关键词： 区块链   钱包   以太坊   锁定资金   智能合约  

摘要： 随着区块链技术以及互联网的飞速发展,区块链数字钱包的市场需求将持续增长。对数字钱包的安全、性能要求也会随之升高。现有区块链数字钱包用户可能会存在误操作或者黑客攻击等问题。所以,安全是区块链数字钱包的核心内容,如何权衡安全性和效率是当今钱包面临的主要问题。因此,有必要对现有的区块链数字钱包的资金管理功能进行深入研究从而找出突破口。 在这个背景下,本文设计并开发一个基于以太坊的钱包。其主要功能有登录与身份验证功能、转账交易功能、钱包管理功能以及资金管理功能。本文提出了另一种资金管理功能为锁定资金功能。其中锁定资金功能是在加密钱包合约中做一个通过时间来进行锁定资金的方式,来更好的帮助用户进行资产管理。用户使用锁定资金功能,会调用智能合约通过设定期限来进行资金的锁定,比如它可以作为一个小型的养老基金或者基于时间的储蓄账户,将用户的加密资金存储在一个家庭成员可以访问的合约中。用户设定锁定的日期,防止所有者或者黑客在锁定时间之前的某个时间提取资金,通过这种方式一定程度上保护了资金的安全。 目前已经实现上述功能来帮助用户实现一站式资产管理。并且通过实验和测试来验证钱包的有效性和安全性,实验结果表明,本文设计的钱包能够可靠地保护数字资产。为了满足用户对资讯的需求,同时还加入了区块链热点资讯的访问功能,使用户可以及时了解当前的时讯。在这之前传统的区块链钱包对于安全方面还是有一些欠缺。一旦私钥泄露,资金的安全性将无法得到保障,然而,本文提出基于资金锁定功能的解决方案在一定程度上缓解了这一问题,同时也为用户提供了更好的资金管理方式。

关键词： 林产品供应链   仓单质押   演化博弈   智能合约  

摘要： 因林产品的特殊性质使得林产品供应链中存在着一些问题,如货物运输周期长、质押物定价标准模糊、信息不对称、流程繁琐、信任缺失等。这些问题使得林产品供应链的运作效率低下,易产生贸易纠纷、信用风险等情况,导致中小林产品企业融资难。仓单质押作为供应链金融的一种常用融资手段,虽能应对上述林产品供应链亟待解决的问题,但也由于实际操作难度大,在林产品供应链领域并没有被广泛应用。而区块链技术应用在供应链金融领域中能够为金融机构监管提供便利,降低质押融资的潜在风险,实现交易信息的共享与信用的传递,使得融资更加便捷透明。所以本文研究了如何构建基于区块链的林产品仓单质押模式,并分析了该模式的实际优化效果,且在此基础上设计智能合约以实现基于区块链的林产品仓单质押模式功能。研究从以下几个方面展开: (1)分析传统林产品供应链仓单质押存在的问题,在传统林产品仓单质押模式的流程的基础上结合林产品的属性特点,搭建了林产品供应链仓单质押区块链平台框架,设计了信息共享、智能合约、信息采集等模块功能; (2)为探究区块链技术对林产品供应链仓单质押模式的实际优化效果,首先梳理基于区块链的林产品供应链仓单质押主要流程,分析流程中的主要节点(销售平台、林产品企业、金融机构)之间的博弈关系与收益矩阵,从林产品的特点与仓单质押业务角度,建立基于区块链平台的三方演化博弈模型。其次,通过计算模型的复制动态方程与运用雅可比矩阵分析均衡点稳定性,得出该模式的稳定策略;最后通过数值仿真计算,分析模型中参数对博弈主体决策的影响。研究发现不管是作用于博弈主体决策还是系统,区块链都能发挥明显的正向促进作用,保障平台顺利运行; (3)对林产品供应链仓单质押区块链平台框架中智能合约模块进行功能设计,使用Solidity语言,在Remix IDE中测试区块链林产品仓单质押平台中的智能合约功能模块,以功能函数触发事件的形式实现仓单质押、仓单监管、仓单赎回等功能的部署与简单应用。

