关键词： 区块链票据   票据法   区块链   智能合约  

摘要： 随着电子信息技术的快速发展,票据这一传统金融工具在数字技术的推动下发生结构性和功能性的革新,票据伪造、票据变造、流通性弱、审查成本高等隐患在纸质票据的使用过程中逐渐暴露,电子信息技术迅速发展促使纸质票据随着科技的日益精进在电子化的道路上摸索前行,尤其是在2008年区块链被用于比特币的发行后,区块链技术受到国际社会的广泛关注,此后拉开了区块链与传统社会中各种行业相互交融的进程,加密货币与区块链票据是金融领域与区块链技术结合发展的产物。区块链票据的诞生的源动力来自于现代商业对于更高效便捷的金融工具需求,票据业务在区块链技术的加持下具有比传统票据更强的流通性与安全性,但同时,区块链技术中所采用的非对称加密技术、分布式记账模式、智能合约等应用改变了票据行为的外观,使得区块链票据的形成方式与传统票据相比出现了明显区块链化的特征。这些特征通过票据权利和票据行为表现出来,也正是这些特征导致了区块链票据与传统票据在《票据法》适用上的差异,同时引发了学界关于区块链票据是否仍属于“票据”的疑惑。非对称加密技术采用完全数字化的密钥对进行身份识别,《票据法》与《电子签名法》均未涉及此类电子签章的形式,因而无法对其进行直接调整;区块链上的交易数据通过分布式记账方式在各节点的账簿中以记账的方式进行,区块链票据的流转方式从传统的“交付”转变为“登记”,原件规则同样无法从分布式记账方式中得到解释;智能合约的应用可谓是区块链数字资产便捷性最大的因素,也是广受区块链革命支持者所吹捧的应用之一,然而智能合约的采用却与票据提示承兑及承兑规则产生直接适用的障碍。以上种种问题,都需要在区块链发展的过程中进行解决。本文主体部分共分为四章,各章间按主体分析、可行性分析、障碍分析及解决建议的逻辑关系层层递进。首先,对区块链票据的法律性质进行界定,确定区块链票据符合《票据法》上“票据”的概念;其次,从区块链票据的法律价值及区块链规则的缺陷分析区块链票据适用《票据法》的可行性;再次,由区块链票据的特征引申出其适用《票据法》上相关规则时的障碍,并分析区块链票据在该规则上的具体表现形式;最后通过对票据规则进行价值阐释,结合区块链票据的特殊性提出变通适用的建议。各章梗概内容如下:第一章“区块链票据的法律性质”。票据概念从法律及学理上有不同的阐释方法,区块链票据与法律和学理上的“票据”概念一一契合,又由于区块链票据是区块链技术对电子票据进行创新的产物,区块链票据在信息层面和货币层面均表现出票据创新的发展趋势,并与其他支付方式相区别。第二章“区块链票据适用《票据法》的可行性”。区块链票据具有票据的法律性质,其能否适用《票据法》还需从《票据法》本身所要实现的法律价值及立法目的出发进行讨论,区块链规则的缺陷同样需要从《票据法》上寻求完善方法。第三章“区块链票据适用《票据法》的障碍”。虽然区块链票据在法律及学理上均契合《票据法》上的“票据”概念,但由于其表现出明显的区块链化特征,在适用签章规则、票据转移规则及提示承兑、承兑规则时将出现一定的障碍。第四章“《票据法》对区块链票据的变通适用”。通过对区块链票据本质与特殊性的分析,结合《票据法》的核心价值,针对第三章中区块链票据适用票据规则时产生的障碍,对票据规则如何变通适用于区块链票据提出相应的建议。

