基于区块链的医联体护理协同管理系统的设计与实现

目的:设计一种基于区块链的医联体护理协同管理系统,为实现医联体护理协同管理提供技术支持。方法:该系统基于联盟链的5层技术架构进行设计,通过Linux系统搭建Fabric开发环境及网络配置,采用智能合约和Java语言软件开发工具包实现用户界面操作,使用Bootstrap和Jquery等技术搭建前端Web界面、Spring Boot搭建系统后端,并通过加密算法、哈希运算、智能合约、共识机制等技术实现联盟链成员管理、业务管理、数据存储与共享、患者病历管理及平台监管5个功能模块。结果:该系统完善了优质护理资源下沉与连续性护理机制,重构了积分激励机制,促进了护理共生网络协同进化,并使多节点交互,形成了协同合力。结论:该系统顺应全新模式下医联体整合型护理服务的发展趋势,对提升护理核心竞争力等方面起到重要推动作用,同时为构建适用于医联体场景的区块链方案提供了借鉴。

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。

区块链技术下数字资源集中管理平台构建研究——以四川省图书馆为例

四川省图书馆利用区块链技术构建数字资源集中管理平台,通过对接国家图书馆组建联盟链、搭建业务管理系统,对数字资源进行资产化、精准化管理,从而解决当前公共图书馆在数字资源管理中面临的信息孤岛、安全存储、版权纠纷等难题,以期为公共图书馆向智慧化转型发展提供新思路。

区块链服务网络的构建机理与技术实现

联盟链技术是我国区块链发展和应用的主阵地.传统联盟链应用存在底层技术平台异构、应用技术门槛高、成链成本大、运维监管难等瓶颈问题,限制了区块链技术与应用发展.提出一种区块链公用基础设施——区块链服务网络(blockchain-based service network,BSN)的构建机理,阐述BSN的技术架构和实现机制.BSN已于2020年4月在中国正式商用,能够显著降低区块链开发、部署、运维、互通和监管成本,有利于区块链技术向企业、政府、行业等领域推广应用,为我国新型智慧城市建设和数字经济发展提供了可信可控的公用基础设施和服务载体.

基于联盟区块链的网络货运平台交易流程规范性研究

针对某些网络货运平台利用监管的漏洞,对信息流、资金流和票据流进行数据造假的问题,引入区块链技术解决网络货运交易数据真实性的问题是值得研究的。首先在对比不同类型区块链优劣势的基础上,选定联盟链作为网络货运平台交易过程规范的技术工具。然后,对网络货运平台的运行规则和节点权限进行分配设计,确保交易流程透明可追溯。最后,将基于联盟链的网络货运平台交易流程与目前的网络货运平台交易流程进行对比,从信息审核、签订合同、运输过程监测、交货验收、运费结算、对账开票、数据上传等七个方面凸显规范后的效果。旨在为网络货运平台的监管提供新思路,为网络货运平台良性发展提供决策参考。

供应链视角下基于联盟链的物流企业诚信机制实现研究

在供应链运作中,大部分物流企业供应链融入并不理想,仅仅凭借日常信息收集和处理来进行运营,信息交互性差,导致企业诚信度差,造成供应链堵塞,供应链效率低下。联盟链应用在多个相互已知身份的组织之间,适合处理组织间需要达成共识的业务,保障物流企业诚信体系融入供应链运作,与其他企业达到互信、互利、双赢的效果,提升整条供应链的协作能力。

