关键词： 区块链   微网   多微网   共识算法   智能合约   可再生能源的不确定性   两阶段鲁棒优化  

摘要： 在人类历史长河中,能源一直扮演着推动社会进步和文明形态演进的重要角色。但是从工业文明以来,化石能源使用量的急剧上升导致地球的生态环境遭到严重破坏。同时,化石能源的过渡开采使得其面临资源枯竭的窘况。可再生能源因其具有低碳、清洁环保、可持续发展等特性,可以缓解环境污染和化石能源危机而成为未来能源发展的主要方向。可再生能源发电机组具有一定的空间分布特性和时间尺度上的出力不确定性,其不确定性出力会影响电力系统的安全运行,而微网技术能够使可再生能源在一定区域内就地消纳,有效地减少了电能在传输过程中的损耗,并且在区域内进行多微网功率交互是进一步提高可再生能源就地消纳率、降低不确定性对电力系统影响的有效手段。传统多微网功率交互采用集中式交易平台完成,然而集中式交易平台存在运维成本高、资金结转不及时、交易信息不透明等问题。而区块链技术具有的去中心化、公共信息公开透明、交易速度快、交易信息可追溯且不可篡改等优势,能够解决传统集中式交易中的诸多问题。因此区块链技术和电力行业具有较大的结合潜力。本文探究区块链技术在考虑可再生能源不确定性的微网和微网群中的应用策略。主要从区块链底层技术的改进方法、区块链智能合约的制定和去中心化的交易方案角度着手,针对区块链的底层技术进行了与电力系统的适配性改进,提出了更适用于电力系统鲁棒优化场景的鲁棒优化证明(Proof of Robust Optimization,Po RO)共识机制;并在多微网场景下,实现了基于区块链和智能合约技术的多微网安全去中心化电能交易,为区块链应用于电力系统提供新的思路。论文主要研究内容如下:(1)阐述了考虑可再生能源不确定性对电力系统优化调度的影响及意义。介绍了不确定性建模与求解方法的研究现状。通过介绍区块链技术的发展进程,阐述了区块链技术的主要思想和原理,并从电力行业区块链技术应用的角度回顾了国内外的相关研究。详细阐述了考虑可再生能源不确定性的能源区块链相关技术原理,首先介绍了区块链中的关键技术及其运行原理;其次介绍了能有效应对可再生能源不确定性问题的鲁棒优化理论,并对其两阶段建模和求解方法进行了概述。(2)针对传统区块链共识算法的缺点——潜在的高能耗无效计算问题,本文提出了Po RO共识机制,从网络层、合约层、共识层和数据层四个方面阐述了Po RO共识机制在微网能源区块链中的应用方案。首先在数据层中,创世区块记录了包含微网目标函数和全局约束的两阶段鲁棒优化调度模型;其次按照Po RO共识机制的共识过程,在共识阶段每个节点广播自己在当前时段的约束条件,其余节点接收后生成最终微网两阶段鲁棒调度模型;再次在合约层中,对微网两阶段鲁棒优化问题采取链下求解的方式,采用列和约束生成(column and constraint generation,C&CG)分解法、强对偶理论、大M法对问题进行迭代求解;然后在网络层中,节点将合约层迭代求解获得的最优决策变量乘子和对应的拉格朗日乘子打包成新区块广播到区块链网络中,其余节点接收后采用KKT条件判断新区块的有效性;最后,通过在微网能源区块链的不同时段场景中应用本论文所提共识算法验证了其有效性,并总结出微网鲁棒优化场景下应用以本论文所提共识算法运作的区块链技术的优势。(3)以区块链的分布式数据存储和点对点交易技术为基础,设计了多微网电能交易智能合约用以辅助微网制定调度计划以及交易策略。在多微网交易市场能量协调体系下,微网首先基于采用Po RO共识机制的能源区块链制定调度方案;其次在多微网区块链中调用交易市场判定智能合约确定市场交易模式;然后基于智能电表完成微网自适应定价并调用分布式交易智能合约完成交易匹配;最后把交易匹配结果作为单微网可调鲁棒优化的输入,并循环探索可行解。最终选出经济性较好的解作为微网在最恶劣分布式电源出力场景下的日前经济调度方案,并基于以太坊私有链Ganache平台完成微网间交易转账。通过算例验证了所提区块链辅助决策下微网日前鲁棒经济调度方法的有效性。

