关键词： 区块链   智能合约   实时电价   智能电网  

摘要： 实时电价基于智能电网高级量测体系收集的实时用户信息动态调节电价和供用电,能够实现电网参与方的利益最大化。但是高级量测体系网络的开放性使得实时电价容易受到数据完整性攻击的侵害,且实时电价依赖于中心化电力公司,存在信息不对称及对单点故障敏感等不足。为此,文章提出了一种基于区块链智能合约的实时电价实现策略,使用智能合约技术取代电力公司,不仅使得数据集中器可以直接与区块链交互,从而保证实时电价在数据完整性攻击面前的安全性,而且使得实时电价计算由区块链上的智能合约自动执行,从而保证实时电价制定对用户的公开透明并使得实时电价免受电力公司单点故障的影响。为了验证基于区块链智能合约的实时电价实现策略的有效性,文章基于truffle框架,将采用solidity语言编写的智能合约编译后部署至以太坊Ganache测试链,通过在HTML中引入智能合约对象实现用户信息上链、实时电价计算并获取链上计算结果进行了验证,结果表明区块链智能合约能够正确、安全地进行实时电价制定。

关键词： 以太坊平台   智能合约   优化策略  

摘要： 近年来随着科学技术的进步,区块链技术逐渐出现在大众视野中,成为智能科学技术的又一新突破。而以太坊平台就是一个典型的区块链平台,用户在其中完成交易、获取利润,更加使得该平台发挥了重要的中介传输作用。当前在智能技术更加优化过程中,以太坊中的智能合约存在吞吐率低以及数据延迟高的问题,需要分析智能合约的相关技术及今后的优化方法,进一步丰富平台中的数据管理功能,提高用户数据交易准确性与交易效率。

关键词： 区块链   数字出版物   交易   智能合约  

摘要： 出版业在应对数字革命的过程中,以传统手段难以应对数字出版物的发展困境。出版媒体化成为了对出版数字化适应性的举措,但是总体利益分配不合理,或使得出版商在数字领域充当廉价的内容供应者,或沦为广告商收割流量的工具,而两种形式都不利于出版业可持续发展。市场化带来的经济压力使得出版机构过度提升出版活动的经济效益的地位,将出版物看作是获得商品利润普通的工业品。“信息补贴”一方面减弱了出版物对大众影响力,另一方面加快了非法出版物的数字化转播。而对媒介渠道的依赖,出版机构自身或多或少沦为了媒介的附属品,被有垄断能力的媒介榨取价值。图书等出版物承载人类文明的精华,这种深度的内容是其生命力所在。在信息流媒体等新兴媒体兴盛的同时,出版机构应该保持自身清醒,刺激性的碎片化内容是由深度出版物的内容所支撑的,是一切价值的源泉。建立起出版活动中各个参与者之间的信任关系,是探索数字出版长远稳定发展的重要条件。与国内有形出版物线上交易飞速发展相比,以电子书为代表的数字出版物并没有得到应有的市场份额。纸质图书仍然是市场的主旋律,甚至在国外电子书的市场占有率有所回落。围绕中心平台的数字出版物发行形式,虽然有效地保护现行条件下著作权,消费者付费后获得仅仅是使用权。整个市场环境的数据揭示了数字出版物发展的瓶颈。通过区块链技术解决信任问题,突破目前的交易困境是可行的解决方案。数字出版行业的危机已经深深影响了数字出版业的发展。一个能够充分解决这个问题技术和模式显得十分必要。拥有不可伪造、去中心化、全程留痕的区块链技术下的智能合约以及以该技术为基础建立起来的交易模式将解决数字出版业产生的信任危机。基于区块链技术的智能合约通过确定交易流程,确定缔约和转移方式,勾勒出数字出版物交易的完整过程。

