关键词： 区块链   微电网   用户满意度   智能合约   经济运行机制  

摘要： 微电网作为一种搭建分布式能源接入大型电网的桥梁,近年来逐渐受到社会的关注。而在金融领域风头正劲的区块链技术,无论从数据存储还是价值转移角度,与我国电力市场改革的方向如出一辙。目前微电网市场存在共享性偏低、安全风险偏高、电力电量电价区分匹配难、透明度公信力不足等问题,其电力系统本身也存在着可再生能源利用率低、电能质量无法保证等物理性问题。区块链本质上作为分布式数据库技术,能进行智能化清分结算、存储各方数据、多节点数据共享等,与微电网有良好的契合度,能够为微电网经济运行提供一套公平公开公正的方案。因此,本文引入区块链技术服务微电网的经济运行机制,其中主要研究内容如下:首先,对国内外电力市场交易及能源区块链的研究现状进行简单总结,介绍了区块链基本结构和关键技术,从原理上证明了与微电网契合的可行性。在此基础上,看到区块链技术应用于微网存在的问题并提出解决办法。其次,针对目前参与市场用户的积极性问题,制定了一套生产者积极参与市场交易的方案,并且搭建了用户间进行电力交易的智能合约平台,演示了智能合约的注册、竞价、匹配到结算的步骤。最后,提出了基于智能合约并计及安全校验和惩罚机制的微电网电力市场交易机制,该机制在买卖双方主观报价首先以价格最优原则进行匹配的基础上,形成预定单,在通过安全校核消除了线路的潮流越限之后再决定是否形成正式交易,不符合安全校验标准时将重新进行迭代匹配。并且在交易期间对违约行为进行惩罚保障市场的公平性,整个流程智能合约自动修改并执行,保证了交易透明开放、安全可信。在仿真实验阶段,以IEEE 33节点建立测试案例,分别针对潮流越限和违约惩罚的两种特殊场景验证了本文所提出的智能合约的自动安全执行和经济运行机制的可行性和有效性。

关键词： 跨域数据共享   审计方案   区块链   区块链代理   智能合约   超级账本  

摘要： 2020年初以来,新冠疫情正在冲击世界各国。中国政府建立联防联控机制,给数据赋能,积极拓展数据抗疫途径,数据在疫情防控决策、应对部署、疫情研判等方面得到深入运用,为夺取疫情阻击战的决定性胜利发挥了独特作用。在助力疫情防控的同时,数据还在推动复工复产、保障社会经济平稳运行中起着支撑作用。我们相信,通过本次抗击新冠疫情,不管是在政府的行政管理,还是在社会经济生活的的运行等层面,数据的作用将会越来越大,数据资源共享的需求也会越来越多,数据资源的潜在价值也会在数据共享中得到极大的提升。然而,我们还要看到,由于信息化发展观念和发展水平的不同,数据资源在共享过程中还存在诸多矛盾,特别是在数据资源的可信共享方面还存在以下问题:第一,数据资源的主体存在模糊性。作为政府的职能机构,各部门数据都是政务数据,理应在部门间相互开放;但由于权责不同、部门利益的角度不同,这些数据相互开放共享难以全面实现。第二,数据资源存储方式存在差异性。越是在基层的机构或是组织,数据标准化程度越低,甚至还有很多是以人工采集、纸质存储;即使在信息化程度高的地方,也因为数据结构、数据接口缺乏统一规范和标准,数据共享存在壁垒多、成本高的客观因素。第三,数据资源的共享过程存在不确定性。如疫情数据牵涉到多部门协作,包含个人、企业、机构的隐私、商业秘密和敏感信息,如何保证这些数据在使用中不遭受滥用、篡改、破坏和泄漏,已经成为监管部门需着力研究并有效解决的重大课题。因此,研究如何推动数据资源跨地区、跨部门、跨行业共享,如何消除数据资源在共享中的隔阂,如何增强数据资源在共享过程中的监管,是一件非常重要而且有意义的工作。区块链技术具备去中心化、不可篡改、可追溯等特点,在数据资源的跨域共享、审计追溯和应用效能提高方面有着巨大的潜力,它的出现为上述问题的解决带来契机。本文基于区块链技术,对跨域数据共享审计进行研究,旨在建立数据资源可信共享机制、增强数据资源共享监管能力。本文研究和设计了基于区块链的跨域数据共享审计方案,并对方案进行了原型实现与测试。论文的主要内容如下:1、设计了基于区块链的跨域数据共享审计方案。该方案主要由区块链网络、区块链代理以及审计模块组成。区块链网络由参与数据资源共享的机构组成。区块链代理是本方案的创新,利用FIDO身份认证和RBAC访问控制技术,实现了跨域用户认证与访问控制,并通过调用智能合约实现用户行为信息的上链与链上信息的读取。审计模块供监管人员对跨域用户访问数据过程中的操作行为进行审计与分析。2、针对基于区块链的跨域数据共享审计方案进行了功能实现与性能测试。利用超级账本Fabric、Java、数据库等技术,完成了区块链网络搭建、区块链代理、审计模块的实现。之后,针对系统功能以及区块链底层网络分别进行了测试。测试结果表明,本系统具有安全性、可靠性和可扩展性。本方案通过“区块链+可信身份认证+审计溯源”的方式,与数据可信共享、数据审计溯源、安全和隐私保护等技术紧密关联,在推进数据共享、建立共享机制、提高监管效率等方面有着可靠的性能,为打破数据共享壁垒、建立数据共享可信机制提供了解决方案,在社会治理体系和治理能力现代化领域有着广泛的应用前景。