面向猕猴桃产业链的联盟链隐私交易方案

针对猕猴桃产业联盟链交易中金额与身份的双重隐私保护问题,提出一种基于+HomElG零知识证明(+HomElG zero knowledge proof,+HomElG-ZKProof)和SM2的猕猴桃产业联盟链隐私交易方案。首先,转账方利用+HomElG加密交易金额后将其发送给接收方,接收方基于SM2签名确认交易后发送给转账方;其次,转账方基于+HomElG-ZKProof对交易金额相关密文生成零知识证明证据,基于SM2可链接环签名对交易金额相关密文和交易双方身份分别生成环签名,与接收方SM2签名一起经系统层Raft共识打包上链;然后,由监管节点验证SM2签名、两次环签名及链接性后确认交易双方身份,用户节点间在应用层使用PBFT共识验证交易金额相关密文、环签名及交易金额相关零知识证明证据后确认交易的有效性;最后,由监管节点将有效交易区块编号经系统层Raft共识上链并更新账户余额。分析表明,该文方案具有抗篡改攻击、抗公钥替换攻击、抗假冒攻击以及匿名性,安全性较高;测试结果表明,该文方案可以实现猕猴桃产业联盟链用户交易金额、身份的双重隐私保护;在安全参数为2 048 bit时,交易时间为4.495 s,可以满足猕猴桃产业联盟链交易的实际需要。

面向复杂应用场景的联盟链多链协同方案

针对联盟链在复杂应用场景下权限管理分散、业务扩展困难、读写集中和多合约间弱事务性的缺点,提出了一种面向复杂应用场景的联盟链多链协同方案。该方案利用区块链网关统一管理用户访问权限,避免了访问权限管理的分散;提出支持逻辑链动态伸缩的链间路由机制,简化逻辑链的管理,降低业务扩展难度;设计读写分离机制,提升逻辑链的读写性能;构造基于TCC的事务方案,满足多业务合约之间的事务性操作。实验和分析结果表明,该方案有效提高了交易吞吐量,且在业务动态扩展和多合约间事务性方面有较好的支持。

一种基于联盟链的兼具授权监管与隐私保护方案

区块链技术为推动金融等领域的数据互联互通提供强大助推力.然而现有区块链研究中仍存在隐私泄露和监管缺失等问题,区块链隐私保护特性及其与监管科技的融合有利于加速区块链应用落地.本文在联盟链场景下提出了一种兼具授权监管与隐私保护的方案.一方面,方案在可确保交易正确性的前提下,实现了交易金额和交易者身份地址对交易无关节点的隐私性;另一方面,授权监管方可对任意交易执行审计并对存在违规消息的区块进行修订.总之,通过对联盟链下成员角色划分及变色龙哈希函数、零知识证明等密码技术,实现了对交易隐私性的全面保障和细粒度的强制监管.

基于分组和信用分级的PBFT共识算法改进方案

针对联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法通信复杂度高、主节点选择随机、支持的网络规模有限等问题,提出一种基于分组和信用分级的改进拜占庭容错(CBFT)算法优化大规模联盟链的节点结构。优化一致性过程,将网络节点按照对管理节点的响应速度划分为不同的共识集分别进行共识集内外共识,各共识集的管理节点携带共识集内的共识结果参与共识集外的全局共识,从而减少节点间的通信频率。在此基础上,提出信用分级机制,将节点划分为管理节点、候选节点、普通节点等3种类型,使信用值高的节点成为主节点的概率较高,减少恶意节点对系统的破坏,提高整个网络的效率。搭建基于该改进方案的仿真模拟与性能测试系统.实验结果表明,当网络节点数量为30个(4个分组)时,CBFT算法的吞吐量为PBFT的3.2倍,共识时延降低90.6%,通信开销减少53.2%,能够容忍的最大恶意节点数为PBFT算法的1.9倍,且随着节点数的增加提升更明显,符合大型联盟链的需求。