关键词： 河豚供应链   区块链   溯源效率   智能合约  

摘要： 河豚鱼长期以来是消费者餐桌上的一种特殊水产品,因其本身含有致命的河豚毒素,且近年来错误食用河豚致人中毒甚至死亡的事件频频发生,所以国家对河豚的食用安全进行了严格的管控。国家严禁买卖野生河豚,对于养殖、加工河豚的厂商都需要进行备案,并且所有河豚水产品都需要有明显的可溯源标识才可以在市场上流通。传统的溯源模型因为其防篡改性弱、中心化、信息泄露等问题,导致不适用于河豚水产品溯源。区块链技术是一种去中心化的存储架构,其特性是数据一旦上链就不可篡改。近些年来区块链常被国内外学者用于各类农产品供应链溯源模型中,相比于传统溯源模型,区块链技术大大提高了溯源模型的安全性和数据存储的冗余性。但是区块链溯源技术牺牲了部分效率来保证数据安全性,目前的区块链溯源模型大多是单链模型,在单链溯源模型中,需要多次遍历区块链中的区块来获取各环节数据,导致了溯源查询效率非常低,同时单链结构仍然存在着信息孤岛等问题。这些问题限制了区块链在河豚供应链溯源中的应用。为了解决上述问题,本文以河豚供应链为研究对象,针对河豚供应链环节复杂、监管要求高以及溯源系统信息传递繁杂、数据查询效率低的问题。本文以提高河豚溯源查询效率和安全性为目的,建立了基于区块链技术的一种新型河豚供应链溯源优化模型,并搭建相应系统。主要研究内容如下:(1)针对传统溯源模型存在的问题,从溯源角度对河豚供应链信息进行分析,划分河豚溯源和河豚流通的信息流,整理并提取供应链各业务环节溯源码信息和产品信息,以便后续将区块链技术引入到溯源模型,对河豚供应链进行可信溯源优化研究。(2)基于区块链溯源模型的现状,对区块链溯源的效率问题进行探讨,针对单链溯源模型中查询效率低下问题。提出基于区块链技术建立河豚供应链可信溯源优化模型架构,设计多链的存储模式和快速查询流程并制定相应的智能合约。使用Hyperledger Fabric作为区块链网络底层架构,将多链架构引入溯源模型。针对河豚供应链信息建立河豚供应链可信溯源优化模型架构,设计主链+子链的多链存储模式,建立多链模型快速查询流程。通过构建溯源码与子链交易地址的映射关系,在主链中存储映射关系,在子链中存储产品溯源信息,最后制定相应的智能合约来实现上链、查询、验证等功能。(3)基于江苏某河豚生产企业的实际需求,设计并实现了基于区块链多链技术的河豚供应链溯源优化系统。构建系统架构,设计相应功能,通过搭建多个区块链网络节点,对河豚养殖、加工、仓储、运输、销售的各个阶段实现全供应链监管。在应用后,溯源流程的溯源效率大大提升,且信息传递安全性得到保证,溯源信息的防篡改能力得到有效保障。(4)将本文提出的多链溯源优化模型与传统的单链溯源模型进行对比实验,使用Caliper性能测试工具测试性能,设计多节点实验。结果表明,在数据记录条数大于1000条后,本文模型查询效率将高于单链溯源模型,在10000条数据记录上链后,本模型较传统单链模型查询效率提高约92.9%。在背书吞吐量和端到端吞吐量两个指标上,两种模型的实验差距不大。针对多节点不同情况,实验显示随着节点数的增加,两种方式查询时间都会缩短,并且多链查询时间都会小于单链查询时间。从测试结果可以看出与传统的单链存储模型相比,在数据量较多时,多链存储模型可以大大提升查询效率,并且对吞吐量影响较小。综上所述,本文通过分析河豚供应链业务,设计智能合约,建立基于区块链的河豚供应链模型,并通过对比实验来验证模型的性能。将提出的模型应用于河豚行业搭建河豚溯源系统,从而提高溯源效率和安全性。本文提出的模型可以应用到河豚行业从而提高溯源效率和安全性,为河豚行业提供一个防篡改,查询效率高的模型。