关键词： 区块链   智能合约   访问控制   物联网  

摘要： 随着物联网技术的不断发展,越来越多的智能设备加入网络,物联网进入了信息爆发时代。由此,物联网中的信息安全问题也逐渐成为了人们关注的焦点。访问控制技术是保证物联网信息安全的关键技术之一,能够禁止非法用户访问物联网信息,同时限制合法用户只能访问权限范围内的信息。本文研究了传统的访问控制模型,这些模型大多建立在中央可信实体之上,对于急剧增加的物联网设备,中央可信实体面临的管理和维护压力巨大,容易引发单点故障。区块链技术的出现为开放式的物联网环境中的实体间建立互信提供了一种解决方案。区块链拥有去中心化、不可篡改等特性,使用区块链与传统的访问控制模型相结合,研究一种去中心化的访问控制模型成为新的研究方向。基于属性的访问控制模型使用属性来区别系统中的实体,用实体属性间的关系对访问控制策略实行规范,能够实现动态、细粒度的访问控制。本文研究了区块链技术和以太坊技术,以太坊技术解决了比特币区块链扩展性不足的问题,智能合约的引入更是增强了区块链的计算能力。所以本课题选用以太坊与基于属性的访问控制模型相结合构建一个去中心化的新模型。该模型由五个功能节点(设备注册点、属性信息管理点、合约信息管理点、权限裁决点和访问控制实施点)和两类智能合约(策略合约和权限裁决合约)组成。模型将属性信息作为访问控制判断的关键要素,将关键属性信息存储在区块链上,避免恶意节点对其进行篡改。然后基于该模型实现了一个物联网访问控制系统,该系统由访问控制模块、安全监测模块和Web管理模块组成。其中,访问控制模块是对访问控制模型的实现;安全监测模块负责监测访问控制过程中的行为,对恶意设备给出惩罚;Web管理模块负责管理和维护物联网环境中的基本数据,同时能够查看安全监测模块的访问日志和惩罚设备信息。最后模拟一个家庭物联网环境对系统模型进行测试与分析,分别测试了系统中访问控制模型的可用性和安全机制的健壮性。测试分析结果满足预期要求,实验表明提出的基于区块链的访问控制模型能够在动态物联网环境中实现去中心化的访问控制,安全机制能够保证系统的健壮性。

