上进行多项查询性能的对比实验,实验结果表明,FabricSQL同时拥有区块链和关系型数据库的良好特性。