关键词： 车联网   隐私保护   信誉管理   区块链   智能合约  

摘要： 近年来,车联网有效地促进了车辆和路边单元(Road-Side Unit,RSU)之间的合作,实现了两者之间驾驶信息的共享,提高了交通效率,确保了车辆和行人的安全。然而,由于车联网的开放性和高速移动性,其通信过程中的隐私、实体和消息都面临着被攻击的风险。现有研究主要采用传统的信誉管理方案来识别发起攻击的恶意节点。然而,这些方案并没有综合考虑车联网所面临的多重挑战,如敏感数据的保护、潜在恶意威胁的防范、消息质量的评估等。因此,车联网信誉管理方案的研究仍有待深入。 因此,针对目前车联网信誉管理方案中的不足,本文创新性地提出了一种实现保护隐私、管理多实体信誉和保证消息质量的基于区块链的车联网信誉管理方案。该方案结合车联网的特点,对车联网中的车辆和RSU都进行了信誉管理,即利用区块链实现了一个“去信任”的车辆信誉管理(Vehicle Reputation Management,VRM)模块;同时采用协同过滤方式构建了一个“k用户信任”的RSU信誉管理(RSU Reputation Management,RRM)模块。通过对所提方案所满足的安全目标进行全面的理论分析,验证了系统的鲁棒性和安全性。 其次,结合车联网短时延的通信需求,本文在VRM模块采用较为快速的椭圆曲线数字签名算法来保证实体所发消息的质量。VRM模块中由车辆按需生成的“通用唯一识别码”,可作为假名以实现系统的隐私保护安全目标。同时本方案将车辆消息与行为分析的逻辑和信誉计算更新的逻辑交由智能合约进行封装,保证了计算过程和结果的透明性、可靠性、可用性和统一性。此外,本方案在使用基于beta分布的信誉分布的基础上,定义了惩罚因子和信誉值的生存时间,可以有效激励节点发生正面行为,并且及时有效地识别隐瞒攻击。进一步地,为了抵御其他车辆针对性的攻击,在RRM模块中,设计了推荐可信度测试,对邻居推荐的信息进行判断,以防止其余车辆对RSU进行“美名化”,并且通过实验仿真验证了进行推荐可信度测试的必要性。 最后,基于Hyperledger Fabric和IDEA分别实现了本文所提出的VRM和RRM,并结合实验结果分析了本文所提出方案的优势,验证了本方案在信誉计算、信誉管理和内存成本方面具有优异的性能。

关键词： 多属主授权   区块链   智能合约   细粒度访问控制   数据共享  

摘要： 数据的安全共享对充分发挥数据要素价值至关重要。由于数据具有易复制、所见即所得等特性,使得数据所有者对共享后的数据难以管控。在实际场景中,数据往往由多方共同产生,可能存在多个数据所有者(下文通称“数据属主”)。不同数据属主对数据的访问控制要求存在不同,具体表现在访问控制策略及管控粒度上,但现有研究对这一问题的讨论尚不充分。本文基于区块链、属性基加密等技术,研究多属主数据访问控制策略及方法,保证多属主数据共享的联合授权、数据细粒度访问控制及访问控制策略的自动化判决和严格执行。主要研究内容和贡献如下:1.针对不同属主制定的访问策略可能不一致的问题,本文提出基于属性的访问控制策略融合方法。首先针对数据具有双属主的情况进行研究,提出双属主策略融合算法。当数据双属主制定的访问策略存在冲突时,利用双方的相互影响权重和意愿分数来计算平衡矩阵进行冲突消解。在此基础上,研究更加复杂的数据多属主访问控制策略融合问题,实现多属主对共享数据的无冲突联合授权。在将各属主策略进行两两初步融合后,考虑到多属主相互影响关系更为复杂,因此重新构造由贡献决策度、直接决策度以及间接决策度组成的影响分数矩阵,保证平衡矩阵的准确性和公正性。2.针对数据共享细粒度访问控制问题,提出云链结合的细粒度访问授权方案,通过逐次缩小数据访问范围,避免对全链直接进行密文检索,在保证安全访问的同时,有效提高访问效率。该方案将共享数据加密存储于云上,设计链下密文和链上地址的索引映射表;首先根据数据请求者指定的请求数据类型,在云服务器上利用索引映射表进行一次检索,初步缩小数据访问范围;利用一次检索获得的信息进行基于属性基加密的访问控制策略判定,获取满足特定属性访问策略要求的关键字索引的链上地址;最后,利用链上地址进行关键字匹配,获得实际密文存储地址。3.现有基于属性基加密的访问控制一般由云负责,存在中心化访问控制策略无法严格有效执行的可能。针对该问题,本文提出基于门限密码的访问控制策略多属主联合判定方案。该方案将融合后的基于属性的访问控制策略编写成PIP、PAP及PDP智能合约,并部署在由多属主作为节点的联盟链上。通过将门限密码机制与执行-排序-验证(Execute-Order-Validate,EOV)共识模式结合,节点根据执行访问策略智能合约得到的结果,决定是否给出访问密钥份额来参与策略联合判定。最终访问控制决策遵从多数属主共同意愿生成,保证多属主融合访问控制策略的联合判定和严格执行。

