关键词： 区块链   智能合约   空仓招标政策   农业大数据应用  

摘要： 三农问题一直以来都受到我国政府的紧密关注,而作为我国粮食生产的重要一环,我国的粮食储备系统一直以来都面临着欠缺效率的问题。近年来,为了优化粮食生产,提升产业整体效率,国务院推动实施了国家级政策“五优联动”。该政策旨在通过鼓励优良优产来优化粮食生产全流程链,从而提升整体的经济效益。而在整个“五优联动”的实施中,浙江湖州作为试点地区的“空仓招标”政策有望为优化粮食储备系统做出示范性贡献。然而,尽管该政策在试运行中表现出可以优化当前储备系统的潜力,但是过往的研究结果表明,在政策实施中可能仍存在一些潜在问题,例如信息不对称等。为了解决这些问题,需要进一步提升整个交易流程的可追溯性以及透明性。通过文献阅读,本文发现相较于传统的追溯技术,区块链技术可以在提供充分可追溯性以及透明性的基础上更好地保护数据安全。之后本文对于区块链应用在空仓招标政策上的可行性进行了针对性的研究,具体的研究内容如下:(1)从文献和理论角度研究了在空仓招标目前的实施中可能存在的问题,阐述了使用区块链作为核心技术优化空仓招标模式的可能性,并分析了参与空仓招标流程的实体对于交易和溯源等功能的需求。(2)设计了一个基于以太坊区块链的空仓招标交易框架,并结合实际流程归纳出相应的追溯数据结构,梳理出各实体之间的关系以及实体和合约之间的交互流程,最后根据交易步骤设计了相对应的智能合约算法。(3)按照设计好的框架开发了一个去中心化原型应用来实现对于系统功能的要求,例如准入管理,执行交易流程,以及数据查询等。之后,本文针对政策实施全过程对原型系统进行了功能测试。而测试结果显示了该系统在提升空仓招标模式交易透明度,可追溯性以及减少订单违约的可行性。

关键词： 智能合约   交易特征   以太网   机器学习  

摘要： 日益频繁的区块链交易行为逐渐成为社会的热点话题,虚拟电子货币的使用,一方面提供了便捷、安全的交易环境,另一方面也埋下了匿名性、不可追踪性的隐患。目前随着基于区块链的交易平台发展愈演愈烈,其所产生的庞大交易数据和其底层技术特征也为非法分子提供了可乘之机,根据以太坊上智能合约骗局难以追踪以及预测问题,本文研究的主要内容如下:1)针对以太坊中存在的非法账户问题,利用决策树分类算法,对以太坊上合约账户交易数据进行分析,提取多种属性特征,分析属性特征下各项数据指标,以此为基础,将模型和相同环境下其他的模型对比。结果显示,预测精度达到90.06%,AUC(感受者曲线下面积)数值达到0.945,较为准确地预测以太坊交易平台上存在的非法行为,改善基于区块链的交易环境。2)针对提升构建的模型优化性方面,利用决策树中的梯度提升书优化算法,在原有的属性特征基础上,融合多类特征,利用T-SNE算法,过程中实现降维可视化,重复采用多倍交叉验证,导入SHAP Value因子,对不同的属性进行标记分析,并对比多种其他模型,模型预测结果为94.29%,AUC数值为0.9846,提出的解决方案可以进一步加强以太坊交易平台的非法预测,持续改善区块链的安全环境。3)针对以太坊中存在的非法行为问题,提出从区块链交易网络中进行分析。提取以太坊中某个中心合约账户,过程采取随机抽样方法进行K阶发散,以此为基础建立复杂特征网络,结合从以太坊中提取到的关于钓鱼节点账户的数据集进行交易网络构造,利用两者的网络结构进行相关的链路指标分析,进而得出以太坊交易网络呈现小世界网络趋势。之后利用Open NE-Pyotch搭建的实验环境进行图表示方法的链路预测分析,对比各种模型的精度,通过链路预测的结果显示,基于随机游走算法的图表示分析方法对于以太坊中存在的骗局预测在F1-socre具有较好的分数。本文通过提取区块链上多种交易属性特征,利用机器学习等优化算法构建区块链非法交易行为预测的稳定模型,并利用复杂网络理论对区块链交易网络进行模型的建立,进一步探究以太网智能合约骗局的分析。实验结果表明,在提取到的以太坊账户数据的基础下进行的预测模型以及交易特征网络的构建,其模型效果都有较为优良的精度,对区块链上的安全交易环境起到了较为稳定的改善作用。