关键词： 智能电网   联盟区块链   数据共享   智能合约  

摘要： 电力支撑着科技的发展及人类生活的有序进行,智能电网的出现打破现有电力系统桎梏带来新的思路。现代社会飞速发展,不同能源实体之间进行着日渐繁复的数据交互,人们对电力系统提出了更高的要求。在智能电网中,供电局中心服务器监控智能设备运行,但用户无法查询智能设备故障信息只能查询耗电量并支付费用清单。电网规模逐渐增大却依旧采用中心化的管理方式,电力数据很难实现跨平台的多方数据共享以至于无法发挥数据的真实价值。区块链技术是一种新兴技术,其不可篡改、去中心化、可编程、时序数据及匿名化等特性使得区块链自问世以来在众多应用场景中崭露头角。本文将区块链与智能电网相结合设计基于联盟区块链的智能电网运行机制,进行以下两个方面的研究工作:(1)针对智能电网中节点通信宽带及设备存储能力受限,我们提出一种改进的无证书短签名方案应用于智能电网联盟区块链频繁的数据交换。我们在签名方案中加入联盟区块链时间戳及用户信息进行密钥生成。我们提出的方案基于k-CAA困难问题及Inv-CDH困难问题,在标准模型下被证明是安全的。在与多个类似方案比较后表明,本方案就签名长度和计算复杂度来说更适合信息量庞杂且需要快速进行签名验证的智能电网。(2)本文提出了一种基于联盟区块链的数据监控及共享机制,以实现用户对于家用智能设备运行状态及用电情况的全面监控,促进智能电网中电力数据的有效共享。用户的智能设备与智能合约相连接,智能设备的不当运行将触发智能合约。用户可查看智能设备的运行情况也可在联盟区块链中请求关于个人用电的诸多事宜。此外,该方案还设计了一种带有时间锁脚本的预付款交易保障联盟区块链中请求节点的权益。我们利用一种nt),(门限密钥共享方案实现加密电力数据的共享。在节点交互时,采用Paillier加密算法保障消息的机密性。(3)对本文对设计的智能电网联盟区块链进行实验和测试,我们基于以太坊搭建联盟区块链并完成智能设备和数据共享智能合约。最后由联盟区块链节点进行合约部署,我们对整体运行机制进行了测试并对实验结果进行分析。

关键词： 桥梁溯源系统   区块链   智能合约   RFID  

摘要： 随着我国国民经济的不断发展,现代化建设的不断深入,我国的桥梁工程以令人惊叹的建设规模及发展速度,在世界桥梁强国中占有一席之地。虽然我国桥梁工程技术不断创新,施工能力不断提高,但是频繁出现坍塌等质量安全问题事故,在施工过程及建筑材料质量安全的把控上还存在巨大挑战。桥梁质量问题引发的灾难性事故不仅对人民财产及生命安全产生巨大影响,也直接影响社会的稳定发展。为解决近年来不断出现的桥梁安全问题,加强对桥梁的质量把控及监管力度,基于国内外现有的桥梁安全溯源方法,本文深入研究区块链及RFID技术。首先,对桥梁工程各环节溯源信息进行需求分析,利用区块链ECC椭圆曲线加密算法对数据信息进行加密保护;利用区块链智能合约为桥梁工程各环节参数指标提供安全预警管理;利用RFID技术的TDOA法对用于桥梁的建材的位置进行实时追踪。建立基于区块链技术从选材运输到养护全流程的分布式、低成本、安全高效的数据库,运用RFID技术对各环节关键信息进行电子记录在案,使施工方、验收方等参与节点将信息实时地记录在基于区块链的桥梁数据库中,经过全网认证形成不可篡改的信息,实现对桥梁工程安全的追踪和溯源管理。该系统为各参与方提供了一个有效的监管和质量溯源平台,对提升桥梁质量及建筑行业的发展有一定的积极作用。