关键词： 区块链   智能合约   存储与索引   访问控制   代理重加密  

摘要： 区块链是一个去中心化的分布式账本,具有去中心化、数据不可篡改、数据透明可追溯等特性,与传统的中心化数据库相比,其具有不可比拟的优势。研究者利用区块链的特性,将区块链应用到其它领域。在研究者利用区块链解决其它领域问题时,忽视了区块链存在的问题。区块链本身查询能力不足,目前仅仅支持查询少数键值的查询,难以支撑区块链作为数据库的高效性。同时,由于区块链上数据是透明的,每个节点都可以访问区块链上的数据,因此,当用户利用区块链分享数据时,会造成用户数据的泄露。针对区块链查询效率低的问题,本文利用通用的数据索引技术,将其与区块链技术相结合,对区块链的查询性能进行改进。本文将数据从区块和交易中提取出来,为数据建立单独的索引,将B+树、Bitmap索引、key-value索引相结合,设计了一个双层索引,加快了对区块链内部数据的查询速度。本文利用B+树索引完成对交易内数据的整理与排序,减少了查询数据时的耗时。同时对数据类型分类,使用Bitmap查询数据类型,通过Bitmap与B+树的结合,进一步加快了数据查询的速度。最后,通过一个key-value完成对数据的流转过程进行查询。针对以上设计,本文编写了智能合约,并利用以太坊私有链对设计方案进行模拟,以及对设计方案的性能进行了测试,最后实验结果证明了索引的高效。针对区块链上数据泄露的问题,本文提出基于代理重加密与智能合约结合的方法实现数据的访问控制。鉴于区块链上存储数据代价较大,本文将数据对称加密后存储在IPFS存储系统中,将数据摘要以及对称加密密钥通过非对称加密存储在区块链中。这样既实现了区块链轻量存储,又避免中心化的存储。当数据拥有者需要分享数据时,数据拥有者对数据制定访问控制策略,代理服务器将数据进行代理重加密,数据访问者则可以通过重加密后的信息访问IPFS存储系统中的数据。为了解决设计方案存在的数据无管理的问题,本文在数据版本之间建立依赖,通过依赖追溯数据版本的变化,增加对数据版本的管理,最后的方案分析证明了设计方案的优势以及可行性。

关键词： 区块链   私募基金   信息共享   智能合约  

摘要： 私募机构是通过探索项目、成立私募基金、吸引投资人、促成项目成功、实现资产增值，来获取收益。一方面，私募基金把项目信息和投资人信息看作核心资产，在其价值得不到体现的情况下，不愿意与其他机构共享。另一方面，项目的探索和投资人的资质认证需要投入高昂的成本，对于规模大的项目，单个机构无法支撑，需要多个机构的投资人共同推动。这两个因素促使私募基金有共享项目信息和投资人信息的意愿。因此，在保证信息价值实现的前提下，实现信息的共享，是困扰私募基金行业发展的一个痛点。目前，私募机构为避免信息的泄漏，对信息采用中心化管理方式，没有一个高效的信息价值的形成机制，信息的真实性难以认证，成为阻碍信息共享的主要因素。　　为解决以上痛点，本文提出私募基金区块链信息共享方案，将区块链、智能合约和分布式IPFS技术作为底层基础实施架构，设计并实现私募基金区块链信息共享系统。本文的主要工作如下：　　（1）针对各参与方（私募机构、投资人、监管方）之间数据可信共享和安全问题，各参与方共同构建以太坊联盟链，为业务数据构建实体模型，抽象化为智能合约。所有业务数据在企业端统一通过硬件加密后全程使用区块链和IPFS存储和传递，实现信息的加密存储和授权共享。所有参与方共同承担维护联盟链的稳定运行，将联盟链区块摘要Hash、版本信息等相关数据追加至以太坊公有链，提高数据安全性和降低系统运行成本，便于数据的验证和虚假数据的溯源。　　（2）为提升联盟链的稳定性、促进各方实施信息共享、实现信息的增值化，机构之间通按照私募的实际业务场景，过智能合约对接，采用定制化激励方案，利用加密数字货币和贡献度作为后期共享交易的奖励和筹码，实现信息的资产化，促进信息的流通。　　（3）综合运用以太坊、智能合约、IPFS、RESTful、Metamask和RSA等技术进行系统架构的分层设计，实现系统的可视化操作。　　对系统的功能和稳定性、可用性测试，以响应结果和TPS、交易平均响应时间为评价指标进行分析，系统在高并发请求的情况下，总体交易的平均响应时间为0.3~1.8秒，对于正常的金融交易来说，响应时间可被用户接受;系统的可用性和稳定性均趋于平稳状态。实验结果表明，该方案的实施可满足基本需求。