关键词： 智能合约   模糊测试   污点分析   符号执行   漏洞检测  

摘要： 区块链技术与智能合约的结合,使区块链时代迅速从1.0时代向2.0时代迈进。不断发展的区块链技术为智能合约提供了可靠的运行环境,以太坊平台也在此时应运而生。以太坊平台因支持图灵完备语言编写的智能合约而成为最受欢迎的区块链平台之一。以太坊上的智能合约可以应用于金融服务、游戏、供应链管理和物联网等多个领域。智能合约的广泛使用也带来了一系列的安全问题。由于智能合约与数字资产有着紧密的联系,不可避免地吸引了攻击者的关注。而智能合约不可篡改的特性,导致合约一旦部署上链便无法更改。因此,在合约上链前进行全面地检测至关重要。 在智能合约安全领域中,模糊测试是一种有效的检测方法。现有的智能合约模糊测试工具为提升模糊测试效率和漏洞检测精度提出了许多解决方案。然而,它们处理不同特点的智能合约时表现的性能却不一样,导致这些工具在不同的数据集上检测的效果不同。另外,不同的智能合约漏洞检测工具对于漏洞的定义存在差异,因此各工具的漏洞检测方法也存在差异性。为了解决上述问题,本文完成了以下研究工作:(1)本文提出了一种基于高覆盖率变异的模糊测试方法。在种子选择阶段和种子变异阶段结合多种模糊测试工具的方法特性。在此基础上,提出了基于污点分析指导的变异方法,从指令级别分析对种子实施不同层面的变异策略,并提出基于符号执行求解的变异方法帮助覆盖强约束和随机难以覆盖的分支。(2)基于实现的模糊测试方法搭建智能合约漏洞检测平台SCFuzz。为了提供更全面的智能合约漏洞检测分析,在平台的漏洞检测模块从指令执行层面融合了多种工具的漏洞检测方法。 为验证平台的有效性,本文将该平台同最先进的工具进行了对比。实验结果表明SCFuzz在覆盖分支与漏洞检测效果方面均优于对比工具。

关键词： 分布式光伏   区块链   共识机制   智能合约   隐私机制  

摘要： 随着2020年国家针对经济发展过程中存在的能源问题提出了碳中和碳达峰的双碳目标,分布式光伏越来越受到政府和企业的重视,然而分布式光伏在普及和发展过程中面临数据安全性低和交易成本高的问题。由于区块链技术具有去中心化、不可篡改和低交易成本等特点,它正在逐渐应用于分布式光伏领域,区块链的非对称加密技术能够解决分布式光伏中数据安全性低的问题,同时智能合约和共识机制能够降低分布式光伏中的交易成本,提高光伏的交易信任度。然而在区块链技术应用在分布式光伏的过程中,依然存在共识效率低、共识吞吐量小、交易主体多和交易频繁的问题,基于此,本论文对区块链技术在分布式光伏场景中的应用进行研究。首先,针对分布式光伏交易系统常用的PBFT共识算法存在的吞吐量小、共识效率低的问题,提出了一种基于授权股份证明机制和节点重要性机制的优化PBFT共识算法。首先,结合授权权益证明机制进行委托人节点的选举,通过减少参与共识的节点个数的方式来提高PBFT算法的共识效率;最后,引入节点重要性机制,来防止系统中的恶意节点和不活跃节点危害系统,提高优化后PBFT共识算法的安全性和稳定性。其次,针对分布式光伏交易系统中的电力交易存在的交易主体多、交易频繁的问题,提出了一种基于需求侧响应的优化分布式光伏交易模型,并基于该模型设计智能合约和隐私机制。首先从主体和流程等方面对智能合约框架进行了设计;其次在需求侧响应方面,经过准备、执行和核实三个阶段实现价格型的削峰填谷定时需求侧响应;最后,在隐私机制方面,通过引入私有数据保护一个组织的电价、交易订单等隐私数据不会被另一个组织恶意访问和攻击。最后,设计并开发基于区块链技术的分布式光伏交易系统,并且引入基于分布式光伏场景优化后的共识算法、智能合约和隐私机制。在搭建好交易系统后进行分布式光伏交易系统的系统功能与性能测试,验证该系统的有效性和优越性。