关键词： 区块链   跨链技术   隐私保护   群签名   智能合约  

摘要： 随着区块链技术的不断发展,越来越多的区块链平台项目落地,在医疗领域也有了很多应用。针对不同医疗机构或地区的平台往往采用不同的架构,难以有高效、可靠的协同的问题,通常采用区块链跨链技术来实现各个价值孤岛之间的信息传递、互联互通和价值转移。但当前跨链技术的研究和应用多注重安全性而缺乏隐私性,各方面机制还不完善。针对这些问题,本文对区块链及跨链技术中的隐私性、功能性、稳定性等方面进行了研究。本文首先提出了基于群签名技术的隐私保护方案,对跨链需求与隐私性要求进行了分析,提出了整体方案架构。对各类群签名算法进行了研究对比,针对其中的BLS签名算法进行了应用和改进,提出了动态m-of-n签名方案(Dm SS),设计了具体流程和算法。Dm SS在分割群组的基础上,实现了根据群组规模动态调整多重签名策略,使得BLS群签名算法能够根据群组节点数的变化进行适应性动态调整,从而更加灵活,更便于扩展,提升了整体效率。该方案以群组聚合签名和聚合公钥代替了个人的签名和公钥,实现了对个体身份隐私的保护。之后对跨链智能合约技术的关键问题进行了研究。一是面向医疗场景设计并实现了跨链智能合约调用方案,根据不同的跨链智能合约类型可以实现丰富的跨链功能,扩展了跨链的功能性;并使用智能合约的结果数据代替了原来的全文数据进行跨链传输,减小了具体敏感数据的传播范围,增强了隐私性。二是提出了适用于单一节点跨链中继模式的跨链中继故障处理机制,设计了DN-BDN选举算法和相关流程,实现了发生故障时的自动、迅速切换,运行效率更高。最后本文设计并实现了一个用于医疗联盟场景的区块链平台系统,将上述研究成果运用在该系统中,开发了“区块链医疗数据管理系统”客户端,实现了登陆注册、本链数据增删改查、跨链数据查询等各功能模块。然后利用该平台对本文的研究进行了实验测试,测试结果表明基于群签名算法的隐私保护方案在提供了隐私性保护的同时,提升了整体系统效率,提升了在节点数变化时的灵活性;跨链智能合约调用方案为跨链应用提升了功能性、隐私性的同时,运行良好,具有可行性;跨链中继故障处理机制在实现了故障切换的同时,相较于采用PBFT共识的多节点中继模式提升了效率。本文研究整体上达到了设计预期,为医疗大数据领域区块链跨链技术的实际应用落地提供了思路。