关键词： 区块链   配电网抢修   调度规划   评价   极限梯度提升   神经网络   聚类   智能合约   共识算法  

摘要： 近年来电网公司将区块链技术纳入能源互联网技术框架,要求在多元业务创新应用上更快推进,同时随着配电网规模的扩大和社会用电负荷的增加,配电网发生故障的风险大大提高,对于故障抢修工作的研究显得愈发重要。区块链技术具有的去中心化和可追溯、防篡改的特点,对于有多种主体共同参与的配电网抢修场景尤为适用,同时对客户评价数据进行价值挖掘,也有利于电网公司改善用户体验。因此,基于区块链的抢修服务调度与评价系统,是当前亟待研究的关键问题。本文以抢修服务调度与评价系统为研究对象,依托配电网抢修数据,对配电网抢修的评价和调度问题展开研究,并探索了一种基于区块链的配电网抢修调度系统设计方案。首先,针对抢修队伍的业务评价问题,结合配电网抢修历史数据和配电网抢修服务指导文件,构建了抢修队业务水平评价指标体系,采用XGBoost模型,将6个指标数据集作为输入,输出抢修队业务质量评价结果。对模型进行测试验证其评价效果,并对抢修队业务质量评价指标的特征值排序。针对配电网的抢修调度策略问题,首先选择出GA-BP神经网络的最佳隐含层神经元个数以确保预测准确度,再使用GA-BP神经网络算法对具体某个故障抢修所需的时间进行预测,将抢修队业务能力评价结果和不同类型配电网故障维修难度作为输入得到故障抢修所需的时间输出。接着,提出一种基于多故障聚类划分的抢修调度模型,以恢复负载量最大和抢修时间最短为目标函数,使用修改的IEEE34节点进行测试,验证调度策略的可行性和合理性。针对基于区块链的配电网抢修调度系统的设计,首先分析了系统需求和区块链技术的适用性,构建了分层的区块链框架,针对抢修调度的时序特点设计了一种基于单向链表的区块数据结构。接着从智能合约的角度研究了系统的业务逻辑,提出了一种面向故障抢修调度系统的改进的Tendermint共识算法,最后结合Py Charm平台、Tendermint架构和Ant Design Pro组件库,设计网页展示配电网抢修业务的调度与评价情况。