关键词： 非交互零知识协议   数据安全   分布式隐私交易   账户模型区块链   智能合约   两方ECDSA  

摘要： 零知识协议是一种涉及到证明者与验证者两方的交互式协议。该协议允许证明者使得验证者确信某一断言的正确性，而无需泄露任何额外的私密信息。得益于这一特性，零知识协议在保护数据隐私方面有着广泛的应用，如安全多方计算、群签名、电子投票以及可验证计算等。尤其是非交互零知识(non-interactive zero-knowledge，NIZK)协议由于其单次交互的特性在诸如云计算、区块链等实际应用场景中备受关注。由于实际应用往往对协议的效率有着严格的要求，高效NIZK协议成为密码学领域的研究热点之一。这不仅在推动密码学的进一步发展上有理论价值，也在应对外部网络安全威胁上具有重要的现实意义。　　本文致力于构造高效NIZK协议以保障具体应用场景中的数据隐私安全。主要包含以下两个方面:　　1.设计高效NIZK协议用于实现基于账户模型区块链系统的分布式隐私交易系统。从智能合约的角度给出了该系统的一般性框架及安全性需求。根据账户模型区块链的特性，采用加法同态加密方案隐藏账户余额和转账金额等信息;并设计针对密态信息的NIZK协议用于保障交易的有效性及公开可验证性。在具体的协议实例化中，分别基于线性同态加密方案与Paillier加密方案构造了两种NIZK协议，并给出了相应的安全性证明以及性能评估。从结果来看达到了证明者与验证者开销均衡高效的目的。　　2.提出了一种弱化版的NIZK协议:promise NIZK，并基于此协议构造了高效的两方ECDSA方案。promise NIZK协议主要用于证明两个断言的“AND”关系，其中合理性有所放松:只对于第一个断言保持知识的论证性，但仍然保证第二个断言满足某种真实断言具有的良好性质。针对EIGamal加密与CL加密[Castagnos和Laguillaumie，CT-RSA2015]给出了promise NIZK协议的具体构造，并基于该协议构造了具有模拟安全的两方ECDSA方案。这一结果在不需要依赖更强假设的情况下，显著提高了[Castagnos等人，Crypto2019]中两方ECDSA的效率。

关键词： 区块链   数字证书   隐私保护   智能合约  

摘要： 随着互联网经济和在线办公的迅速兴起,传统行业开始纷纷向互联网方向靠拢,其中电子商务、在线支付、智慧政务等应用迅猛发展,在转型的同时这些方面存在的安全性问题日益凸显。为了保护互联网中通信安全、实现不可信环境下可靠的信息交换和身份认证,需要依靠公钥基础设施(PKI)进行数据加密和身份认证操作,但现有的CA系统存在诸多不足之处,例如单点故障、易受攻击等弊端,使得被污染的证书难以追踪,其次用户申请证书时需要提供必要的身份信息以供证明,但这些信息缺乏必要的安全保护,导致信息容易被泄露。针对上述问题,本文对动态累加器进行了深入研究,结合区块链技术设计链上证书管理机制,通过在智能合约中构造动态累加器,提升链上数据的查询效率,降低区块链的存储压力。实现对区块链证书的查询、添加和撤销等操作。然后,提出了用户身份隐私保护方案,针对用户申请证书过程中存在的身份信息泄露问题,设计了用户身份信息隐私保护协议,确保用户能够对本人身份信息自主控制,同时保护用户的身份信息隐私安全。最后,结合提出的算法,设计并实现了一个基于区块链的去中心和隐私保护的数字证书系统,在区块链上管理和存储用户证书,实现数字证书管理的去中心化,避免了传统CA系统中心化签发导致的易失效和网络安全等问题。针对用户申请证书过程中提交的身份信息易被泄露的问题,基于代理重加密技术和IPFS,能够在确保用户隐私安全的前提下,实现用户身份信息的可靠共享。测试结果表明,本文构建的基于区块链的数字证书系统,能够在区块链上实现证书的生命周期管理,通过代理重加密技术保障了用户身份数据的安全性,达到了系统设计预期要求。

关键词： 区块链   以太坊   智能合约   预防策略   漏洞检测  

摘要： 区块链技术是近年来发展起来的一项极具发展前景的新技术,在国内外的学术研究和工业应用中都引起了广泛的关注。区块链在本质上是一个可信的去中心化共享账本数据库,具有去中心化、不可篡改、公开透明、可溯源等特点。智能合约是镶嵌在区块链上的一段可执行代码,它可以根据外界条件做出响应去自动执行一些复杂任务并存储在区块链上。智能合约的出现增强了区块链的灵活性,极大地拓宽了区块链技术的应用场景,如在货币金融、供应链、身份验证、投票、众筹、法律、物联网和医疗等方面。由于智能合约的编写语言不止一种,各类语言也不够成熟,且开发人员技术水平参差不齐,导致智能合约不免会存在安全漏洞或错误的语法规范。在以太坊平台中,智能合约拥有金融属性,倘若合约本身存在安全漏洞问题,就可能对用户及投资者的利益造成极大的损害。近年来智能合约安全事件频频发生,不仅给区块链用户造成了严重的经济损失,还降低了人们对区块链智能合约的信任。因此,在智能合约正式部署至区块链之前,对其进行有效的安全漏洞检测是非常有必要的。本文分析了以太坊智能合约存在的几种常见的安全漏洞,提出了一些漏洞预防策略,设计并开发了一个Solidity源码级的合约漏洞检测工具,并使用该工具实现了对以太坊智能合约Solidity源代码的安全漏洞检测。具体来说,论文的主要研究内容如下:1.总结了以太坊中常见的智能合约安全漏洞:可重入漏洞、整数溢出漏洞、阻止服务(Do S)攻击漏洞、时间戳依赖漏洞、交易源头(***)漏洞以及交易序列依赖(TOD)漏洞等,并针对各漏洞设计了良好的安全预防策略。2.针对当前检测智能合约方法效率低、误报高、漏报高等问题,设计了一种新的合约漏洞检测模型,主要包括XML中间表示、XPath规则库和漏洞匹配检测三大模块。基于此模型,开发了一个名为Solidity Detection的智能合约安全漏洞检测工具。该工具实现了对以太坊智能合约Solidity源码的安全漏洞检测。3.从Etherscan网站上获取了大量的Solidity源代码作为测试数据集,使用我们的新工具对其进行漏洞检测,分析了其检测结果,并与其他智能合约漏洞检测工具做了详细比较,实验结果表明我们的新工具具有更好的检测效果。