关键词： 区块链   高校数字教育资源共享   共识算法   智能合约   去中心化应用  

摘要： 高校数字教育资源的共建共享,在促进我国教育信息化的发展过程中起着极其关键的作用。为了促进我国信息技术与教育教学进一步的融合,“区块链+教育”已成为推进教育信息化2.0时代不可或缺的一部分。在此背景下加强高校高质量、个性化教学科研的共享,对数字化教育资源服务体系的建立具有深刻的意义。然而在当今信息化社会中,现有的教学资源平台存在数据安全存储得不到保障、盗版现象严重、用户共享积极性低等问题。因此本文结合区块链的优势,设计了基于区块链的高校数字教育资源共享模型,并对共识算法进行优化,采用FISCO BCOS对系统进行开发,并结合星际文件系统(Inter Planetary File System,IPFS)进行数据存储,保证了数据的共享安全,同时也降低了区块链存储大文件时的消耗,本文主要研究内容如下。(1)设计了基于区块链的高校数字教育资源共享模型。本文模型在高校数字教育资源共享、安全传输方面进行优化设计,通过区块链、IPFS实现了数据的云存储。通过区块链来存储资源操作记录、用户信息、源文件哈希值来确定知识产权所属,采用智能合约来实现知识产权的自动存证。将源文件存储到IPFS中可以最大程度的保证源文件的安全;进一步设计了资源共享、学习激励模块,提高用户参与积极性,通过智能合约实现激励机制的自动执行,可有效提高积分的真实性和资源质量。(2)对实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)进行了改进。为了提高在教育联盟内共识的效率,本文在节点可信度较高的教育场景中对算法进行了优化,首先通过积分分级制度对主节点选取和共识节点选取进行改进,然后针对传统算法的一致性协议进行优化,并对算法在该应用场景的安全性进行了分析、并对改进后算法时延、吞吐量通信量进行了测试。(3)高校数字教育资源共享智能合约研究。基于区块链智能合约技术并结合IPFS构建一个高校教育资源共享系统,通过构建高校数字教育资源共享模型、激励机制模型以及资源共享智能合约,为教育教学资源提供一个安全、高效可追溯的平台,使得资源上传者和学习者的权力得到应有的保障,进而为资源上传者的知识产权提供存证,当共享资源出现知识产权问题时可提供证明。(4)基于区块链的高校数字教育资源共享系统实现。通过FISCO BCOS平台对系统进行开发与设计,实现了教育资源的共建共享,根据自身权限不同可实现对数字教育资源的不同操作。使用Solidity语言进行智能合约的开发,并将智能合约部署到WEBASE中,大大提高了开发效率。最后采用Hyperledger Caliper对系统性能进行测试,测试结果表明本文设计的系统满足提出的功能性和非功能性需求。利用区块链的技术优势将高校数字化教育资源的共享模式进行重构,对进一步推动区块链技术应用于教育教学领域具有一定的现实意义。

关键词： 需求响应   博弈定价   区块链技术   智能合约   多能源交易  

摘要： 在开放市场和能源互联新形势下,能源系统的参与主体越来越多元化,分布式新能源的供电具有个体趋利特性、输出功率不确定性以及高并发性,交易过程中的公平性、安全性与实效性引起人们的重点关注。针对本地大化工产业区的电力需求冲击性大、瞬间快速平稳响应等特点,融合区块链的去中心化、安全透明、难篡改等特性与化工区多主体能源交易机制,解决分布式新能源交易需求响应问题及软件平台十分必要。 本文综合需求响应、博弈论以及区块链技术设计了基于区块链的分布式多能源电力需求响应交易方案,所有参与者都是为了获得最佳己方收益,电网公司由需求响应主从博弈模型计算得出发布电价,化工区用电用户根据电价来调整自身用电行为,在满足自身用电需求量的同时,实现用电成本最低的目标。为了实现电网公司和分布式新能源功率互济,两者进行相连,双方根据自身发电信息、用电信息以及实现自身效益的最大化选择出售己方电能或者购买对方电能。上述流程可用智能合约完对应的流程,多通道设计能实现不同场景数据的隔离和保密,所有计量数据上链进一步保证了计量数据的可靠性、可追溯性,智能合约能够确保市场参与方所有人的公平性。在充值和结算环节,由电网公司统一接口进行充值,结算时回收链上账户内的代币后,再向绑定银行卡支付。 通过虚拟机环境测试,本平台具有公开透明、数据难以篡改及交易可溯源等特点,实现多能源融合入网并安全运行,即可实现电能交易操作,又能够有效地在高峰和低谷时段调整用户用电行为,从而达到削峰、填谷、错峰的效果。