关键词： 形式化验证   模型检测   LTL   区块链   智能合约   SPIN  

摘要： 区块链作为一个去中心化的分布式账本,能够可靠记录交易过程,维护好多方间达成的一致协议,并提供交易记录难更改,交易历史可溯源的优良特性。随着区块链的快速发展,区块链技术已被广泛运用于社会中的诸多方面,如金融、互联网和云计算等行业。智能合约可以将交易双方达成的协议以程序的形式表示出来,这样就允许在不存在第三方监督机构的情形下进行安全的交易。区块链为智能合约提供了一个稳定的运行平台,智能合约也因其简洁高效的特性被广泛应用于区块链技术中。然而,随着智能合约的快速发展,其受到的攻击也越来越多。例如,发生在2016年6月的DAO攻击,黑客通过智能合约漏洞从资源池中分离出超过300万的以太币。因此,确保智能合约的安全可靠已经变得越来越重要。当前对于智能合约的安全性进行检验的方法可分为正确性验证和安全保障两类,其中正确性验证主要是检验智能合约与客户的交易行为是否符合相应的规范,安全保障则是对智能合约中的代码进行漏洞检测。本文主要从正确性验证的角度来检查智能合约的安全性。本文通过将模型检测技术运用到区块链的交易过程中,对智能合约的功能安全进行了形式化建模与分析。首先,我们根据智能合约在交易过程中的行为特征,构建出它的形式化模型,并在此基础上依据交易场景的基本规范,提出了对智能合约与客户端建模的一般化方法;接着该方法被应用到一个具体的区块链交易案例中,通过对智能合约和客户端在交易过程的行为特性进行需求分析,本文分别构建出它们在交易过程中的形式化模型。其次,本文使用Promela语言对智能合约及客户端的形式化模型从代码层面进行了实现。创建出的Promela模型包含了交易过程中的所有行为动作,其中既有智能合约与客户端各自的行为动作,也有智能合约与客户端交互时的行为动作。最后,本文通过模型检测工具SPIN对Promela模型进了行形式化验证与分析。首先由SPIN运行Promela模型,对模型中各进程间的消息传递过程进行了仿真实验;随后由SPIN对从交易场景的规范中提取的正确性质进行形式化验证以判断这些性质是否在模型中得到满足。通过形式化分析,可对智能合约与客户端在交易过程中的行为动作是否符合相应的交易规范进行检查,从而对智能合约的正确性进行验证。

关键词： 区块链安全   智能合约   漏洞检测   深度学习   代码相似度  

摘要： 随着区块链技术的发展,以太坊等公链上的智能合约也被广泛熟知。智能合约可用于创建各种去中心化应用,如数字货币交易所、去中心化金融平台、游戏和市场等。然而,随之而来的安全事件不仅导致用户财产遭受了严重的损失,还大幅降低了用户对去中心化应用的信任度。因此,智能合约漏洞检测显得尤为重要。目前,基于符号执行、污点分析等手段实现的漏洞检测方案存在过程繁琐、不够自动化、检测效率低等问题,难以满足当前智能合约快速增长的情况下,在自动化程度和检测规模方面的需求。深度学习技术的发展有利于批量漏洞检测任务的自动化处理,减少人工干预,提高效率。因此,本文结合深度学习技术提出了智能合约漏洞检测的方法,在实现漏洞分类预测的任务之后,进一步利用代码相似度匹配实现漏洞的定位。本文主要研究内容如下:(1)提出了一种基于语句树序列的智能合约向量化方法,利用自然语言处理的数据预处理技术,充分利用Solidity智能合约的语法语义信息,实现特征表达。首先对智能合约进行语法分析转化为AST结构,针对树递归神经网络中结构过于庞大容易导致梯度消失的情况,对AST结构进行语句级别的划分形成语句子树。然后使用自底向上的递归神经网络实现语句子树的特征提取生成特征向量。(2)构建了基于注意力机制的双向GRU模型,通过对智能合约语句树序列的特征学习,实现了对重入漏洞、未校验返回值、时间戳依赖、访问权限控制、拒绝服务攻击这5种典型漏洞的多标签分类任务。通过在数据集上3个方面的对比实验表明,本文提出的向量化方法和构建的模型有效提高了漏洞检测的准确性,且在批量智能合约漏洞检测的场景下更具有效率方面的优势。(3)针对深度学习分类模型实现的智能合约漏洞检测粒度过粗,难以定位漏洞的问题。提出了基于代码相似度匹配的漏洞定位方案。首先通过收集各大平台公开的数据构建智能合约漏洞库,结合人工筛选保留漏洞关键语句并为其生成语句子树,进而利用Doc2vec实现特征向量的转化,然后,对待测合约采取同样的数据预处理方式为其生成特征向量矩阵,在漏洞定位阶段,通过相似度计算方法获取相似度高于阈值的区域,利用特征向量与源码位置的映射来完成定位。通过实验中覆盖率和精准率的评估,表明了该方案的可行性和有效性。

