区块链关键技术中的安全性研究

区块链技术作为密码货币和比特币的底层技术,正在吸引着越来越多的人员投入进来.有别于传统信息系统的中心化他信机制,区块链是一种去中心化或者多中心化的共信机制,这对人们的信任机制产生了很大的影响,并促使人们开始重视区块链中的安全技术.对区块链中的关键技术及其安全架构展开了研究,阐述了区块链如何通过P2P网络技术、分布式账本技术、非对称加解密技术、共识机制技术、智能合约技术来实现对其数据完整性、不可否认性、隐私性、一致性等的安全保护.此外,也对一些新的安全威胁和措施进行分析,例如,防止由于交易风暴引起的拒绝服务技术、保护区块链信息隐私的密文访问控制技术、以及防止因为密钥丢失或者泄露所引起的数字资产丢失或者被盗的密钥管理技术等等.也对区块链技术与人工智能、大数据、物联网、云计算、移动互联网技术相融合之后可能出现的新安全问题和安全技术进行了探讨.

轻量级分组密码算法FBC

FBC是一族轻量级分组密码算法,主要包含FBC128-128,FBC128-256和FBC256-256三个版本,可支持128和256两种比特长度的明文分组以及128和256两种比特长度的密钥.FBC算法采用4路两重Feistel结构设计,在结构上通过增加两个异或操作的微小代价较大提高整体结构的扩散特性.非线性函数F采用切片技术,其中,S盒基于NFSR构造,其各项密码学性质达到最优,同时硬件实现代价达到最小,为最轻的S盒之一;线性变换L仅由循环移位和异或构成,具有较好的密码学特性的同时兼顾好的软硬件实现效能.在安全性方面,我们基于混合整数线性规划(MILP)寻找最少活跃S盒个数的方法对其进行差分、线性、不可能差分以及积分等方法的分析.实验结果表明,FBC可以抵抗上述各种攻击方法的攻击.FBC算法不仅具有结构简洁,轻量化,安全性高等特性,还具有灵活高效的软硬件实现方式,可以满足不同平台的应用需求.

区块链性能的量化分析研究

区块链技术在很多领域有着广泛的应用前景,如何提高区块链性能是目前区块链应用面临的一个主要挑战。通过建立区块链性能的数学模型,研究区块大小、区块生成速率以及网络传输速度等因素与区块链性能和安全性之间的定量关系。通过量化分析可知,增加区块大小或区块生成速率可以等效地提升区块链性能和安全性,但是提升效果是边际递减的。而且增加区块大小或区块生成速率对区块链性能和安全性的提升作用受到网络传输速度的限制,区块大小和区块生成速率需要与网络传输速度相匹配,才能达到最佳的提升效果。该数学模型不仅可以为定制区块链系统提供理论支持,而且可以帮助人们理解区块链性能瓶颈,为进一步发展高效区块链技术的研究提供参考依据。

区块链共识机制的发展现状与展望

区块链技术作为一种去中心化的基础架构与分布式计算范式,已经引起政府部门、金融机构、科技企业和资本市场的高度重视与广泛关注.去中心化是区块链技术的核心优势,如何在分布式系统中高效达成共识是制约区块链技术发展应用的重要问题.目前已有多个研究机构及科技公司发布了适用于不同应用场景的共识机制.对现有的几种典型共识机制及其不同变形的算法原理进行深入分析,通过对比,阐述现有共识机制的优缺点,明确区块链技术发展所需的新型共识机制的基本要求,并提出新型共识机制算法设计中的一些基本思路.