移动群智感知中基于网格混淆的位置隐私保护

针对现有移动群智感知(mobile crowd sensing,MCS)面临的隐私泄露问题,引入一种混合式区块链架构来构建系统,实现MCS的去中心化,并通过私有区块链保护工人隐私记录。采用无证书签密实现用户数据传输过程中的机密性和完整性,保证用户信息的安全性。为了降低位置隐私暴露的风险,提出一种基于网格混淆的位置隐私保护方案(location privacy protection scheme based on grid obfuscation,LPPSGO)。该方案通过H3索引系统划分多精度六边形网格,实现工人位置的空间隐匿,工人可以根据个性化隐私需求扰动自身位置,无须担心真实位置的暴露。仿真实验结果表明,LPPSGO能有效提高MCS系统的任务分配成功率,减少时间开销,与其他位置保护方案相比,安全性更强,覆盖性能更好。

基于混合区块链的位置隐私保护方案

在车联网位置隐私服务中,主流模型需要通过可信第三方进行通信,但该类模型的第三方服务器容易受到恶意用户的攻击,存在隐私泄露的风险。文章基于混合区块链提出一种位置隐私保护方案。该方案根据经纬度在地图上划分出可用位置点,等待用户结合K匿名技术选择位置点代表其真实位置完成匿名预处理,随后参与混合区块链的位置隐私保护服务。在位置隐私服务整个过程中,文章采用用户信用机制和混合区块链信息隔离机制,进一步加强用户位置隐私保护水平。仿真结果表明,与现有方案相比,文章所提方案降低了时间开销。

以患者为中心基于IPFS和区块链的医疗信息共享方案

医疗机构之间的电子病历(EMR)存储与共享,对实现跨院诊断和分级诊疗至关重要,可以有效减轻患者的负担和避免重复检查。针对EMR难以安全存储和共享的问题,提出一种以患者为中心基于星际文件系统(IPFS)和区块链的EMR安全存储与高效共享(PCIB-MIS)方案。首先,应用混合加密策略,以安全存储与共享EMR,缩减加解密时间;其次,通过区块链存储EMR的密文索引;再次,结合联盟链与私有链以降低存储压力,EMR索引存于医院私有链;最后,EMR密文存放于IPFS,确保数据安全和不可篡改。当需要跨院调取EMR时,进行以联盟链为中心的跨链调用与代理重加密。安全性分析与实验结果表明,仅被授权医生可获取患者病历;与公钥加密算法RSA相比,将加解密时间降低至毫秒级别;与将EMR单一存放于区块链上的方案相比,节省了98.8%的区块存储空间。所提方案可以实现病历安全存储与共享,大幅压缩EMR加解密时间和减轻区块链存储压力。

带有预验证机制的区块链动态共识算法

委员会共识和混合共识通过选举委员会来代替全网节点完成区块验证,可有效加快共识速度,提高吞吐量,但恶意攻击和收买易导致委员会发生腐败问题,严重时将影响共识结果甚至造成系统瘫痪.现有工作虽引入信誉机制降低委员会节点腐败的可能性,但开销大、可信度低且无法降低腐败问题对系统的影响.提出一种带有预验证机制的区块链动态共识算法(DBCP),通过预验证机制在较小开销的前提下对委员会进行可靠的信誉评估,及时淘汰委员会中的恶意节点.若腐败问题已影响到共识结果,DBCP会通过动态共识将区块验证权转移到全网节点,并淘汰给出错误意见的委员会节点,避免系统瘫痪.若委员会通过迭代达到高可信状态,则DBCP会将区块验证权交由委员会,全网节点将认同委员会的共识结果,并不再对区块进行验证,进而加快共识速度.经实验验证,DBCP的吞吐量与比特币相比提升了两个数量级,且与Byzcoin相近,可在一个出块周期内快速应对委员会腐败问题,安全性优于Byzcoin.