关键词： 能源调度策略   孤岛态微电网   优先级   区块链   智能合约  

摘要： 微电网基于智能电表采集的数据,可以支持更加高效的能源调度策略来指导能源供应方和能源需求方供用能源,从而实现能源的高效利用。当发生灾难或攻击时,微电网可以切换到孤岛状态,使智能电网实现自愈。虽然科研工作者在孤岛态微电网内的能源调度方面进行了大量的研究工作,但是大多数现有的能源调度策略没有考虑能源需求方的用电优先级。事实上,在能源供应有限的孤岛态微电网中,不同用户的用电顺序应该有所区别,即用户具有不同的用电优先级。此外,由于现有的能源数据大多存储在中心化数据库,未考虑数据的可溯源追踪问题。因此,本文针对以上问题进行了研究,具体的研究内容包括:(1)为了解决现有的能源调度策略未考虑用户优先级这一问题,本文提出了在孤岛态微电网内考虑优先级的能源调度策略(An Energy Scheduling Strategy with Priority within Islanded Microgrids,E2SP),能够保证优先级较高的用户优先获得能源供应。首先,本文引入优先级系数P以及权重因子w表示用户的优先级,并利用带有正负偏差变量的目标规划模型来求解出各能源供应方应向各能源需求方提供的能源,保证用户按照用电优先级的大小顺序获得能源供应。其次,本文使用Lingo软件在5个方案下进行了综合实验,实验结果表明E2SP策略能有效地保证能源供应方按用户的优先级进行供电。此外,本文以不满足度作为衡量能源调度策略有效性的指标与未考虑优先级的能源调度策略进行对比实验,结果显示本文所提出的E2SP策略具有更低的不满足度。(2)为了解决现有的能源数据大多存储在中心化关系型数据库中,不能对数据进行追踪溯源这一问题,本文设计并实现了一种基于区块链的能源调度系统,能够对能源数据进行追踪溯源。首先,本文对能源调度系统的所需要实现的功能进行分析,通过对智能电表、本地控制器和微网中央控制器的功能进行分析,根据其主要功能对能源调度系统进行设计,明确不同客户端的具体功能,包括系统架构设计、模块设计和流程设计。其次,本文为了保证能源数据不被攻击者获取,使用AES加密算法对上传到区块链的能源信息进行加密,并且使用Solidity语言编写智能合约,实现将能源数据存储到区块链上,保证数据可溯源追踪。同时,本文使用Lingo软件自带的编程语言实现微电网内考虑优先级的能源调度策略算法,实现孤岛态微电网内按照用户优先级进行供电的能源调度策略。最后,本文将智能合约部署到测试区块链并与使用HTML、Java Script、CSS等编程语言实现的前端界面进行连接,实现系统前端和区块链进行交互。

