PoEC: A Cross-Blockchain Consensus Mechanism for Governing Blockchain by Blockchain

The research on the governing blockchain by blockchain supervision system is an important development trend of blockchain technology.In this system there is a supervisory blockchain managing and governing the supervised blockchain based on blockchain technology,results in a uniquely cross-blockchain demand to consensus mechanism for solving the trust problem between supervisory blockchain and supervised blockchain.To solve this problem,this paper proposes a cross-blockchain consensus mechanism based on smart contract and a set of smart contracts endorse the crossblockchain consensus.New consensus mechanism called Proof-of-EndorseContracts(PoEC)consensus,which firstly transfers the consensus reached in supervisory blockchain to supervised blockchain by supervisory nodes,then packages the supervisory block in supervisory blockchain and transmits it to the smart contract deployed in the supervised blockchain,finally miners in supervised blockchain will execute and package the new block according to the status of the smart contract.The core part of the consensus mechanism is Endorse Contracts which designed and implemented by us and verified the effectiveness through experiments.PoEC consensus mechanism and Endorse Contracts support the supervised blockchain to join the governing blockchain by blockchain system without changing the original consensus mechanism,which has the advantages of low cost,high scalability and being able to crossblockchain.This paper proves that our method can provide a feasible crossblockchain governance scheme for the field of blockchain governance.

区块链驱动跨境电商供应链协同共生管理创新

区块链、大数据、物联网和人工智能等技术正深刻影响着全球贸易的模式和格局。构建互信共享的跨境电商贸易环境,重构跨境电商供应链多主体间价值链成为当前的急需。区块链技术引入法律规则和监管节点,可实现各监管部门的数据实时共享,提升事前监管有效性,提高跨境贸易监管效率。跨境贸易活动的全链条数字化赋能可实现全流程物流追踪,提高供应链透明度和可追溯性。保障交易信息安全完整透明真实,降低交易风险,降低贸易成本,提升贸易效率。优化跨境电商业务流程,实现跨境电商供应链多主体间协同共生管理。促进供应链管理的数字化、多元化、柔性化、平台化、生态化发展。

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DID的跨链身份认证研究综述

随着元宇宙和Web3.0等概念的出现,区块链在很多领域中发挥了非常重要的作用,跨链技术是实现链间互联互通和价值转移的重要技术手段。现阶段,公证人和侧链等传统的跨链技术存在信任问题,同时,跨链身份认证领域中存在各链身份不统一以及身份不掌握在用户自己手中的问题。首先,系统地总结了数字身份和跨链技术的发展历程、技术方案,并对四种数字身份模型和九个主流跨链项目进行分析比较;其次,通过梳理分析近年来跨链身份认证的主要研究成果,设计了跨链身份认证通用模型,并总结出现有方案存在的缺点;然后,重点研究了基于DID的跨链身份认证实现方案,对不同方案进行了技术特点及优缺点分析;在此基础上,总结并设计了三种基于DID的跨链身份认证模型,对主要实现步骤进行了功能描述,并分析其优点、局限性和效率;最后,针对当前基于DID的跨链身份认证模型的不足,讨论了其发展难点并给出了五个未来可发展的研究方向。

降低跨分片交易比例的区块链分片方法

针对分片技术在优化区块链性能时引起的跨分片交易比例过高、跨分片交易验证复杂的问题,提出一种降低跨分片交易比例的区块链分片方法。首先,从数据分片的角度出发,构造区块链交易分片模型,并给出分片性能评价指标;其次,针对区块链中长期积累的交易数据,从账号关联性角度出发,构造发送方和接收方的交易频次集合;最后,设计考虑交易频次的区块链交易分片算法(FBTS),从而解决交易分片中跨分片比例过高的问题。在分片粒度为2、3、5、7、15、20、30和50的情况下,所提算法在跨分片交易比例、账号平均跨分片次数、账号的加权平均跨分片次数等性能指标方面均优于随机分片算法(RSA)和取模分片算法(MSA)。另外所提算法的大多数账号和交易量都集中分布在低跨分片次数处,说明交易的完成不需要多次跨分片。实验结果表明,所提算法可以有效地降低跨分片交易比例,缩短跨分片的交易的时延。