关键词： 可验证凭证   分布式认证   同态加密   零知识证明   智能合约  

摘要： 面对庞大的数据共享需求,如何鼓励具有不同功能属性的参与方积极投入到数据共享并挖掘数据的潜在价值是一个重要的挑战。由于传统的集中式数据存储方式已经逐渐不能满足数据共享的需求,去中心化数据共享模式成为了一种更好的选择。基于多接入边缘计算的数据服务提供商(Multi-access edge computing based Data Service Providers,MDSP)将其数据资源、计算资源和网络资源部署在靠近数据需求方(Data Requester,DR)的边缘计算设备上,能够更快地响应DR的需求并为其提供高效服务。但不可信的DR可能使用虚假凭据、伪造的证书等违法访问并滥用资源,甚至会泄露隐私数据,威胁MDSP内部安全。此外,由于缺乏有效监管机制,各方对数据共享持谨慎态度,限制了数据共享的发展。为了克服这些障碍,各方应该加强合作、建立有效的监管和隐私保护机制,以推动数据价值最大化。 为了解决上述问题,本文着重从两个方面入手。一是规范数据共享中不可信参与方的行为,同时保护各方身份和敏感信息的隐私。二是根据DR的需求和MDSP的潜在奖励,激励其高效参与数据共享,以确保数据共享的高性能和低资源消耗。具体工作如下: (1)为了解决去中心化数据共享模式下可能存在的不可信访问,本文提出了一个基于分布式认证的可监管隐私友好数据共享方案DeAuth。DeAuth利用分布式认证技术和区块链技术有效防止身份泄露和信息篡改,进一步保护数据的完整性和真实性,达到可监管和隐私保护的目的。通过分布式数字身份实现了实体身份的自主管控,并且使用非同质化通证保障了数据财产的完整性和机密性。同时,零知识证明算法和与签名算法结合实现消息的完整性、真实性,以及服务所需基于属性可验证凭证的正确性,确保只有经过授权的实体才能访问敏感数据。安全性分析和性能分析表明,在互信互认、安全可靠、隐私保护和轻量高效四个方面,DeAuth相比其他相关方案都具有显著优势。 (2)为了进一步促进多源异构数据的流通和利用,本文提出了一个基于激励机制的可监管隐私友好数据共享方案IncenShare。IncenShare采用智能合约实现自适应的加密数据或数学模型的共享激励机制,定义资金的流转规则和对不当行为的惩罚,以鼓励经过DeAuth授权的各方积极参与数据共享活动。同时,通过同态加密技术实现对奖励值的聚合计算,其中奖励值的正确性证明具备零知识性,不泄露交易细节。安全分析和性能分析结果表明,IncenShare实现了隐私友好的多方积极共享,而且具有良好的性能,部署过程消耗较低的能量。

关键词： 区块链   以太坊   能源交易   用户身份管理   AMM  

摘要： 随着全球对可持续能源的关注和对微电网技术的广泛应用,传统的微电网电力交易模式在安全性、效率和公平性等方面暴露出一系列问题。与此同时,区块链技术以其去中心化、安全性和透明度等优势,为解决这些问题提供了新的可能性。本文针对当前微电网电力交易的挑战,提出了一种基于智能合约的新型能源交易系统。现有的研究在微电网电力交易方面取得了一定的成果,但仍存在数据隐私保护不足、中心化组织控制风险较高以及交易效率不佳等问题。本研究在对现有研究进行深入分析的基础上,提出了两个关键技术方案:基于区块链的身份认证机制和基于智能合约的新型能源交易方法。在身份认证方面,本文采用基于属性的加密(CP-ABE)技术、IPFS(InterPlanetary File System)和智能合约,确保用户隐私不泄露,同时实现了高度安全的身份注册、授权和撤销流程。通过对隐私性和不可伪造性的分析,证明了本方案具有较高的安全性。在新型能源交易方面,本文提出了一种基于恒定函数自动做市商算法(AMM)的交易方案。该方案利用区块链技术和智能合约实现去中心化的交易过程,降低操控和滥用风险。恒定函数自动做市商算法能够实时计算出买卖价格,提高交易效率。此外,这一方法具有良好的可扩展性和安全性,有助于满足微电网规模和用户数量的增长需求。本文所提出的基于智能合约的新型能源交易系统,充分利用了区块链技术、基于属性的加密技术和恒定函数自动做市商算法的优势。在安全性、交易效率、可扩展性和公平性等方面具有显著优势,填补了现有研究的不足。通过本文的创新性设计,为微电网和可再生能源领域的发展提供了新的解决方案。