关键词： 区块链   数据隐私保护   访问控制   数据共享   智能合约  

摘要： 随着信息数字化的发展,医疗领域迎来了医疗信息化时代。医疗健康数据因其内容的敏感性及科研潜力,已被视为颇具价值和可交易的数字资产。传统的医疗健康数据通过本地数据库或云端存储数据,并由不同的机构以集中的方式管理和共享数据,存在数据管理权限混乱、用户无法自主掌控数据及共享积极性不足等问题,已无法满足当前医疗环境需求。而区块链技术以其分散性、非篡改性、匿名性、可追溯性、安全性和可信度、可编程性和集体维护等特点,在有效共享医疗健康数据的同时,提供了细粒度访问控制的可行性。因此,研究基于区块链的医疗健康数据共享隐私保护技术具有重要意义。本文主要研究工作包括:(1)介绍了基于区块链的医疗健康数据共享隐私保护技术的研究背景及研究意义,分别从安全共享和隐私保护的角度分析当前国内外研究现状,概括了密码学基础、区块链技术、双线性映射、基于属性加密的访问控制以及可搜索加密等相关理论与技术。(2)针对现有医疗健康数据共享场景下,共享流程繁琐且效率较低,信息泄露和公平支付问题,提出一种基于智能合约和动态定价的医疗健康数据安全共享技术方案。通过设计两种医疗健康数据共享的场景,利用智能合约实现数据的安全共享和仲裁纠纷解决。同时提出基于共享意愿和购买意愿的数据动态定价策略,分别对不同场景下的数据提供者给予公平的隐私补偿。通过设计数据交易的仿真模型,与相关方案进行对比分析并分析不同参数对定价收敛的影响情况。同时,从智能合约执行成本与执行效率、数据完整性、共享保密性、隐私漏洞等方面对该方案进行分析。(3)针对当前访问控制中用户失去对数据绝对控制等问题,提出一种基于区块链和信誉评估的细粒度访问控制技术方案。在IPFS分布式网络中存储加密的医疗健康数据,利用智能合约将包括解密密钥和存储地址的密文信息发布到区块链上。通过为访问用户分配密钥,并动态赋予用户属性权限,只有满足信誉阈值和属性符合访问策略的访问用户才能下载和解密数据。同时利用改进智能合约存储方法存储链上数据。构建EOS区块链进行模拟实验,对方案不同阶段的计算开销进行分析。同时,对改进前后的存储开销进行比较分析。本文创新之处包括:(1)提出一种基于智能合约和动态定价的医疗健康数据安全共享技术方案。该方案将医疗健康数据进行链外分布式存储,通过智能合约实现自动的数据公平交付和数据争议解决;利用智能合约将下载令牌发布到区块链上,实现数据共享的时效性;利用基于共享意愿和购买意愿的数据动态定价策略,实现动态环境下数据共享的合理性和稳定性;利用公平的隐私补偿机制,以激励医疗健康数据的共享积极性。安全性分析和对比实验表明,该方案在保证数据安全性的同时,共享成本具有明显优势,且随着参数k的减少,最快能在5次共享交互中实现价格收敛。适用于在缺乏可信的环境下,实现安全、灵活和高效的分布式医疗健康数据共享。(2)提出一种基于区块链和信誉评估的细粒度访问控制技术方案。该方案对原始数据进行加密并将其存储在IPFS分布式网络上,利用智能合约将经过CP-ABE加密的解密密钥和对应的哈希地址存储在区块链上,实现分布式的访问控制;利用用户属性生成密文关键字索引,实现了访问用户在检索时的隐私保护;采用信誉评估计算用户的信誉值,促进用户间积极交互以降低作恶动机风险;此外,在数据上传阶段,改进智能合约的数据存储方法,提升链上存储效益,缩减存储执行开销。仿真实验与相关对比分析表明,随着用户的增多计算时间开销变化维持在稳定可接受的区间,同时智能合约的存储开销随着数据量增大,成本降低更为明显,适用于在动态的环境下,实现动态属性权限撤销和细粒度访问控制。