区块链网络综述

区块链是典型的分布式系统,底层网络的性能和安全性至关重要.区块链网络的本质是P2P网络,然而在安全模型、传输协议和性能指标等方面与传统P2P网络存在明显差异.首先,针对区块链网络的传输流程进行全面、深入地分析,阐明区块链网络所面临的瓶颈挑战.其次,针对区块链网络拓扑结构和传输协议的最新研究工作,从节点异构性、编码方案、广播算法和中继网络等方面系统性地分类梳理,并归纳总结跨链网络实现和网络仿真工具.最后,探讨区块链网络的未来研究趋势.

基于区块链的无人机网络跨域身份认证研究

传统的无人机跨域身份认证的方案大多依赖公钥基础设施(public key infrastructure,PKI)。该模型高度依赖于可信第三方,易造成单点故障且认证效率低下。据此,提出基于区块链的无人机网络跨域身份认证协议方案,该方案不但可以有效实现无人机的跨域认证,且可以改善传统基于PKI模型面临的诸多安全问题。同时,为了实现无人机网络跨域认证的隐私保护,提出了可实现无人机跨域身份认证身份标识的匿名化的方法。安全性分析与仿真实验的结果表明,该方案不但可抵御常见网络攻击,在认证效率和时间开销上也有明显提升。

基于公证人机制的水产品跨链交易模型研究

随着水产品交易规模的扩大,区块链技术在产品溯源和数据共享方面得到广泛的应用,但不同企业内或同一供应链内的不同环节构建的区块链之间数据无法有效交互和共享,致使信息孤岛问题依然存在。因此提出了基于公证人机制的水产品跨链交易模型,旨在实现水产品不同环节之间的跨链交易,解决单点故障问题,并提升交易效率。同时针对水产品跨链交易业务特点,提出两阶段跨链交易流程,完善交易错误处理机制,从而解决跨链交易过程中的数据一致性、原子性需求,并基于Hyperledger Fabric平台构建系统原型。实验结果表明,在交易量较大的情况下,交易平均成功率高于99%,平均延迟时间为0.21s左右,模型在保证交易安全性的前提下,满足了水产品区块链跨链交易需求。

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。

跨链技术发展与应用研究进展

随着区块链技术的不断发展与创新,诞生了许多结构各异的底层技术平台。这些平台之间由于区块链的相互独立性形成了各自的价值体系,妨碍了资产流通和价值转移,“价值孤岛”现象逐渐显现。跨链技术的引入打破单一区块链的孤立性,建立区块链之间的协作共享价值网络,成为区块链整体向外拓展的桥梁纽带,为提升区块链的互操作性和可扩展性提供技术解决方案。在综述已有研究成果的基础上,阐述了跨链技术的背景、意义及研究现状;根据实现原理的不同,将跨链机制概括为外部验证、原生验证、本地验证三类并具体分析;结合国内外发展趋势选取采用不同跨链机制的跨链桥应用项目进行介绍,并对现有跨链技术和跨链桥项目进行分析与比较。总结当前跨链技术所面临的挑战,并对未来跨链技术的发展进行展望。

区块链技术在我国跨境电商中的创新与应用

近些年来,互联网渗透到各个行业,遍布全球各个角落,跨境电商作为互联网与传统国际贸易的结合产物,逐渐成为当今国际贸易的重要表现形式,推动着国际经济的增长,但跨境电商运行时所产生的各类问题阻碍着其健康发展。区块链技术作为数字经济背景下互联网技术的衍生物,将会对我国跨境电商的发展道路创新提供重要帮助。基于对我国跨境电商现状的分析,发现其存在商品质量、跨境物流、跨境支付三大问题,结合区块链技术的特点着眼我国跨境电商的创新与发展进行探析。研究发现,目前我国跨境电商的问题能够利用区块链技术去中性化、不可篡改、可以追溯、集体维护、公开透明的特性进行优化创新,进而为我国跨境电商的持续增长提供强有力的支撑。