关键词： 众包   任务分配   在线拍卖   隐私保护   智能合约  

摘要： 众包平台“海纳百川”,集中群众智慧,完成凭个人力量难以完成的任务。对于特定任务,招募最佳的工人子集是任务顺利完成的关键,即工人招募(任务分配)乃众包平台的基本任务。任务具有各自的完成质量需求和预算限制,若任务完成的质量不小于需求,则任务顺利完成,否则失败。工人参与任务,由任务发布者支付报酬,报酬取决于工人的技能水平。工人和任务均有不同的偏好,任务偏好高水平工人,而工人偏好性价比高的任务。如何在任务和工人之间达成稳定的匹配面临巨大挑战。同时,参与众包任务的工人呼吁保护自己的在线隐私。如位置信息会揭示工人的生活质量、家庭住址、身份等,攻击者窃取此类信息后可能给工人造成不良影响。因此,匹配稳定性与用户在线隐私的双重保障是众包任务分配的首要目标。本文以众包平台为研究背景,重点关注众包任务分配结果的稳定性与用户的隐私保护,对众包任务分配展开了较为系统的研究,主要成果如下:(1)鉴于传统众包任务分配框架未考虑工人隐私保护,综合考虑任务的预算限制、完成质量需求、工人的技能水平以及任务与工人间的位置关系,提出了一种基于在线拍卖和智能合约的众包任务分配方法TA-auction。在线拍卖能保证分配结果的稳定性,智能合约保障工人的隐私不被外泄。在任务分配之前,拍卖师根据工人提交的信息决定押金数,工人向智能合约提交押金,未提交押金的工人无法参与众包任务分配,智能合约没收中途退出工人或不执行分配结果工人的押金;任务分配时,众包商招募地理位置邻近的工人;采用次价密封拍卖,决策获胜的工人和任务,得到工人和任务间的稳定匹配。实验结果与性能分析证实TA-Auction方案既能保护用户隐私又能实现分配结果的稳定性。(2)鉴于众包任务对执行时间的限制,重点考虑任务的执行时间需求和工人的可用执行时间,提出了一种满足多重约束的在线众包任务分配方法Online TA-Auction。在线众包任务分配由智能合约实现,智能合约既保护用户隐私,又能防止用户反悔;根据任务和工人的位置关系,设计了工人分组算法;基于次价密封拍卖机制,设计了任务分配算法,得出稳定的分配结果。实验结果与性能分析证实Online TA-Auction能够以低计算成本和低通信成本实现高社会福利和高工人满意度。

关键词： 区块链   智能合约   重入漏洞   自动化修复  

摘要： 随着加密货币市场的蓬勃发展,智能合约作为一项重要的数字资产管理技术得到了广泛的关注。2016年,The DAO合约中的重入漏洞被攻击者利用,造成在当时价值5000万美元的损失。重入漏洞的严重性催生了众多针对重入漏洞检测与重入漏洞防护的研究。1)重入漏洞检测方法包括静态检测和动态检测,通过定义漏洞的代码模式或指令序列模式完成检测,但现有解决方案由于对漏洞模式定义不完备,仍存在漏报误报的问题。2)重入漏洞防护包括3类解决方案:第一种是在合约编写前设定状态变换规范,自动生成安全合约,此方法需人工设定规范,易产生人为疏漏且不够自动化;第二种是在合约运行过程中,遇到异常执行过程回滚,此方法会使漏洞合约永久保存在链上;第三种是在合约编写后自动检测漏洞并修复,但现有方案在语义等价检查工作仍存在不足。因此,针对上述问题,本文提出一种针对智能合约重入漏洞的自动化检测与修复的方案。在保障重入漏洞检测覆盖率的前提下,完成对包含重入漏洞的智能合约的修复,即满足修复前后合约语义等价的同时消除合约中的重入漏洞。具体如下:1)根据导致重入漏洞的必要条件,将重入漏洞划分为3类:RRW-Self、RRW-Cross和RWRCross,并给出每类漏洞的形式化描述,保障重入漏洞检测的覆盖率;2)设计了重入漏洞的修复模板:基于锁的修复模板和基于重排序的修复模板,模板中包含了破坏重入漏洞必要条件的修改操作和维护合约语义等价的修改操作;3)实现了重入漏洞自动化检测与修复工具Reen Repair,并对上述方案的检测修复效果做了实验验证。实验结果表明,Reen Repair可以完成重入漏洞的自动化检测与修复,与SCRepair修复工具相比具有更好的漏洞修复率:针对SCRepair使用的4个测试合约,SCRepair仅成功修复其中的3个,Reen Repair成功修复4个合约。

关键词： 区块链   Fabric   智能合约   链码函数   访问控制  

摘要： 在众多区块链应用平台中,Fabric区块链是使用最广泛的联盟区块链之一。Fabric区块链的智能合约也称为链码函数,是Fabric区块链应用开发的基础。为了简化智能合约开发过程,降低开发成本,本文基于Fabric区块链设计并实现了一个通用型智能合约基础模块。为了保证通用型智能合约的安全性,本文引入访问控制机制,从用户层面限制可调用的链码函数及访问对象。该机制采用基于属性的访问控制ABAC(Attribute Based Access Control),实现了粗粒度的函数级访问控制与细粒度的对象级访问控制。具体内容包括:(1)对Fabric区块链智能合约交易特点进行分析,依据Key-Value存储模型和JSON规范,设计了一个通用型基础模块。该模块不限定键与值的结构,所有方法独立于具体应用。(2)区别于将访问控制逻辑定制在链码函数内部的方案,本文所提方案使用代理设计模式,将访问控制逻辑与通用智能合约解耦。且实现了基于属性的访问控制,从而避免了访问策略变动时,链码函数的重新部署。(3)定义了一种由三元组与逻辑运算符构成的访问策略表达式,通过解释器设计模式将访问控制策略的验证过程转化为中缀表达式计算过程,从而实现了函数级访问控制与对象级访问控制。(4)对上述内容进行测试,测试验证了该方案具有通用性与安全性。