关键词:
区块链
专利
PBFT
环签名
Hyperledger Fabric
摘要:
在传统的专利系统中,专利的存证依赖于中心化的机构,容易出现篡改和造假的现象,数据的真实性和完整性难以保证。专利数据的共享和利用缺乏可靠的平台,第三方共享和交易平台鱼龙混杂,产生诸多的专利纠纷,难以保证专利交易双方的合法权利。专利争议往往依靠司法机构,需要花费大量的时间和资源。专利领域迫切的需要利用新技术来解决这些问题,区块链技术具有显著的去中心化和可追溯性特点,提供一种可自动执行的智能合约机制,并且区块链技术融合了密码学,能够提供可靠的验证机制,保障数据的真实性。区块链的这些特点可以减少专利纠纷、减轻数据存储压力、有利于专利的共享和利用。因此,本文将区块链技术与专利保护与交易系统进行了整合,并对系统进行了总体设计,在系统实现中设计了高效的共识方案和身份隐私保护方案,并对系统进行了实现和测试。本文分析了传统实用拜占庭共识算法存在的通信复杂度高、主节点不可靠带来的视图切换代价大等问题,接着分析了目前学者提出的有关优化方案中存在的不足,最后提出了一种基于状态评估和选举的实用拜占庭共识方案(SVH-PBFT),该方案将节点划分为主节点、副主节点和从节点三类,通过状态评估机制和副主节点候补队列提高了主节点的可靠性,设计了主节点的心跳机制和副主节点的选举方案,减少了传统方案中的视图切换代价。并且利用加入虚拟结点的哈希环算法,实现对节点进行非人工干预的均匀分组,每个分组的共识过程由副主节点负责,消息在组内传播,降低了通信的复杂度。通过实验证明了SVH-PBFT方案有更低的通信复杂度和时延,以及更高的吞吐量。此外,本文针对专利交易中买方身份隐私泄露的问题,提出了利用环签名方案来混淆买方的签名,从而达到保护买方身份隐私的目的。随后针对传统的固定大小环签名方案在实际系统应用中存在效率低下的问题,提出了一种可放缩的环签名方案。该环签名方案结合灰色预测方法预测一段时间内的系统吞吐量、延迟时间,超过阈值后会缩小环尺寸,提高签名的速度,减少签名大小。通过实验分析,证明了该方案的高效性和安全性。最后,将两种方案集成到基于区块链技术的专利保护与交易系统中,对系统搭建过程和系统主要模块进行了展示和测试,结果表明该系统能够应用于真实的专利保护与交易场景中。