基于区块链的汽车产业链权限委托方法

针对汽车产业链资源信息多源异构、跨平台交互建立困难的问题,提出了一种基于区块链的跨域权限委托方法(BCPDM)。该方法首先将区块链技术与基于属性的访问控制(ABAC)模型相结合,并建立权限过滤功能,以避免平台间权限冲突;其次,引入权限收回机制,提高模型授权的灵活性,避免长时间授权可能导致的信息泄露问题,旨在以灵活、动态、高效和可信的方式解决复杂汽车产业链多域环境下的访问授权问题。经安全性分析与实验表明:所提方法在复杂汽车产业链多域环境中能够保证用户的安全访问和各平台之间的数据信息交互,并且计算开销低。该方法能够满足汽车产业链协同交互的实时要求,为解决复杂汽车产业链中的访问控制问题提供了一种可行的解决方案。

支持访问行为身份追踪的跨域密文共享方案

作为在云环境下被广泛应用的密文数据授权访问机制,密文策略属性基加密(ciphertext-policy attribute-based encryption,CP-ABE)具有细粒度、1对多和拥有者可控的特点.由于多个用户可能拥有相同属性集合,传统属性基加密机制难以追溯到滥用解密权限的恶意授权用户身份.虽然现有研究解决了恶意用户的特定解密权限滥用行为(白盒攻击与黑盒攻击)的身份追踪问题,但仍难以实现针对授权用户访问行为的身份追踪,这将导致潜在的安全风险和数据访问知情权合规性问题.为了在现实应用场景中实现密文数据访问行为身份追踪,方案基于密文策略属性基加密机制构造跨域密文共享方法,通过数字签名和交互式外包解密流程将可追踪密钥和授权用户访问行为绑定为访问请求,并利用区块链的不可篡改性实现访问请求的完整性保护.为了解决引入区块链所导致的访问行为身份追踪效率低下问题,方案引入加密倒排索引结构以优化区块遍历效率,并通过BLS签名和隐私集合交集思想实现索引查询的隐私保护.理论分析和实验验证表明所提方案是实用与高效的.

基于双层链的个人隐私数据保护和授权框架

针对隐私泄露事件频繁发生且当前的保护方法无法避免恶意收集和恶意攻击的问题,提出了基于双层链的个人隐私数据保护和授权框架。该框架由验证链和授权链构成,通过跨链技术进行通信,不需要用户向服务商提供隐私数据就能获得服务。验证层负责验证数据并生成数据证明,授权层负责用户的授权,避免服务商得到用户隐私数据。此外,提出了基于顺序选举的RAFT改进算法和代理受益证明算法,分别应用在验证层和授权层,从而提高了共识速度和数据处理速度,解决了在没有激励机制的情况下如何维护公有链的问题。实验结果表明,所提框架保证了数据的真实性、安全性和可扩展性,平衡了隐私性和可追溯性。

基于门限签名的时间轮换公证人组模型研究

随着各类区块链系统的不断涌现,跨链交互需求不断增加,跨链桥验证环节的安全性显得愈发重要。公证人机制原理简单、效率较高,常用于跨链交易验证、跨链交易确认等环节。但公证人机制存在去中心化程度低、低签名比例可验证交易、验证节点信息公开等问题。为提高跨链桥验证环节的安全性,提出了一种基于门限签名的时间轮换公证人组模型。该模型中的公证人组由同时拥有源区块链和目标区块链账户的高信用值节点组成。公证人组中的验证节点有任期要求且需质押保证金,公证人组采用门限签名技术对跨链交易进行签名,一半以上的验证节点签名后,跨链交易才能实施;候选公证人组为时间轮换公证人组提供新验证节点。分析结果表明,所提模型去中心化程度高,验证节点恶意攻击率低,验证签名环节安全性高,验证节点私密性高,跨链消息验证效率高。