关键词： 区块链   智能合约   访问控制   属性基加密   信任评估  

摘要： 随着互联网技术与经济社会的不断发展,各种数字平台与网络应用产生出大量具有价值的数据,也促进和推动了不同企业和组织之间的数据共享需求。在传统的数据共享场景中,数据共享的实现依赖于中心化的系统和访问控制机制,容易出现单点故障的问题。同时中心化系统作为不完全可靠的第三方,存储在系统中的数据存在信息泄露和信息被篡改的风险,数据所有者对数据没有完全的控制权,数据的安全性也较低。本文针对上述背景及存在的实际问题,结合联盟链和智能合约技术,设计并实现了基于区块链的数据受控共享系统。本文具体工作内容如下:(1)针对数据共享中存在的中心化访问控制容易造成单点故障和不完全可靠第三方的问题,采用属性基加密的访问控制方法,将联盟链中的授权中心同时作为属性中心的角色,完成用户证书颁发和属性私钥分发的工作。针对属性基加密共享数据产生的加解密效率较低的问题,采用对称加密与属性基加密相结合的加密方式,提高数据的加解密效率。(2)针对用户对数据没有完全的控制权和数据信息泄露的问题,将用户属性信息和访问历史记录维护于单独的区块链中,缩小数据信息的可见范围,降低了数据泄露的风险。采用智能合约实现数据共享的访问控制,数据所有者针对数据设置访问策略,由智能合约自动执行访问权限验证,提高了数据的安全性。(3)针对数据共享中存在的频繁访问和恶意访问的问题,将信任评估引入访问控制中,结合评估后的信任值赋予用户不同的系统访问权限,实现了系统的细粒度权限控制。同时根据访问验证结果更新用户信任值,更快地区分正常用户与恶意用户。通过在访问权限验证前检测频繁访问行为,并对频繁访问用户设置禁止访问时段,减轻了系统的访问负载压力。(4)基于上述三点的工作,提出了基于区块链的数据受控共享模型,并在此基础上完成了系统的需求分析和架构设计,根据架构设计完成了系统的模块划分与功能实现。最后,对本文实现的系统进行了详细的功能测试和性能测试。测试结果表明系统中的模块功能均可正常执行,系统的运行性能满足数据共享的应用需求。