关键词： 健康医疗数据共享   激励机制   区块链   访问控制   属性加密   智能合约  

摘要： 在大数据时代，健康医疗数据共享无论是对医疗机构正常管理运营，疾病有效治疗，还是对新药研发都是非常重要的基础。但在健康医疗数据共享过程中仍然存在一些问题，导致现阶段数据共享程度不高，各机构间存在“数据孤岛”，不利于健康医疗事业发展。首先，健康医疗数据共享对数据提供方(医疗机构和患者)的回报有限，而现有的健康医疗数据共享方案中又缺乏有效的激励机制，导致数据提供方共享积极性低;其次，一般医疗机构在共享数据时访问控制粒度较粗，未考虑到对数据进行分级共享，导致共享灵活性低，患者参与意愿降低;最后，集中式健康医疗数据共享平台存在平台恶意修改共享信息或平台被攻击导致数据泄露等风险，无法在各共享方之间建立信任。　　针对健康医疗数据共享中存在的上述问题，本文将开展关于健康医疗数据共享及激励方法研究，主要贡献如下:　　1.提出一种基于属性加密的健康医疗数据分级访问控制算法。首先，针对现有健康医疗数据共享过程中出现的未对数据进行分级保护，访问控制粒度粗的问题，提出按照敏感度对健康医疗数据分级，使用基于属性的加密算法对不同级别数据实施不同访问控制策略。然后，针对基于属性的加密算法存在的计算效率低和密钥托管问题，提出使用合并访问控制树，结合对称加密等方法，提升算法性能，使用多授权中心解决密钥托管问题。最后，从安全性和性能两个方面对该算法进行对比分析。　　2.提出一种基于智能合约的健康医疗数据共享激励机制。针对数据提供方在健康医疗数据共享中收益不高问题，提出在数据共享中加入激励机制，首先，根据健康医疗数据共享特点建立共享激励模型，使用演化博弈理论对模型进行分析得出激励策略，通过仿真模拟方式验证激励策略的正确性和有效性。最后，设计使用智能合约实现激励机制，确保激励机制的透明性和强制性。　　3.提出一种基于区块链的健康医疗数据共享方案。针对集中式共享平台存在的中心化信任问题，设计了基于区块链的健康医疗数据共享模式。首先，设计智能合约实现共享流程，使用区块链存储数据共享记录，确保数据提供方在数据共享中的知情权和控制权:然后，采用分级访问控制和激励机制，增强数据共享的安全性并提供激励;最后，对数据共享方案原型系统进行实现和分析，验证了方案的安全性和可行性。