关键词： 云审计   车联网数据   数据完整性   分类审计   数据脱敏   智能合约  

摘要： 车联网作为汽车、交通和通信应用等行业广泛融合而汇聚的新兴产业,其数据拥有巨大的商业价值和社会价值。为了实现对车联网数据的高效应用,越来越多的云服务商提出了不同的车联网-云解决方案,数据上云存储已经成为车联网行业的必然需求。然而,层出不穷的云安全事件极大地打击了用户对云服务的信心。为了确保外包数据的存储完整性,云数据安全审计技术被广泛提出。但是,车联网数据种类繁杂、来源广泛、应用多样,这对审计工作提出了更高的要求。为了实现车联网环境下云端数据的完整性保障,本文针对不同的车联网数据应用场景,结合审计对安全和性能方面的需求,分别设计了不同的完整性审计方案,其主要研究内容如下:(1)针对数据用户对车联网数据的应用审计需求,考虑车联网数据的多源性和多样性,提出了一种基于数据映射表的多源数据公开审计方案。首先,本方案设计了轻量级的数据映射表来记录不同类型的数据分布,该数据结构可以高效地验证不同来源下特定类型数据的完整性;其次,考虑到车联网场景下庞大的用户群体,方案进一步提出了基于身份信息签名的审计协议来降低密钥管理和数据标签计算的开销。通过严格的形式化分析对提出方案的安全性进行了证明。此外,理论分析和实验评估表明,提出的方案可以很好地满足包含分类审计、多源审计和隐私保护功能在内的多种审计目标,且其通信和计算性能明显优于现有的审计方案。(2)针对车联网数据共享应用场景中的数据完整性验证问题,提出了一种支持隐私保护的车联网数据公开审计方案。首先,本方案设计了一个标签转换算法为共享数据计算新的认证标签。该标签可以对脱敏后的共享数据实现个性化的完整性验证。相比于传统方案,此举可极大地减轻用户端的计算和通信开销。其次,本方案基于密码学的同态验证技术,在审计过程中对数据证明值加入了随机掩码来有效的实现隐私保护。通过严格的形式化分析对提出方案的安全性进行了证明。此外,理论分析和实验评估表明,提出的方案可以实现个性化审计和隐私保护功能,且本方案在标签转换和审计阶段的计算开销远低于现有方案。(3)针对车联网环境下实体间信任域不同,特别是第三方审计者的可信性难以保证的问题,提出了基于智能合约的公开审计方案。首先,为了抵抗来自第三方审计者和云服务提供商的合谋攻击、避免产生不公平的挑战值,本方案设计了一种基于智能合约的挑战生成算法,该算法借助区块链的防篡改性来公平的生成随机采样值;其次,为了解决恶意审计者不按照审计周期来执行验证工作的问题,本方案构建了基于智能合约的审计固化算法,该算法使用系统时间戳来记录每次完成审计工作的时间,同时还要求审计者记录审计元数据来方便用户感知整个审计流程;最后,本方案还提出了一种审计后验证机制,该机制使得用户可以检查审计者是否正确地执行验证工作,该机制中的算力证明策略可防止审计者为节省计算或通信资源而伪造审计报告。通过严格的形式化分析对提出方案的安全性进行了证明。此外,理论分析和实验评估表明,本方案是可行且高效的。

关键词： 物联网   访问控制   区块链   智能合约  

摘要： 随着物联网技术和众多新科技成果的结合与发展,产生了诸多便利生活的设备,这些设备在使用期间,产生了大量隐私、敏感数据,与此同时,私人数据的收集、泄露已经越来越隐蔽、普遍,因此物联网资源安全访问控制就变成了一个亟待解决的问题。访问控制技术常常被用来解决物联网在信息通信和访问中的安全性问题,但是传统的访问控制系统容易单点故障,且在不可信的环境中进行访问控制操作容易发生数据泄露。区块链和访问控制技术结合,可以实现分布式、安全性高的访问控制。通过研究区块链和访问控制相结合的相关文献,发现已有的研究成果存在难管理访问权限、受累于区块链低效性、难支持轻量级物联网设备的缺点。基于以上问题,依据区块链去中心化的特点和传统访问控制的特点,本文提出了一种新型的访问控制模型。该模型由三类实体(属性授权机构、访问主体、资源拥有者)和两类功能模块(访问控制模块、安全功能模块)组成。属性授权机构为访问设备和资源分配属性,访问控制模块依据访问设备和资源的属性以及访问控制策略进行访问控制,安全功能模块可以监测和规范访问主体在访问控制过程中的行为。本文的主要工作与贡献有:1)通过引入属性的概念,并将属性进一步划分,实现细粒度的访问控制,解决了访问权限难以管理的问题;2)通过引入智能合约技术,将访问控制策略编写成智能合约并部署在区块链上,降低了系统计算压力;3)引入Token概念,访问主体提前申请Token,通过验证Token的真伪和有效性,代替权限裁决的方式,提高了访问效率;4)此外,模型中引入了签名算法,解决了身份被冒领的问题;5)搭建了仿真系统,并通过案例分析和安全性分析,证明了该访问控制模型的有效性。该模型可以为其他有访问控制安全需求的物联网应用作为参考。