基于多链融合的粮食供应链溯源系统

区块链因具有不可篡改、群体共识、全程可追溯等特点而广泛应用于存证确权、商品溯源、协同共享等应用场景。基于区块链的粮食溯源难点在于粮食从种植、收储、加工、物流所涉及的供应链条比较长,追溯困难,并且同一供应链上企业之间的企业资源计划(enterprise resource planning,ERP)系统并不互通,企业自治ERP系统难以与区块链对接。本文基于联盟链与私有链融合提出了一种多链粮食供应链溯源系统(multi-blockchain food supply chain traceability,MBFST),企业间通过联盟链开展业务协作,企业内部基于私有链记录信息流转;设计了私有链与联盟链的跨链交互协议,根据溯源ID实现联盟链与私有链的交互与映射;通过私有数据集合等数据隔离机制,确保供应链企业私有数据的隐私保护。通过对原型系统的设计与实现,结果显示,MBFST能够实现粮食供应链企业间的全链条精准溯源,确保链上链下溯源信息的全程可追溯;通过Hyperledger Fabric的Node-SDK对系统的性能和吞吐量进行测试,实验结果显示,MBFST在压力测试中查询每秒事务处理量(transaction per second,TPS)最高可达1000以上,使用溯源ID的富查询TPS可达200以上,信息上链时延测试中平均时延稳定在0.2~0.3 s。对比现有的基于区块链的商品溯源系统,MBFST在溯源信息的追溯能力、链上信息的隐私性和追溯效率等方面都更具优势。

联盟区块链在钢铁行业供应链管理中的应用

我国钢铁行业物流运输量大、运输种类和方式多,存在行业集中度低、信息共享低效和现代流通水平不高等缺陷,借助区块链去中心化、开放性、安全性、源头可溯性等特征,可以有效解决现有的一系列缺陷,推进整个供应链系统的发展和进步。本文围绕钢铁行业物流管理与服务核心业务应用需求,应用智能合约技术、共识机制、物流数据采集追踪技术,利用运输模型分析预测算法、订单分配算法,研发了基于联盟区块链的钢铁行业物流综合应用示范平台。该平台具有调度大屏显示、智能物流调度、关键数据防篡改等功能,实现了平台上下游数据的公开透明、订单的追踪溯源,打造公开透明、安全可靠、效率高的新型供应链管理模式,同时为智能化钢铁物流的发展提供试验和验证平台。

基于中继链的联盟链跨链监管机制

近年来联盟链在物流溯源、数据交易等领域发挥了重大作用,但是由于联盟链的底层实现差异较大,导致链与链之间无法形成有效的数据共享,跨链技术是打破联盟链数据孤岛现状的重要手段。现有的跨链技术无法满足联盟链跨链监管的需求,没有对跨链请求和链间互操作划分明确的权限,链与链之间合约调用可能导致跨链过程中出现恶意篡改账本数据的情况,无法较好适用于跨链监管场景。针对上述问题,面向联盟链跨链监管需求,提出了一种基于中继链的联盟链上计算跨链监管机制,通过对接入链身份进行分级,保证了跨链操作的安全性,利用模块化设计实现了跨链的可扩展性;设计了可用于跨链监管的通信消息协议,保证了监管过程中的安全性。最后将所提方案和现有机制进行了对比分析,并通过模拟实验验证了所提方案运行效率的实用性。

基于信用的联盟链共识算法

针对当前共识算法中存在的共识效率低下和激励机制不足的问题,提出了一种基于信用的联盟链共识算法。首先,根据节点参与共识过程的行为,设计节点信用评估机制,通过信用奖励解决节点间激励机制不足的问题。其次,构造信用区块链和信用计算模型,将节点的信用值进行存储,并作为挑选“矿工”节点的依据,提高了共识算法的效率。最后,提出了分轮次的矿工节点选择算法,利用随机算法和优先级排列算法依次选择矿工节点,并提出节点信用值评估方法,避免节点信用值过大而成为寡头,确保节点成为矿工节点的公平性。实验仿真结果表明,该信用共识算法算力消耗低,出块速度快,相比现有的共识算法具有更好的性能,可以很好地应用于商业和医疗等联盟链场景。