关键词： 制造大数据   数据权属   溯源   区块链技术   智能合约  

摘要： 制造大数据是指通过各种传感器和设备采集海量的数据,用来获取有价值的信息以便进行决策。然而,随着制造业数字化转型的加速推进,制造大数据的规模和复杂程度也不断增加,而数据权属问题也引发企业关注。数据权属是指制造大数据涉及的所有权、使用权和收益权归属问题。由于制造大数据的产生涉及多个参与方,权属变更情况较为复杂。如果制造大数据的权属问题无法得到妥善解决,可能导致数据滥用、篡改、泄露等风险,严重影响制造业的生产和发展。以制造大数据权属为研究对象,分析企业溯源的业务需求和传统溯源模型存在的信息不透明、安全性和局限性的问题,在充分研究区块链技术、智能合约以及数据权属的基础上,提出基于区块链技术的制造大数据权属溯源模型。该模型的核心思想是利用区块链技术的去中心化、不可篡改等特点,建立起可信的数据溯源机制,通过区块链技术对制造大数据权属的全生命周期跟踪和溯源,确保数据的真实性和完整性。相比于传统溯源模型,该模型的优点在于解决制造大数据溯源过程中存在的数据安全、隐私泄露、数据篡改等问题。主要内容如下:(1)设计制造大数据权属溯源模型。为了实现制造大数据交易过程中对数据的保护,将传统溯源模型架构的数据存储层进行改进,引入区块链技术和智能合约,利用Hyperledger Fabric部署节点,其分布式账本技术保证参与方之间交易的高效、安全和透明,由智能合约链码自动执行每笔交易并记录。结合场景业务需求,采用链上链下双轨管理,使链上和链下的数据形成双向关联,实现数据权属在全生命周期内的管理和溯源。通过最小化精简模型,使用哈希算法SHA-256对制造大数据进行压缩,把冗余信息精简后上链。(2)设计制造大数据权属溯源交易机制。利用数据权属7W模型对制造大数据权属在其全生命周期内的各个阶段进行划分,使得数据权属变更内容更清晰。再结合IPFS星际文件系统存储制造大数据的详细信息,为防止数据被非法访问,采用AES算法加密后上链,形成“链上索引+链下存储”的存储结构,保证数据安全性的前提下减轻链上负载压力,提高溯源效率。对于区块链上各节点的权限控制和交易记录,采用五个智能合约自动执行业务逻辑,包括身份验证、数据加密、数据溯源、交易管理和访问控制,确保权属溯源过程的安全性和可信度。(3)开发权属溯源可视化管理构件。针对制造企业溯源业务需求,将Hyperledger Fabric上各参与方节点之间的交易进行展示,以便捷、可视化的形式向企业、管理员直观呈现了数据权属在全生命周期内的溯源记录。

关键词： 区块链   智能合约   数据共享   数据存储   数据交易  

摘要： 在互联网发展过程中，网络空间数据量呈现爆炸式增长，用户数据安全和个人隐私保护问题变得越发明显。传统数据存储方式，将不同服务的数据存在对应服务的中心化服务器中，使得用户数据散落在互联网各处，且各机构数据孤立，机构与机构、机构与用户之间的数据无法共享，导致的后果是用户数据无法得到整体的管控、用户数据存在被篡改或泄露的风险，同时也无法获得充分地利用数据价值。　　因此，目前亟需一种数据管理方式，使其既能保证用户能够集中统一的管理自己的数据，并享有自己数据的控制权，又能保证数据的安全性，还能保证数据价值得到充分利用。　　针对以上问题，本文设计并实现了一个基于区块链的数据管理和交易系统。系统基于区块链和智能合约实现了数据的去中心化存储，保证了用户对数据的控制权，提供了用户对数据的管理能力，并设计了一种交易方式用于数据共享，使数据价值得到充分利用。　　本文主要贡献如下：　　(1)针对目前互联网环境中存在的网络身份安全问题，提出了一个基于区块链的去中心化网络身份管理方案。通过区块链技术、智能合约技术和非对称加密技术，实现了去中心化的网络身份认证，提高了网络身份管理的整体安全水平。　　(2)针对当前互联网环境中存在的数据孤立问题，提出了一个基于区块链的数据共享方案，并通过零知识证明技术和智能合约技术，实现了在无第三方参与下数据与价值之间的公平交换。　　(3)针对中心化数据存储存在的数据安全性问题，实现了一个基于区块链的数据管理和交易系统。基于区块链的去中心化、不可篡改特性，并运用密码学算法，加强了系统抵御攻击能力，降低了数据被篡改和泄露的可能性，提高了数据安全性。　　(4)针对中心化数据管理存在的数据控制权问题，利用区块链技术和智能绑定技术，将数据控制权交回到用户手中，并通过文中提出的数据共享方案使得用户能够充分发挥数据价值。