关键词： 区块链   Hyperledger Fabric   项目协作   智能合约  

摘要： 随着我国建筑工程行业的发展,国内的建筑工程数字化、信息化建设取得相当显著的成果,但同时项目协作过程中的工程数据如何实现安全可靠的存储以及不同业务系统之间的数据共享,逐渐吸引了越来越多研究者的关注。联盟链作为目前广受关注的一种区块链,不仅具有部分去中心化、难篡改、不易伪造、可溯源等技术特性,还因为其准入机制和权限控制机制,相较于其他种类区块链,拥有吞吐量更高、成本更低、组织架构上更贴近行业,更符合实际业务需求等优势。针对上述问题,结合了联盟链的技术特点,本文将联盟链技术应用于工程项目建设过程中,设计并实现了基于联盟链的工程项目协作系统,尝试了新的解决思路。不仅实现了对工程数据安全存储、查询和验证,保证了数据的安全可信和可追溯性,还实现了数据传输过程中的隐私性和保密性,保证了数据的共享可通和参建各方对工程数据的数据主权,有效提高了项目协作建设效率。具体而言,本文在开源的Hyperledger Fabric联盟链框架基础上,通过链下存储数据,链上存储元数据的方式,实现了数据的安全可靠存储以及可追根溯源;通过联盟链中账本从不同业务系统中汇总项目全周期中的工程数据并以项目工程足迹的形式展现给用户,帮助项目参与各方合理掌控项目进展情况;并通过整合基于角色的权限控制框架,提供了组织内部的权限管理功能;再通过在数据传输过程中采用加密配合分布式账本存储的元数据保证了工程数据的安全性和隐私性。本文是将联盟链技术与工程建设领域结合的新尝试,它解决了传统工程建设项目协作过程中数据安全性和隐私性无法得到保障、工程参建各方之间缺乏信任、各个业务系统间形成数据孤岛导致流程割裂等问题。对联盟链技术如何在实际应用场景中为传统行业赋能提供了新的思路,为实现项目协作过程中数据的可靠、可信、可通进行了新的尝试,有望促进建筑工程数字化、信息化水平的提高。