基于混合算法的互联网访问用户身份认证方法

提出基于混合算法的互联网访问用户身份认证方法,结合域内联盟链和跨域联盟链,建立教育区块链身份认证框架。在认证架构中设置固定的权威节点后,结合无证书签名以及哈希函数,完成机构节点、用户节点的合理注册。建立基于混合算法的安全认证机制,首先应用国密算法中的SM4算法(SM4分组密码算法)产生一个初始密钥;然后利用SM2算法(SM2椭圆曲线公钥密码算法)对密钥数据进一步处理,获取可以用于身份认证的随机密钥;最后,以云计算为核心的认证服务器的作用下,对互联网访问用户身份进行阶段认证。实验结果表明,在并发用户数量为300时,所提方法的互联网访问用户身份认证响应时间仅为2.85 s,满足实时性要求。

基于混合信任模型的DPoS共识机制改进研究

针对“端—边—云”架构中“局部可信,全局不可信”的混合信任模型,提出基于混合信任的共识方案RT-DPoS。首先,设计声誉机制规范节点的行为并增强节点的投票积极性;然后,提出基于局部信任的投票策略指导节点的投票行为,并根据投票行为建立局部信任关系,在此基础上,综合考虑节点的信任关系和声誉值,设计了两阶段的策略选出代理节点集合,增强了代理节点的去中心化;再在共识过程中引入可验证随机函数优化代理节点出块顺序,增强对腐败攻击的抵抗力。实验表明,RT-DPoS可以避免节点盲目投票,保证代理节点的可靠性和去中心化,并增强共识过程中的安全性,相较于DPoS,RT-DPoS提升了23.38%的安全性能。

区块链下虚拟电厂混合储能容量优化配置及收益分配

为促进新能源消纳,实现虚拟电厂的价值最大化,以风电商、光伏商和储能商为收益主体构建虚拟电厂参与电力交易。首先,构建区块链下的包含蓄电池和超级电容的风、光、储虚拟电厂结构;其次,基于区块链中共享的发电数据、用能数据和运行数据等参数,提出混合储能充放电策略和以混合储能成本最低为目标的容量优化配置方法,并采用粒子群算法求解;再次,以区块链应用程度、风险偏好、合作意愿及参与程度为因素改进Shapley值法,建立收益修正模型,并分析区块链下基于智能合约的收益分配过程;最后,通过算例仿真及结果分析,验证所建模型及方法的可行性与适用性。

基于区块链的智能公益基金管理系统设计

近些年,越来越多群体或个人参与到公益事业中来,但我国公益事业的发展仍面临着一些问题和挑战,如求助响应慢、安全属性弱、智能程度低等。为解决这些问题,本文基于国密算法,结合区块链去中心化结构,根据区块链分布式系统具有的透明、公开、不可篡改的特性,采用公链与联盟链结合的双链结构,利用DPOS和PBFT结合的混合共识机制,构建出安全性和智能化程度高于现有捐赠平台的智能公益基金管理系统,并运用Hyperledger Caliper对系统原型性能进行测试,经过分析验证,本文的国密算法区块链对比常见的非国密算法区块链在发送速率和发送延迟上表现更优异,在公益领域有着广阔的应用前景。

基于区块链的跨网遥感数据可信分发技术

遥感数据产品的分发常常需要跨越公网、政务外网、政务内网、军网等多个网络,这些网络之间是逻辑隔离甚至物理隔离的。在跨网分发过程中会存在数据篡改、信息泄漏、数据滥用等安全隐患。针对上述问题,提出了一种基于区块链和去中心化身份标识(DID)的遥感数据跨网可信分发技术。针对跨网交换中数据篡改威胁,提出了基于DID证书的交换包验证,结合文件Hash比对综合检测数据篡改的方法,通过完整的信任链保障数据可信性。针对跨网交换中数据泄漏和滥用问题,提出了基于随机高强度对称加解密与DID公私钥非对称加解密结合的混合加解密方法,兼顾加密强度和效率,避免密钥泄漏风险。

混合存储区块链中的时空关键字查询

混合区块链通过链上-链下的存储模式来支持供应链中多方协同的数据可信共享.针对现有时空关键字查询方法预先读取全部链下数据并采用B+树作为索引所导致的效率低下问题,提出一种混合存储区块链中的时空关键字查询方法.首先,设计按属性划分的区块链存储模型,并在区块内和区块间设计B~2M-BKM两级索引结构,支持关系型查询的同时高效检索区块数据;其次,设计链上-链下时空关键字查询方法,提升查询效率.最后,在公开数据集上进行实验,验证所提出方法的有效性.