基于跨域认证协议的区块链数据同态加密仿真

区块链实现了高可靠、低成本及可扩展的云存储服务,区块链数据存储往往需要高密度的跨域融合,但是跨域存储过程存在数据丢失风险。为确保区块链数据存储的机密性,提出基于跨域认证协议的区块链数据同态加密方法。通过数据层、网络层、应用层等构建区块链整体架构,分析区块体和区块头结构,利用发起者、接收者、服务器等实体建立区块链存储模型;结合区块链本身证书形式,将证书和认证服务器作为节点,设计跨域认证协议,确立数据跨域存储双方的信任关系,实现身份安全性的认证;采用同态加密算法,生成加密公钥对与私钥对,利用用户私钥和参数解密密文,获得明文信息。仿真结果证明,所提加密方法下数据通信负载不超过1500bit,通过对数据密文特征的测试可知提出的数据同态加密方法被破解的可能性更小。

区块链安全问题研究综述

区块链凭借其颠覆性的创新技术,正在不断改变数字金融、数字政务、物联网、智能制造等诸多行业的运行规则和应用场景,是构建未来社会全新信任体系和价值体系不可或缺的关键技术。然而,区块链自身技术的缺陷和应用场景的复杂多变导致的安全问题日趋严重,已成为制约区块链未来发展的主要瓶颈,区块链的监管之路任重道远。介绍了区块链的背景知识、基本概念和体系架构;从区块链的体系架构出发,分别从数据层、网络层、共识层、激励层、合约层、应用层以及跨链7个方面对区块链的安全问题和防范策略进行分析;在此基础上,从当前政策监管的情况及监管难点、技术监管的标准建立、创新方式及发展趋势对区块链的安全监管进行探讨。

基于用户信誉及交易保证金的改进HTLC跨链算法

针对使用哈希时间锁定算法进行跨链资产交换的过程中,网络攻击者可在极短的时间内创建大量交易且不完成交易过程,利用时间锁引起大量的交易超时,使得区块链网络中存在大量垃圾交易信息,阻塞区块链网络的问题,提出了一种基于用户信誉改进时间锁的哈希时间锁定算法。该方法引入交易保证金机制,通过用户节点信誉积分控制其在创建跨链交易时能设置的时间锁长度。该算法能快速释放时间锁超时的交易,降低节点作恶时对区块链网络造成的影响。此外,还设置了交易保证金机制,进一步增加了节点作恶的成本,以保证跨链交易的正常进行。

基于区块链的低轨卫星互联网跨域数据调度设计

针对地面业务的需求和分布非均匀导致系统资源利用率低的问题,提出一种基于区块链的跨低轨卫星互联网域数据共享方案。通过卫星节点构建区块链,实现数据的跨域调度;通过非均匀分布的接入设备数量改变矿工节点的出块难度,使得近期出块节点暂停参与矿工节点的选举过程,以降低重复的资源消耗。仿真结果表明,所提方案能够有效降低系统资源消耗和任务的平均卸载时延,在低轨卫星互联网中实现高效的跨域数据调度。

电力用户信息的多区块链管理及跨链查询方法研究

区块链技术在保证电力用户信息安全隐私上具有良好表现及前景,但其去中心化特点带来节点存储压力过大的问题,导致节点服务器运行速度过慢,交易处理性能低下。为减轻节点的存储任务,提出多链管理及跨链查询的方法。利用多通道技术对账本进行多路隔离,实现了巨量数据节点的多链管理。针对多链间的“数据孤岛”问题,增加中间人节点并结合键值查询方法实现了跨链查询,从而成功构建了具备多链管理及跨链查询的电力用户信息区块链管理系统。系统测试表明:在保证用户信息安全隐私的前提下,有效缓解了节点存储压力过大的问题,系统稳定高效且能够跨链查询。该方法实现了电力用户信息安全存储、系统高效运行、数据全局共享,为推动国家电网数字化建设提供参考。