关键词： 电力数据   数据共享   区块链   智能合约   同态加密  

摘要： 电力数据是推动电力行业发展的重要元素,电力数据的安全共享流动有利于促进电力数据资产的价值挖掘。区块链的去信任、防篡改等特点与电力数据的管理要求相吻合,解决了存证留痕,数据确权和跟踪管理等难题,在电力数据的数字资产管理中具有极大的应用前景。电力数据交易共享有仅共享原始数据运算分析结果的需求,有利于杜绝数据泄露,保护数据提供方的权益,又可以提供合理的价格给需求方。因此需要区块链数据共享体系提供一种数据计算服务,可以将原始数据的运算分析结果进行交易共享。若数据是以明文形式提交在区块链平台中,则在通信或节点存储环节有数据泄露风险,可知区块链数据交易体系亟需增加一种隐私安全的数据计算服务。本文提出了一种基于同态加密智能合约的电力数据安全共享方案,并使用Fabric超级账本框架实现了该共享体系。智能合约定义的数据计算服务在受保护的Docker容器中进行,实现可信任的数据计算环境;使用同态加密算法解决数据泄露风险,并对不同隐私保护需求的同态加密计算流程进行设计。为了提高计算效率而需要对每种计算服务去开发特定优化的同态加密算法,本文探讨了一种算法的选取方法,以实现聚合加法计算功能为例,Paillier和整数向量同态算法在加密和计算效率上都比CKKS算法有量级优异,所以前两种算法更适合实现聚合加法计算功能。最后,本文完成了电力数据安全共享原型系统的设计与实现,结构上使用BS架构,功能上着重选择对个别字段的隐私数据进行同态加密,牺牲该字段一定程度的计算效率而换取隐私保障。详述业务链码内容,实现发送请求、审阅请求、数据计算、读取报告四个主要事务功能。在Ubuntu上搭建了数据安全共享系统,使用Caliper区块链测试框架测试了系统共享操作性能,四个功能事务秒级测试性能说明方案具有可用性,但数据计算事务不适合高并发场景。本文工作有效解决了共享交易数据计算结果的需求,保证了电力数据在共享流程中的隐私安全。

关键词： 区块链   智能合约   司法链   司法应用  

摘要： 随着互联网时代的发展,在司法实践中的证据、审理形式、诉讼环节等方面,区块链技术应用于司法成为创新之举。智能合约以区块链为底层技术,本质上是一种旨在以智能化方式实现合同流程的协议。通过计算机程序将合同编译成代码,一旦触发预设条件,便启动链上自动化运行。智能合约具有去中心化、不可篡改、自动履行等特性,但由于处于起步阶段,技术与司法相结合的尝试尚不成熟,仍存在诸多困境。在智能合约订立阶段,存在智能合约与传统合同的抵牾导致现行合同法律规范能否直接适用智能合约、智能合约无效认定、智能合约编译语言与合同用语冲突等问题。在智能合约自动履行阶段,存在智能合约自动履行特性与当事人合同权利之间的矛盾,且触发条件存在法律风险,履行过程中也会产生履行错误。当智能合约履行失败后,仍存在不能有效解决纠纷的情形,面临难以追究当事人的违约责任、当事人行使抗辩权受限、与司法智能审理环节衔接不畅的问题。针对智能合约订立阶段存在的问题,提出将智能合约纳入合同法体系内进行规制,并在相关立法和标准中明确规定建立智能合约合法性和安全性审查机制,针对语言编译冲突的问题提出开发专门语言系统的应对建议。对于自动履行阶段存在的问题,提出应探索智能合约变更、解除机制;明确规定智能合约触发条件的跟踪审核机制;明确因不同主体造成履行错误的法律责任承担。最后,针对智能合约违约救济问题,提出完善违约责任制度、完备抗辩权行使机制,并提出在多元纠纷解决机制下探索建立适用于智能合约的在线纠纷解决机制。