关键词： 联盟链   智能合约   实用拜占庭容错算法   VRF   PageRank算法  

摘要： 随着我国电力设备的迅速发展,输配电设备的流通运行也在逐步完善,但输配电设备信息在流通过程中存在信息不对称的信任问题,再加上生产数据可追溯性数据的缺乏、单点故障、可信度比较低等问题,传统的集中式存储的信息化追溯方案并不适合进行输配电设备的监管。本文采用智能合约对输配电行业生产制造流程进行监管,并提出了一种VPBFT共识算法对联盟链的数据一致性与安全性做了优化,具体研究内容如下:(1)信用评估机制的改进:传统实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识算法无法准确反映节点的实际参与能力,人为操控选主的风险仍然存在。本文将加权Page Rank算法与信用评估机制引入PBFT算法,通过节点的历史活跃度给不同的节点分配Page Rank值,并设立奖惩机制,节点的恶意行为都会对其权重值产生影响,使得共识网络中正常节点的权重值始终保持在80%以上,同时缩小了PBFT算法的主节点选举对象,从而降低了拜占庭节点成为主节点的概率,使其对共识效率的影响大大降低。(2)视图更换时轮询选主的改进:本文在计算节点PR值与权重值的基础上引入可验证随机函数(Verifable Random Functions,VRF),在节点权重排名靠前的部分节点中随机选举主节点,解决了PBFT中主节点固定轮询可能会被提前预测的安全问题,同时将权重值较低的恶意节点隔离出去,降低了拜占庭节点频繁引起视图更换的频率,在存在拜占庭节点的情况下整个共识过程将平均吞吐量从42TPS提升到了195TPS,共识时延降低为原来的58%。(3)本文探讨了监管信息化技术的现状和问题,并结合输配电行业的实际需求,提出了一种新的解决方案:elec Chain。该方案基于智能合约技术,通过编写代码来规定监管规则和标准,对数据进行实时监控和验证,旨在实现对输配电设备生产制造流程的监管,确保了监管溯源数据的完整性与安全性。通过仿真实验,VPBFT共识算法能够更好地抵抗恶意节点,相较于PBFT算法,该算法在安全性、吞吐量以及共识延迟等方面表现更优。本文在Hyperledger Fabric开源框架上实现了该平台,试验证明,平台确保了流通过程中数据的完整性和可追溯性,具有良好的可用性。