关键词： 数字人民币   货币之债   占有即所有   智能合约   债权物权化  

摘要： 自从货币诞生以来,货币的现实形态经历种种时代的变种,而货币之债的支付形式也产生种种的变化,作为私法中最常见也是最重要的交换标的。从贝壳、贵金属货币在发展出证券货币,随后转变为现在最常用的国家信用证券货币,其形态和法律定性各不相同。从传统民法角度而言,货币作为特殊动产,属于种类物、可消耗物,且作为具有高度替代性的种类物资产,货币还具有特殊的“占有即所有”规则。而在经济学上,货币的概念外延相较民法上需要实体的货币更加宽广,除开由央行实际发行的货币之外,一些债权在体现支付作用时也被认为属于货币。随着第三方电子支付普及,以及中本聪于2008年提出去中心化以区块链技术为核心的虚拟货币的出现,“货币表现为有体物仅为特殊现象”的说法被逐步证实,传统物权囿于其客体必须为有体物的限制,传统物权规则难以适用于新形态的货币。随着我国的法定数字货币——数字人民币发行,私法领域传统货币规则应当根据数字人民币的新形态做出相应调整。 本文第一章主要指出贵金属货币、记账货币、票据、第三方支付、加密数字货币等其特征均与其私法适用规则之间存有关联;从数字人民币的特征及运行模式入手分析,我国数字人民币系我国央行利用数字化形态与密码学技术发行法定记账数字货币,现实特性包括非实体、中心化记账以及自身背书性,本质属性类似于债权化物权,应参照适用公示债权所适用的私法规则。 第二章则主要认为数字人民币难以在传统物权规则下设立物权,且数字人民币在其权利变动时难以完美适用传统物权以交付作为权利变动节点之规则、数字人民币不应适用传统货币“占有即所有”之规则;数字人民币与民法典下虚拟财产规则之间的关系不明且数字人民币的法偿性难以在现有规则下实现;数字人民币所带来的智能合约技术将冲击传统债权体系。 第三章则是笔者针对第二章中所提到的问题,认为应于立法层面确立数字人民币物权化之债权的私法定性,以实际控制能力为基准确立其权利变动规则,为参照善意取得制度预留适当立法空间,突破传统“占有即所有”货币规则对数字人民币的适用。在立法形式上,应明确民法典虚拟财产规则对数字人民币的适用,完善《中国人民银行法》与《人民币管理条例》与民法典虚拟财产规则的规范对接。此外,还应限制数字人民币法偿性范围,适当设置数字人民币系统内智能合约规则立法空间。

关键词： 区块链技术   智能合约   双链架构   边缘计算   生鲜农产品供应链  

摘要： 随着食品安全事故频繁发生和人们对生鲜农产品品质的追求不断提高,保证优质的生鲜农产品供应链至关重要。本研究利用区块链技术的去中心化特性来解决生鲜农产品供应链中的痛点问题,包括溯源难、交易成本高、监管难、供应环节不透明等。本研究主要做了以下贡献:(1)分析当前已有生鲜农产品供应链系统的不足之处,并对关键参与者和信息进行了分析和梳理。设计一个满足市场需求和用户需要的生鲜农产品供应链系统方案。该方案引入了边缘计算来解决生鲜农产品供应链中的负载大、查询速度慢和隐私数据保护等问题,从而提高了区块链系统性能和实时识别、定位和跟踪农产品状态的能力,为生鲜农产品的生产、流通和销售提供更多的支持和安全保障。(2)通过对区块链技术进行分析,设计了最新颖的双链架构的生鲜农产品供应链系统模型,该模型采用两条链分别用于产品详细溯源信息监管和产品交易控制执行,有效解决了传统农产品供应链架构存在的问题,实现了溯源监管和信息交互安全,对于交易信息,采用分布式账本技术进行存储到交易链上,实现信息交互的安全隐私保护,避免了信息被恶意篡改的风险。产品信息链上存储产品从生产到售出的溯源信息,进行全链路的溯源监管,确保数据不会被随意篡改。该模型不仅实现了生鲜农产品供应链中的可追溯性、高透明性和信息共享,又能很好的保证企业的隐私安全。相对于其他基于区块链的供应链系统,该系统供应链各环节的节点间数据交互性更好,交易更可靠,且有效提高生鲜农产品的溯源质量和监管效率。并使用Hyperledger Caliper工具,测试该交易系统的吞吐量和传输时延等指标,验证该双链架构的系统模型的优越性。(3)基于Hyperledger Fabric搭建区块链开发环境,使用Go语言开发实现生鲜农产品供应链系统,实现了生鲜农产品的信息溯源和交易支持过程,并通过一个运输提案的案例,更好地可视化系统模型中的区块链网络交易流程。实验结果表明,系统在保证信息安全的基础上具有完备的交易功能和良好的运行效率,并使用docker技术对系统的性能进行了测试,验证该系统模型下的生鲜农产品供应链系统,具备良好的性能,且在透明可追溯、信息共享、调度的实时控制及供应链各环节交互性等方面具有突出优势。