关键词： 供应链溯源   区块链   Tendermint共识算法   智能合约   博弈论  

摘要： 供应链管理是为将原材料转换为最终商品,最大化客户价值并实现可维持的竞争优势而执行的一组过程和子过程,而这些过程通常需要几个月的时间才能完成。在这种情况下,如果最终商品质量欠缺,则很难找到问题的根本原因。因此需要一种可靠的供应链溯源机制对商品的来源、流通过程进行追溯。传统的供应链溯源机制是集中式的,要依靠可信第三方对产品进行认证。尽管能够对商品的来源进行有效的追溯,但是这种集中式的机制具有许多问题。首先,服务器有巨大的处理负担,因为供应链中所有节点的溯源请求都汇集在第三方服务器中;其次,集中式框架缺乏透明度、问责制和可审计性,数据也有可能被篡改;第三,与所有集中式系统一样,传统的供应链溯源机制具有单点故障问题,并且容易遭受DDo S攻击。针对上述问题,本文提出一种基于区块链的去中心化供应链溯源机制,供应链中各参与者利用区块链对商品进行溯源,该溯源机制为四层架构,包含数据收集层、数据存储层、区块链网络层和应用层;进一步,提出了一种基于博弈论随机选择验证者的共识算法以实现真正的去中心化,该算法在提高共识性能的基础上保证了溯源机制的安全性;最后,针对现有区块链方案无法实现供应链商品在物流转运环节溯源的问题,提出了一种基于商品交付事件的智能合约设计方案,可记录供应链不同主体之间的物流转运过程,以实现可靠的物流追踪。本文主要工作以及创新点如下:1.针对传统的集中式供应链溯源机制成本高昂、易遭到单点故障、缺乏透明性的问题,本文提出一种基于区块链的供应链溯源框架。该框架具有四层结构:数据收集层、数据存储层、区块链网络层和应用层。数据收集层负责采集供应链中的相关信息并上传至数据库,保证了供应链溯源框架的数据来源可信;数据存储层将交易详细信息存储在数据库中,并将简化信息存在区块链中以解决区块链存储成本高的问题,同时采用冗余数据库进行数据备份以防止数据被篡改;区块链网络层是该框架的核心,依靠区块链的分布式账本结构,供应链中的所有主体都掌握所有交易信息,实现了各利益主体的互相监控,不需要委托第三方,解决了集中式的供应链溯源系统信息不透明的问题;应用层提供了企业和消费者对商品进行溯源的接口,并针对企业还设计了商品溯源的访问控制策略。2.针对现有的共识算法依赖工作量证明导致资源的浪费,或是依赖固定的验证者而不能保证真正的去中心化的问题,本文提出一种去中心化的共识算法。该算法在Tendermint算法的基础上进行了改进,在提议者节点和验证者节点之外,新增了领导者节点,领导者节点负责为提议者节点挑选验证者节点。通过提议者节点和领导者节点之间的匿名映射,以及领导者节点随机选择验证者节点过程,提高了共识算法的安全性。通过博弈论分析领导者节点选择验证者节点的数量,在保证安全性的前提下减少了验证者的数量,提高了共识算法的性能,更加适合供应链溯源场景中节点数量众多的情况。3.针对现有的基于区块链的供应链溯源机制无法进行物流转运溯源的问题,本文提出了一种基于商品交付事件的智能合约设计方案。该方案设计了供应链中不同主体之间的三个智能合约:交货合约、快递合约、收货合约,商品在不同主体进行交互时,将触发对应的智能合约。其中快递合约的存在将供应链不同主体之间的多阶段物流转运环节也记录在了区块链上。该方案利用密钥验证的方式确认商品的正确交付,解决了参与方身份验证的问题。在密钥验证通过后自动触发付款结算流程,通过以太坊账户进行自动付款。而在密钥不通过时触发争议处理流程,通过设置仲裁者以解决纠纷。

关键词： 云际数据流通   智能合约   隐私保护   可信执行环境   低开销存储  

摘要： 大数据时代数据规模大,增长速度快,对数据的分析和使用可以为问题解决提供理论支撑,云计算、云际计算的发展便利了数据共享,数据被充分利用并创造出新的价值,但传统数据交换模式下数据容易被第三方滥用,数据及其流通过程对第三方透明,数据隐私泄露的风险较高。在云际数据流通过程中,数据交换双方信息不匹配、数据隐私被泄露、数据价值未转换是造成数据孤岛的主要原因。区块链为云际数据流通提供了信任基础,利用智能合约充当“可信第三方”可以保证数据的可信交换,但基于区块链和智能合约技术完成数据交换时在隐私保护、存储等方面面临着较大挑战。因此,保护智能合约在数据传输和交换过程中的隐私,优化云际数据流通过程大量存证信息存储,已成为云际数据流通迫切需要解决的问题。本研究立足于大数据背景下数据价值的释放,基于区块链和智能合约完成云际数据流通过程中遇到的新问题、新挑战,分别从隐私和存储两个方面展开研究,对比分析国内外相关研究工作和现状,提出了云际数据交换合约隐私运行机制和多层次阶梯式数据存储模型,通过实验验证和理论分析相结合的方法验证其有效性,为大数据价值挖掘和云际数据流通提供了理论指导和方法实践。主要工作和贡献总结如下:第一,针对区块链和智能合约完成数据流通过程中的隐私保护问题,对比硬件可信执行环境和软件加密算法在保护数据流通合约隐私方面的优势和不足,提出云际数据交换合约隐私运行机制。首先构建了数据市场合约,通过上传和查询操作匹配云际数据流通的提供者和需求者,双方协商一致后自动创建数据交换合约。进一步,将数据交换合约加载到可信执行环境中保护处理和交换过程的隐私,通过实验模拟并测试合约运行的效率和时间延迟,分析了该机制的隐私性、安全性和公平性。第二,针对云际数据流通过程引发的存储冗余问题,整理当前存储可扩展问题的解决思路和方案并分析其对安全性的影响,提出多层次阶梯式数据存储模型,在不损失系统安全性的同时降低全节点本地存储开销。本文提出价值密度的概念来计算不同区块的重要性并预测其使用频率,基于价值密度将区块划分为热区块、暖区块和冷区块并采取不同的存储策略,优化“旧”区块占用的存储空间,使得全节点的存储开销维持在一个恒定范围之内,降低其本地的存储开销,通过实验和理论相结合的方法验证该模型的有效性和安全性。综上所述,本论文主要解决利用区块链和智能合约完成云际数据流通过程中的隐私保护和存储冗余问题,设计实现了云际数据交换合约隐私运行机制和多层次阶梯式数据存储模型,创新了问题解决的思路和方法,研究问题具有重要的理论意义和实际应用价值。