关键词： 区块链   实物资产   资产化   非同质化通证   智能合约  

摘要： 非同质化通证基于区块链技术实现了数字资产的权益证明,但难以应用于实物资产化方面。目前,使用非同质化通证对实物进行资产化存在如下问题:(1)难以实现实物资产在链上流通与价值转移;(2)难以解决物理世界和数字世界之间的资产跨域双花问题。针对上述问题,本文将非同质化通证和自动保管箱应用于实物资产的可信确权与流转,提出一种基于非同质化通证的实物上链资产化方法,并根据非同质化通证的铸造、转移和销毁的实际需求,设计支持高并发交易的区块链模型——NFTChain。本文的主要贡献如下: (1)针对实物链上资产化困难问题,提出一种基于非同质化通证的实物上链资产化方法,将实物资产映射到区块链上,在链上铸造其对应的非同质化资产通证,链下将实物资产保存于自动保管箱中,保障实物资产流通的安全可信。该方法借助保管箱锁定实物资产,既实现链下实物资产与链上虚拟资产的强绑定,可避免跨域双花问题,又能对实物资产提供安全保障。 (2)针对链上资产通证交易效率低的问题,设计一种支持并发交易的有向无环图结构的区块链模型——NFTChain。通过事务链的账户模型结构,将传统基于智能合约实现非同质化通证转移,改为普通转账交易的方式,降低合约交易的运行对交易确认效率的影响。同时,每个用户都拥有自己的事务链,多个用户可以实现并行转移非同质化通证资产,提升交易的吞吐量,为实物资产上链和交易提供一个高扩展性的区块链平台。 (3)根据提出的NFTChain模型,设计并实现一个基于该模型的原型系统,该系统可为用户提供实物资产鉴定、实物资产非同质化通证铸造、转移和销毁等功能,以技术手段实现实物资产规范化价值锚定和安全交易。 综上所述,本文将非同质化通证和自动保管箱结合,赋能于实物上链资产化,解决了现有实物资产化方式存在的跨域双花和资产完整性保存问题,也实现实物资产以非同质化通证的方式在链上流通,具有安全性高、可追溯等特点。本文研究内容为实物资产化提供一个新的技术解决思路,可促进非同质化通证等区块链技术进一步脱虚向实,服务于社会实体经济。

关键词： 区块链   物联网   智能合约   数据共享  

摘要： 随着物联网技术的发展,设备之间的数据交换变得越来越重要。数据共享可以让设备获取更丰富的信息,以便做出更加合理的决策进而提高效率和性能。然而,数据共享过程中存在中心化管理、数据隐私安全以及缺乏设备行为记录等问题。与此同时,区块链作为一项新兴技术正在迅速发展,它本质上是一种分布式数据存储技术,具有去中心化、不可篡改、抗伪造以及可追溯等特点。本文旨在利用区块链技术为物联网设备提供安全可靠且高效灵活的数据共享功能,主要研究内容如下:1)为解决传统中心化数据管理系统中存在的数据滥用、依赖第三方以及单点故障等问题,提出一种基于区块链的物联网数据共享系统模型,将消息队列遥测传输协议作为物联网设备之间的通信协议和系统中间件。针对协议中有效负载的局限性和区块链节点存储压力的问题,通过结合分布式文件存储系统,并采用链上链下协同的方式提供一种异步的数据共享方式。2)针对数据共享过程中存在的安全性和隐私性问题,采用国密算法作为系统加密算法基础,结合智能合约和基于权能的访问控制模型,实现设备的加密通信、身份认证以及权限管理。利用机器学习实现通信服务器入侵检测,提供系统感知风险并抵御攻击的能力。同时,将系统中设备和用户行为记录在区块链中提供行为追溯的能力。3)采用Hyperledger Fabric区块链平台、消息队列遥测传输协议、分布文件存储系统、国密算法以及基于权能的访问控制实现物联网数据共享系统,最后进行系统测试与分析,结果表明,该系统模型能够为物联网设备提供可靠的数据共享功能,可以避免隐私泄露、数据滥用和网络攻击等风险。此外,该系统能够满足物联网应用的性能需求,具备一定的实施可行性。