关键词： 以太坊   智能合约   漏洞检测   图神经网络   抽象语义图  

摘要： 随着以太坊的快速发展,在该平台上部署的智能合约越来越多,而近年来不断曝出的智能合约漏洞致使以太坊投资者蒙受巨大的经济损失。智能合约一旦部署上链就无法修改,这种特性使得合约部署前的漏洞检测成为保障其安全的重要手段。现有的检测方法仍存在一系列的问题:传统方法依赖于专家规则,自动化程度较低且难以应用到大规模检测;基于机器学习的方法未能充分利用智能合约丰富的结构信息,导致检测结果的漏报率与误报率较高。为解决现有研究工作中难以利用智能合约中结构信息的问题,本文构建了一种能够表征智能合约的图中间表示形式,并将其与图神经网络技术相结合,提出了基于图匹配神经网络的智能合约漏洞检测方法。本文主要研究工作如下:(1)为检测可获得源代码的智能合约中存在的漏洞,本文提出了一种面向智能合约源代码的图匹配神经网络漏洞检测方法。为利用智能合约源代码中的语法与语义信息,本文构建了一种能够充分表征智能合约源代码语法和语义信息的抽象语义图结构。首先,从源代码解析出抽象语法树,在抽象语法树的基础上构建控制流图和数据流图;其次,将抽象语法树、控制流图和数据流图结合生成抽象语义图;最后,为了充分使用抽象语义图中结构信息并实现自动化漏洞检测,使用自然语言模型将抽象语义图转化为图结构向量,并采用图匹配神经网络对智能合约进行检测。实验结果表明,本文提出的面向源代码的智能合约漏洞检测方法相比于现有面向源代码的漏洞检测方法(Slither、Smart Check和DR-GCN)F1分数平均提高了10%到15%。(2)以太坊中智能合约也会以字节码形式发布,本文针对此将上述方法进一步扩展到面向字节码的漏洞检测场景。为利用智能合约字节码中丰富的结构信息,本文基于字节码特性提出了一种表征智能合约字节码的抽象语义图结构。首先,将字节码反汇编为操作码,并根据操作码指令的语义将操作码划分成基本块;其次,模拟以太坊虚拟机执行操作码来构建基本块之间的控制流,并对操作码进行语义上的规范化从而生成面向字节码的抽象语义图;最后,采用图匹配神经网络来检测智能合约字节码中存在的漏洞。实验结果表明,本文提出的面向字节码的智能合约漏洞检测方法相较于现有面向字节码的漏洞检测方法(Oyente、Securify和Contract Fuzzer)F1分数平均提升14%到20%。(3)在提出的面向源代码和字节码的图匹配神经网络漏洞检测方法的基础上,本文设计并实现了一个可视化的智能合约漏洞检测系统,对系统的整体架构进行了介绍,并对系统各个模块划分和相关重要算法进行了说明。为了评估本文构建的智能合约漏洞检测系统在真实智能合约环境中漏洞检测效果,对部署在以太坊的智能合约进行了检测,并且对检测结果进行了人工分析,实验结果表明本文提出的漏洞检测系统能够提升9%到20%的漏洞检测准确率。

关键词： 区块链   可扩展性   共识算法   吞吐量   智能合约  

摘要： 区块链作为一种分布式账本,由于其去中心化、去信任和不可篡改等特点,被广泛应用于金融、科技、政务民生等领域,成为当前研究的热点之一。然而,由于其分布式的特点,区块链系统可扩展性较差。针对此问题,学者们提出了基于分片方法的区块链可扩展方案,但这些工作存在如下问题:(1)多数基于工作量证明算法(Proof of Work,Po W)的区块链可扩展分片方案对节点算力要求较高,吞吐量较低;(2)基于分片技术的区块链系统,处理跨分片智能合约时需经过多方通信以保证原子性提交,交易效率较低。针对上述两个问题,本文设计了基于双层共识的区块链可扩展方案和执行与验证分离的跨分片智能合约处理方案,主要工作如下:(1)本文结合委托权益证明算法(Delegated Proof of Stake,DPo S)和改进的实用拜占庭容错协议(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)设计了双层共识算法。该算法利用可验证随机函数(Verifiable Random Functions,VRF)保证区块链分片过程的安全,同时采用BLS聚合签名优化PBFT算法的通信过程以提高共识效率。此外,本文提出了承诺-确认的跨分片交易处理协议,保证了整个系统交易的原子性。相较于其他方案,本文方案在吞吐量方面提升了20%左右。(2)本文在双层共识算法的基础上提出了执行与验证分离的跨分片智能合约处理方案。该方案通过设立执行委员会将智能合约的执行与验证过程分离开来,解决了执行智能合约代码时间过长的问题,提高了跨分片智能合约交易的效率。其次,本文分析了该方案在错误恢复、健壮性与活跃性三方面的安全优势。最后实验表明,本文方案显著提升了跨分片智能合约交易的效率并降低了交易延迟,单位时间交易量比其他方案高出30%左右。