基于实用拜占庭容错的改进的多主节点共识机制

针对实用拜占庭容错(PBFT)共识协议通信复杂度高导致的共识效率低、单一主节点发生故障或存在拜占庭行为时会导致共识过程停止的问题,提出了改进的多主节点实用拜占庭容错(IMPBFT)共识机制。首先,通过节点的共识轮数、存在拜占庭行为的共识轮数以及节点被赋予的优先值,计算出节点的有效共识轮数,再依据有效共识轮数的大小选出多个主节点。其次,对原共识机制进行改进,使所有节点利用改进的机制进行共识。最后,引入流水线来实现IMPBFT共识的并发执行。在进行流水线操作时,不同轮共识的多阶段消息统一签名,并且不再使用固定周期来控制流水线。理论研究和实验结果表明,IMPBFT的多主节点结构相较单一主节点的共识结构更加安全稳定;与平方级通信量的PBFT和信用委托拜占庭容错(CDBFT)共识相比,IMPBFT将通信量降至线性级;在交易吞吐量、扩展性和交易时延方面,IMPBFT的性能要优于PBFT和CDBFT;使用“多阶段消息统一签名、无固定周期”流水线的IMPBFT,比未使用流水线的IMPBFT在交易吞吐量上提高了75.2%。

基于联盟链的可信计算技术在农产品冷链中的研究

为了解决农产品冷链数据上链存储的安全问题,分析现有农产品冷链中所使用的中心化数据管理模式下所存在的弊端,在冷链数据管理中的实际应用环境、区块链底层理论和技术的背景下,提出基于联盟链的可信计算技术,从而确保冷链数据安全有序上链存储,以解决现有数据管理模式中心化、数据存在易篡改等弊端。

基于联盟区块链的生鲜猪肉可信追溯技术应用研究

针对生鲜猪肉供应链,在区块链应用中存在追溯数据量大且容易被篡改等问题,本文设计了一种基于联盟区块链的生鲜猪肉可信追溯技术。其中,采用联盟链与IPFS可信存储技术相结合的方式,有效解决了生鲜猪肉的大量追溯数据在区块链上的存储;采用基于节点信任度评估的联盟链共识方法,有效保证了数据的可信度。通过本文的研究,不仅提高了生鲜猪肉供应链追溯数据在区块链中的存储效率,同时也保证了追溯数据的可信度。

区块链技术及其在农产品质量安全追溯应用的研究进展

农产品质量安全是一个备受关注的公共卫生问题,追溯应用已成为保障农产品质量安全的有效手段。确保溯源数据的真实性和安全性,成为追溯应用研究的重点和亟需解决的问题。区块链是一个综合多种技术并确保完全去中心化点对点系统完备性的完整技术方案,具有去中心化、透明化、去信任和数据不可篡改等优点,不受传统中心式技术的制约,在农产品质量安全追溯应用上有很大的发展空间。文章概述了区块链技术的基础架构、关键技术及其在追溯应用上的特点,以及区块链技术和农产品质量追溯的内在关系;通过分析基于公有链、联盟链和改良模式的农产品质量安全追溯研究进展和技术特点,总结了区块链技术在农产品质量安全追溯研究中存在的问题,结合区块链发展趋势,提出了注重横向技术融合、加强监测数据信息上链、建立农产品追溯激励惩罚机制等研究展望。

区块链即服务平台关键技术及发展综述

区块链即服务是将区块链框架嵌入到云计算平台的一种新型应用方式,能够有效利用云平台提高区块链系统部署和运营的便捷性和高效性。文中主要对区块链即服务(BaaS)的关键技术和现有平台系统进行了全面的分析总结。首先介绍了BaaS的概念和平台功能,分析了BaaS平台在提高安全性能、实现个性定制和降低开发成本等方面具有的优势;然后基于现有商业化BaaS平台详细介绍了BaaS平台的系统架构和关键技术架构,并介绍了当前主流的BaaS平台的特性技术和功能,以及相关应用场景;最后,在整理当前BaaS平台遇到的挑战问题的同时对BaaS的未来研究方向进行了展望。