关键词： 区块链   智能合约   数字货币   特殊普通合伙  

摘要： 回望历史,关于组织的概念一直围绕着严格的治理结构。区块链自治组织(DAO)被认为是区块链2.0时代对人类组织协同模式的最新探索,在Defi(去中心化金融)等领域得到大量探索与应用。然而,目前我国尚未制定关于DAO的法律性质的规范,由此导致的诸多法律风险也逐渐显现,这些法律风险对国家、社会以及个人的财产安全都造成了现实的威胁。因此,有必要明确当前我国法律下DAO的法律性质,本文以DAO的组织、财产和权利等法律要素为切入点,探究DAO与公司、合伙企业等传统民商事主体的共性与特殊性,在此基础上探究DAO主体性质在我国法律体系下的解释路径。 本文除引言和结语外,主要由以下四个部分构成:第一部分为区块链自治组织的概述。作为全文研究的逻辑起点,本部分首先介绍DAO的基本分类,现阶段的DAO是以区块链技术为工具进行协调管理的新型组织形态,自然人个体占主导地位;其次,DAO底层技术是运行在区块链上的智能合约,智能合约分布式储存、不可篡改、自动执行等属性决定了DAO组织的主要特征;再次,DAO作为全新的组织形态与传统商事主体差异极大,组织内部呈现去中心化结构,组织内部信息对称,采用区块链技术进行内部治理和自我规制,呈现出自律与他律相结合的特点。通过对DAO技术属性和基本特征的剖析辨明DAO在组织结构和自治属性等方面是否具有法学意涵,为分析DAO的具体法律性质做好铺垫。 第二部分以美国商品期货交易委员会诉Ooki DAO为切入点,全面分析DAO亟待法律定性的制度需求,并从DAO成员构成、责任能力和融资手段合规性方面介绍了当下在我国法律框架内解释DAO法律性质的困境。 第三部分对DAO纳入现有法律制度的可行性进行了分析,在探明DAO组织具有组织契约、独立财产、独立意志等团体性的基础上,具体结合我国法律和域外实践具体分析将DAO纳入公司法人、合伙企业及信托制度的理论可行性,阐明现阶段直接将DAO纳入我国规范体系内仍然在法定登记主义、责任承担机制和组织架构等方面存在重大差异,不适宜直接适用我国关于民商事主体的规范。 第四部分是对DAO法律性质进行认定的建议,阐明DAO是一种新型的组织,具有类似合伙企业的特征但不构成我国合伙企业的具体类型,虽然DAO与我国现行合伙制度存在法律空白甚至法律冲突,但DAO大体可以采用合伙企业法中特殊普通合伙机制加以规制,并具有一定的实践可行性,可将DAO引入合法的创新发展路径。

关键词： 区块链   电子病历   用户委托   智能合约   访问控制  

摘要： 在医疗系统中使用电子病历可以提高工作效率和改善医疗质量,但是电子病历在共享过程中存在隐私信息泄露问题。现有的电子病历访问控制方案都是根据物联网方案提出的,该方案大多数存在中心化实体,即由第三方决定访问权的授予,而电子病历包含患者敏感的个人信息,是一种特殊的资源,需要由患者决定访问权的授予。使用区块链技术可以解决电子病历共享过程中的第三方问题,但是仅在传统的访问控制方案中引入区块链并将其作为权限授予中心或去中心化存储中心,只能实现部分的去中心化。为了实现以患者为中心的电子病历访问控制方案,需要实现完全的去中心化,以及访问控制策略要实现对患者和电子病历访问者的身份识别。所以本文基于智能合约和区块链提出了以患者为中心的电子病历共享方案。本研究利用区块链实现电子病历访问控制方案,利用智能合约实现访问控制策略的自动执行。访问控制策略由三种合约实现,分别是访问控制合约,请求判断合约和监测合约。访问控制合约主要实现对访问请求的静态和动态检测,并且实现对患者的身份识别,并对识别成功的患者赋予修改访问控制规则的权限。请求判断合约的作用是保存访问者的不良访问记录,当访问者出现不良访问请求时根据访问者的访问记录做出惩罚。监测合约的作用是存储所有已部署合约的相关信息。本文的访问控制策略是多个合约相互调用实现的,使用云来存储加密后的电子病历,消除了云存储的第三方问题和中心化问题,患者可以接收到访问者的访问结果,并且可以随时收回访问权。目前的电子病历共享方案需要患者及时使用计算设备与区块链交互,并且无法解决患者在手术时需要更换科室的特殊需求。此时患者无法及时共享其电子病历,导致电子病历在实际的使用过程中灵活性不足。因此本研究使用智能合约设计了委托合约,为以患者为中心的电子病历访问控制方案提供了委托的功能。患者可以利用委托合约,授予可信用户为委托人。委托人可以帮助患者管理其电子病历,增加电子病历使用过程中的灵活性。访问控制合约需要识别委托人的身份用于修改患者的访问控制规则。并且患者可以接收到委托人的修改信息,包括修改合约的相关电子病历序号和修改时间,一旦发现委托人出现不良委托行为,患者可以随时收回委托权。本文方案在以太坊私链上进行模拟,提出的电子病历共享方案可以在保证隐私数据完整性和身份不可识别性的基础上抵御伪装攻击和重放攻击,在保证安全性的基础上实现委托权的授予。最后分析了方案的效率,结果表明在降低了部署智能合约的交易费和访问请求响应延迟的基础上,实现了高效安全的电子病历访问控制方案。