基于混合双链的改进型区块链溯源系统的设计

阐述对溯源数据以安全性需求为标准进行分链存储的方式,通过第三方XuperChain区块链框架对实验环境进行搭建与仿真测试。实验表明,改进后的方式能够有效提升溯源系统的数据存储效率。

基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型

传统医疗信息系统中总是存在医疗健康数据安全存储难和共享难的问题,不同身份的人员在访问和共享医疗健康数据时都受到比较严格的限制,且验证身份和数据的真实性需要大量的资源和时间。针对传统医疗信息系统中存在的存储集中、共享安全性低和达成一致困难等问题,提出了一个基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型。该模型根据目前的医疗资源分布情况将医疗机构划分等级,使用股份授权证明机制(Delegate Proot of Stake,DPOS)和实用拜占庭机制(Practical Byzantine Fautt Tolerante,PBFT)结合的混合共识机制保证在没有中心节点的情况下联盟中医疗机构可以快速达成一致,共享医疗健康数据;并根据区块链去中心、安全可信和防止篡改等特点,将数据记录及其他重要信息存储在区块链上,而将完整医疗数据加密存储在分布式数据库(Distributed Database,DDB)中,在安全存储用户医疗健康数据的同时,提高了数据在各医疗机构间的共享效率。安全性分析表明,该模型在容错范围内可以保护医疗健康数据,防止其被篡改和共谋;一致性分析表明,该模型有99%的概率保证联盟中医疗机构达成共识并共享医疗数据。

区块链驱动下基于双链架构的混合审计模式探索

方兴未艾的区块链技术给审计行业带来了新的机遇和挑战,传统审计模式的重构势在必行。区块链技术的特征与审计关系、审计行为的要求存在内在耦合性:区块链去中心化、数据透明性的特征能够促进审计关系的规范化;区块链不可篡改性、交易可追溯性以及可编程性等特征能够提高审计行为的有效性,据此可以构建基于双链架构的混合审计模式,即审计方以审计客体区块链和审计主体区块链的双链架构为基础,通过链上智能审计程序和链下人工审计程序的协调配合,对被审计方经济业务事项进行透明化、自动化、实时化审计的一种审计组织方式。基于双链架构的混合审计模式能够在一定程度上提升审计效率和审计质量,并在一定程度上弥合审计期望差距,但仍需关注其面临的现实困难和潜在风险。

基于链码和多阶段混合拍卖机制的微电网分布式电能交易模型

微电网内分布式可再生能源渗透率的提高导致电能供给的去中心化,电动汽车的随机接入给本地资源配置优化带来机遇与挑战。在这种情况下传统的集中式管理和电力销售不再适用。基于区块链技术,提出了去中心化的微电网电能交易系统框架,设计了用于实现电能交易的链码并清楚阐述了整个交易流程。为了实现资源的最优配置,同时保证参与主体的利益,提出了多阶段的混合拍卖机制。最后,通过超级账本的Fabric网络搭建了一个实际可运行的电能交易平台,结果验证所提交易机制的可行性和有效性。

一种可应用于联盟链的拜占庭容错混合共识机制

拜占庭容错(BFT)在提供分布式系统的可靠性方面将变得越来越重要,其中实用性拜占庭容错(PBFT)是目前用的最佳算法之一,但是面对具有众多节点的分布式系统,PBFT并不令人满意。由于PBFT共识失败率接近1/3,共识失败率较高会造成主节点切换频繁,拖慢共识效率,概率分组算法降低了共识失败率,从而提高了共识效率。为了防止拜占庭节点串通攻击分组,基于可验证随机函数VRF抽签方式让拜占庭节点无法预判分组,进一步提高共识安全性。混合共识机制组内采用拜占庭容错chain-raft加快共识效率,组间采用PBFT保证对现有PBFT共识的兼容性。本文提出的共识机制在16个节点分为四组的情况下消息复杂度比PBFT降低了92%,吞吐量是PBFT的3.6倍。