关键词： 区块链   共识机制   智能合约   电子数据存证   电子数据取证  

摘要： 随着信息技术的不断普及,越来越多的案件需要使用到电子证据,从网络诽谤到电信诈骗等,电子证据成为破解此类案件的关键。然而电子证据极具脆弱性,十分容易被损坏。传统的电子证据存取证系统存在中心化存储、数据流向不透明、自动化程度不高等问题。并且普通大众缺乏举证能力,遭遇侵权时往往不知如何存证、取证,因为不规范的证据保全可能会导致证据失去法律效力。区块链技术具备数据不可更改、多方维护等特点,有效地解决了电子证据安全存储和数据被篡改等问题。在2018年9月,最高人民法院印发的《关于互联网法院审理案件的若干问题规定》中明确指出[5],法院应当对利用区块链存储的电子证据予以认可,意味着基于区块链的电子存证得到了法律认可。因此本文在对电子证据的特点进行深入研究后,利用区块链技术设计并实现了电子证据存取证平台。平台充分的利用了区块链的特点,保证了证据的安全存储,并为用户提供自动取证、证据存证、证据查询、下载等多种服务。论文的主要研究工作和创新如下:1.针对常见的共识机制进行了分析与对比,选择了适合存取证领域的共识机制,并对当前委托权益证明算法存在的问题进行了优化改进。主要改进了算法的计票机制和激励机制。对于计票机制的改进,主要将节点更多维度的信息纳入选票范畴,有助于加快恶意节点的剔除。对于激励机制的改进,主要利用合作博弈的相关知识对于记账节点取得的激励进行二次分配,这样能够最大限度的降低系统的中心化趋势。2.针对区块存储能力不足的缺点,设计一种双链式存储架构。在链上存储时,主要存放的是交易单和区块数据。在链下存储部分,主要存放的是利用用户密钥加密后的文件块。为了加快上传速度,本文将大文件进行拆分,并利用多线程技术进行上传。此外针对Fast DFS存储集群默认的负载算法进行了优化,设计了一种动态负载模型。3.设计了两种智能合约,实现了自动存取证功能。“电子数据”要想成为法律认可的“电子证据”必须严格的按照相关程序对数据进行提取或存储。智能合约具备自动履行、安全透明的特点,有效地降低了人为因素对合约执行的干扰,并且利用相关技术进行存取证已经得到了最高人民法院的司法认可。本文为此设计了存证合约和取证合约。4.基于上述的理论研究,设计了基于区块链的存取证平台。系统实现主要分为前端页面和后端功能性实现。前端页面主要作用是,对外提供访问接口。后端的实现包括P2P网络的构建、智能合约的实现以及存储模块的搭建等。并且对系统接口性能进行了测试。