关键词： 可编程网络   地址欺骗攻击   地址溯源   智能合约   网络遥测   威胁情报  

摘要： 网络可信通信是未来网络的核心技术方向之一,也是长期困扰学术界和产业界的问题。互联网协议(IP)地址是当前IP网络架构中的核心要素,网络通信在泛在接入、网络开放等演变趋势下,地址欺骗问题成为可信通信技术发展过程的一大阻碍。地址欺骗具有攻击者身份与位置未知、事后追责困难和攻击流量反射放大等几个突出特点。本文聚焦地址欺骗问题的灵活溯源与协同防御,在可编程网络的架构下,设计并提出了三阶段、三平面的溯源防御方案。本文的具体内容如下:(1)本文在可编程网络下提出了一种基于P4实现的流量多维特征映射采样算法,结合方差最小化原则提高数据更新速率;在流量采样基础上,本文建立基于holt-winters的网络流量时序预测模型,选取特定网络流量的特征组合进行溯源决策,为流量溯源机制提供合理触发时机。(2)本文在可编程网络下设计了一种还原攻击路径与定位攻击源的溯源机制。提出了基于P4实现的路径信息记录和IP地址分片概率标记的混合溯源策略,可以采用路径记录策略节省控制器的路径重构开销,采用源IP地址分片策略缓解交换机存储开销。(3)本文在可编程网络下提出了一种基于智能合约的威胁情报平台,提出了跨域协同的威胁情报共享方法。通过收集流量统计异常信息更新受害者信息,收集溯源结果用于更新威胁情报。最后本文进行了实验测试,验证了本文提出的混合溯源机制能够有效地实现攻击路径还原与攻击源定位。从实验指标来说,溯源定位需要的数据包数量要优于已有的基于概率标记的溯源方法。

关键词： 区块链智能合约   法律风险   法律规制  

摘要： 随着信息革命和大数据、区块链等数字技术的发展和广泛应用,经济结构、组织行为、社会关系、法律制度等均发生了深刻变化。以区块链技术支撑的智能合约,利用代码的强制自执行特性、模拟合同条款的逻辑,协助交易双方在无信用基础时建立合同关系,顺利进行交易活动。作为一个可信任的交易媒介,区块链智能合约能够为多领域的社会沟通和交往提供足够的信任机制,现已应用于多个领域。例如,我国法院开启了执行“一键立案”,部分地方政府将其应用于预付式消费监管平台,以及企业开发的智慧租赁平台,均得到一定程度的社会认可。然而,由于区块链智能合约的法律性质和地位尚未明确,现实应用存在一定风险与挑战,未来规模应用或有一定的法律和技术风险,需要从法律层面予以回应与规范。 法律规制的逻辑前提是厘清区块链智能合约的法律性质并明确其法律定位,为此应分析区块链智能合约与现行法律的适配与兼容问题。法律容纳区块链智能合约具有合理性,区块链智能合约是传统合同的虚拟化呈现,具有合同属性,能够满足商业和金融交易的快速发展,但应用中存在诸多风险,亟须在法律层面予以回应。区块链智能合约纳入法律之治具有可行性,可以通过明确区块链智能合约的法律性质、参照适用或制定相关法律来解决其与《民法典·合同篇》及其他法律的兼容问题。 随着数字经济的不断发展,区块链智能合约不仅成为一种现实可能,且具备极大的发展潜力,有必要针对其技术伦理风险和法律风险进行类型化规制。为化解区块链智能合约的技术伦理风险,可以通过建立行业标准和技术规范;加强区块链智能合约平台的准入与资质监管;建立安全审计机制以及增强可追溯性技术和可解释性。规制法律风险可以建立区块链智能合约审批、备案、监管机制;建立和完善相应的专业争端解决机制;强化与区块链智能合约相关的法律和监管人员的教育和培训。通过规制区块链智能合约的技术伦理风险和法律风险,可以确保区块链智能合约安全、合规、透明,提高市场效率和信任度,保护利益相关人的合法权益,为实现数字经济和社会发展提供良好的合同落实机制。