LHB:用于工业互联网标志解析的轻量级混合区块链模型

针对工业互联网标志解析系统存在的数据完整性、真实性问题以及传统区块链部署方案显现的节点计算、存储、网络资源受限瓶颈和可扩展性问题,基于混合共识、一致性哈希等技术设计一种高性能的轻量级混合区块链(lightweight hybrid blockchain,LHB)模型,以异步的方式实现可信验证和冗余备份,通过对全网区块存证防止窜改和伪造数据。性能比较与分析表明,LHB同时拥有联盟链的高吞吐量与公有链的安全等级,在最优情况下,基于LHB的标志解析系统时延可低至10 ms。

区块链环境下电商消费者网络多子群混合增长模型构建及特性研究

为探究区块链环境下电商消费者行为的复杂网络特性,在对传统局域网络与BBV增长网络研究的基础上,针对区块链环境下电子商务消费者行为的特性,提出2个方面的创新优化:(1)建立基于声誉的有限信任共识机制;(2)构建基于去中心化特性的消费者社团交互选择的智能合约。将共识机制与智能合约融入多子群混合增长模型中,研究在特定参数下,区块链电商消费者网络在复杂网络结构方面的特性。实证研究表明:即使是在具有去中心化、去信任的区块链电子商务环境下,消费者网络依旧会呈现出节点幂律分布的特点和小世界特性。在多子群混合增长模型中,消费者社团划分明显,消费者之间会出现“富者愈富”的马太效应,但是与传统网络电子商务消费者网络相比,其社团结构则更为松散,具有反垄断的特性。实验表明,在该环境下消费者的消费行为更加自由与透明。

面向6G混合云频谱共享的区块链技术

随着越来越多的物联网(IoT)设备需要在有限的频谱范围内进行通信,研究了6G增强超可靠低延迟通信(euRLLC)服务中的动态频谱共享问题,并将区块链技术与6G混合云相结合,实现物联网设备之间的频谱共享。由于区块链的分布式存储和可靠性,基于区块链的动态频谱共享可以实现灵活、可行和更高效的频谱分配。分析了频谱共享的过程,并提出了一种基于强化学习(RL)的euRLLC无线频谱资源共享结构,包括资源分类、资源调度、整体模型和神经网络优化,通过将区块链与混合云相结合,基于公共管理平台,使用统一的编码和识别标准来注册和管理物联网设备的信息。

区块链技术在碳交易中的应用研究

目前我国碳排放交易主要依靠中心化系统来管理交易任务,缺乏公开透明的交易信息、行政干预多,致使碳交易市场不活跃。为加强我国碳市场的活力,助力推进碳达峰、碳中和目标的实现,提出了一种两层级的混合区块链碳排放交易框架。介绍了碳市场发展现状和相关政策,总结了目前我国碳排放市场存在的问题,对碳交易机制进行概述,针对我国碳排放市场存在的问题,提出了基于区块链技术的碳排放交易框架。该框架包含公共区块链和联盟区块链,其中公共区块链中进行政府碳配额的分配,且透明、可追踪;联盟区块链中仅共享碳排放数据,以保护某些企业的隐私数据。另外,该框架基于Polkadot协议实现公共区块链与联盟区块链之间的信息传输,提出的碳排放交易框架,可以减少系统运行成本,提高交易的效率和信息透明度,为加快碳交易市场化提供参考和借鉴。

Go语言在新工科课程的实践

基于线上线下教育相结合的方式,阐述将翻转课堂和项目导向教学方式融入教学环节,结合慕课模块化设计和组织教学,改变传统模式的教学实践。