关键词： 区块链   智能合约   V2G网络   隐私保护   公平支付  

摘要： 随着新能源汽车的快速普及,汽车接入电网(Vehicle-to-Grid,V2G)得到了广泛的关注。作为智能电网体系中的重要一环,V2G网络允许能源和信息在电动汽车和智能电网之间的双向流动,以缓解可再生能源接入电网造成的波动。然而,在电动汽车和智能电网进行通信时,车辆位置、电池使用状况、用户身份和交易金额等敏感信息存在泄漏的风险,对用户的隐私安全带来潜在威胁。现有的V2G网络隐私保护方案中通常采用可信第三方(Trusted Third Party,TTP)作为支付系统,但TTP在服务过程中有可能违规收集用户信息,损害用户的利益。并且现有的方案侧重于用户注册和认证过程中的隐私保护研究,如何保障交易过程中的公平性仍是亟待解决的问题。针对以上问题,本文对V2G网络中的隐私保护和公平支付开展研究,具体的工作成果如下:1.基于UTXO(Unspent Transaction Output)模型和时间承诺的V2G网络隐私保护公平支付方案。方案采用基于UTXO模型的区块链作为底层的支付平台,利用基于比特币的时间的承诺(Bitcoin-based Timed Commitment Scheme)来保障电动汽车和智能电网交易过程中的公平性。针对传统的时间承诺方案缺乏隐私保护的机制,方案利用零知识证明和密码学承诺来隐藏双方交易过程中的敏感信息。安全性分析表明,该方案在通用可组合框架(Universally Composable,UC)下满足既定的安全目标。进一步的实验分析也表明,方案具有一定的实用性。2.基于账户模型和智能合约的V2G网络隐私保护和公平支付方案。考虑到物联网环境中设备计算资源有限,方案将比较耗时的密码学计算放在智能电网一侧进行,减轻了电动汽车的计算负担。为了加快交易的处理速度和减少智能合约执行所需的中间费用,方案将交易流程放在链下进行,服务提供方(电动汽车或智能电网)只需在交易完成时向智能合约提交密码学凭证来获取相应的报酬。同时方案采用惩罚和commit-and-claim机制保障用户的公平性。由于区块链和智能合约公开透明的特点,方案利用高效的零知识证明和非对称加密隐藏用户的真实身份和交易金额,在效率和隐私性之间做出了平衡。本文给出了UC模型下的安全性分析,以及和相关方案的性能比较,表明该方案具备更强的实用性和更高的效率。

关键词： 预售资金托管系统   区块链   安全校验   智能合约  

摘要： 为了加强对房地产市场的监管,有效降低预售商品房交付风险,常州市房地产预售资金由正泰公司进行托管,并按照工程形象建设进度,分节点支付给房地产开发商。为此,正泰公司开发了商品房预售资金第三方托管系统支撑该业务。该托管系统基于中心化数据库设计和实现,在使用过程中遭遇了“异常数据检测难、异常业务追溯难、审计真实性低及实时性弱、对账繁琐易出错”等系列痛点。针对这些痛点,基于区块链技术设计了一个独立于原托管系统的数据安全应用,并借助它对原系统进行“微改造”。这种改造避免了对原业务逻辑与数据库的重新设计与实现,代价较小、实施简易。而且,设计的数据安全应用提供了独立于托管系统的数据校验功能,增强了关键计算数据的安全。经验证“,微改造”方案可以有效解决托管系统中的痛点,进一步增强房地产交易资金的安全性。

关键词： 区块链   物联网   访问控制   智能合约   数据安全  

摘要： 基于传统“中心化”的访问控制技术已经无法保证当前物联网环境中私有数据访问控制的安全性问题。以基于属性的访问控制(ABAC,attribute-based access control)模型为基础,提出了一种基于区块链的物联网访问控制框架和私有数据访问控制模型。首先,对访问控制的基本框架与流程进行了详细的阐述与分析,并提出了可审计的访问控制模型,通过存储在区块链网络中的请求、响应和访问记录,对私有数据的访问控制策略进行系统管理;接着,提出了一种基于区块链技术的可审计访问控制系统,可以在物联网中提供分布式、细粒度和动态性的访问控制管理,实现了对数据的有效管理和可审计访问,并采用基于智能合约的访问控制方法实现对物联网资源全程透明、可追溯、自动化的访问控制。最后,通过仿真实验和性能测试验证了该访问控制模型和系统的有效性和安全性。