关键词： 区块链   智能合约   多目标灰狼优化算法   Web服务组合   QoS  

摘要： Web服务组合是将基本的Web服务结合形成更大粒度的服务。随着Web服务的快速发展,出现了大量功能相同,QoS相近的Web服务。如何从中选择合适的Web服务进行组合,成为亟待解决的难题。传统方法在解决该问题时,一方面需要第三方平台做支撑;另一方面存在收敛速度慢,容易陷入局部最优等缺点。因此,本文提出一种基于区块链智能合约的QoS感知的Web服务组合方法。首先,本文所提方法充分利用了区块链技术,设计了基于以太坊平台的整体架构,为用户和服务提供商构建了一个安全可信的交易环境。通过调用智能合约,系统自动执行Web服务组合核心算法,将生成的交易存储在区块链上,一旦交易存储到链上,参与交易的任何一方都不可违,从而摆脱了第三方平台的限制。其次,本文采用改进的多目标灰狼优化算法作为Web服务组合的核心算法。通过引入余弦变化的收敛因子和Boltzmann选择策略,调整了算法的勘探和开发过程,改善了传统方法的不足。最后,为验证方法的可行性,本文使用多目标基准测试函数CEC2009,ZDT中的5个具有代表性的函数,以及QWS基准数据集进行评估,并与四种经典的多目标优化算法作对比。实验结果表明,本文所提的方法不依赖第三方平台,更加安全可靠。同时在寻优精度和求解质量方面均有明显提升,在解决Web服务组合问题时可以得到更好的优化方案。

关键词： 区块链   智能合约   脱敏算法   k-匿名算法   隐私保护   急救调度  

摘要： 救护车数量的供需不平衡导致了大量可以挽救的生命因来不及救治而逝去,共享车辆的兴起给短时间内无法增加大量救护车的现状提供了新的可能。这其中需要解决私家车辆的优先通行问题,便于普通私家车辆将患者尽快送往医院。区块链技术具有去中心化,不可逆,可追溯性强等特点,是这一问题的理想解决方案。借助此去中心化的分布式数据库,对救援过程进行监管,可以保证优先通行权限实施过程的公开和透明。此外,区块链技术对于用户数据完全公开的特点又会带来患者以及救援司机的隐私保护问题,论文针对这两个问题进行了研究和讨论:首先,论文应用区块链新技术,设计了一种基于智能合约的共享车辆调度机制。在该机制中,120急救中心、共享救助车辆、交管部门三者通过智能合约,在公开与公众可监督的环境下,实现了对共享救助车辆优先通行权限的授予和撤回,确保共享救援车辆优先通行,进而保证将病患快速送达医院。其次,论文提出了一种层次化的匿名保护机制。在该机制中,对于用户相关个人数据,以数据脱敏的方式对患者信息进行保护。对于患者疾病这类敏感信息,本文在(k,l)-匿名算法的基础上提出了改进的基于疾病脱敏决策树的(k,l)-匿名模型,保护患者的敏感信息不被同质化攻击和语义性攻击。这种双副本的保存形式在保证行程相关数据最大程度公开的同时,实现了对司机与患者隐私信息进行匿名保护。脱敏后的相关数据存于公开的区块链上,在保证公众监督的同时,也可以为急诊的科学研究提供数据支持。最后,论文设计实现并测试了基于区块链的共享车辆调度原型系统。该原型系统包括:共享车辆权限调度子系统和120急救中心控制子系统。在共享车辆权限调度子系统中,实现了基于智能合约的共享车辆调度机制和层次化匿名保护机制。达到了保障共享救护车辆优先通行权限、保证行程相关数据最大程度的公开与对司机与患者隐私信息进行匿名保护的目的。系统测试结果表明,基于区块链的共享车辆调度系统能够支持共享车辆救援及患者和司机匿名脱敏的功能要求。

关键词： 爬虫   IPFS   区块链   智能合约  

摘要： 在计算机信息技术高速发展的今天,针对海量数据的爆发,爬虫技术有着非常重要的作用。当前,爬虫技术已经非常成熟,各种爬虫框架数量很多、功能很完善,分布式集群模式更是将爬虫性能发挥到极致。但是,这些分布式爬虫技术的复杂度高、硬件设备昂贵、整体的投资代价比较大。针对上述问题,本文结合现在高速发展的区块链技术,在现有的爬虫框架基础上设计了一种爬虫方案,这种方案能减少硬件资源的投入并且部署简单。本文的主要研究内容包括结合IPFS(Inter Planetary File System)技术对方案中的爬虫数据存储模块研究和设计,并对方案中起重要作用的智能合约进行编写。本文的主要研究工作和成果如下:(1)对现有的区块链技术的理论、底层加密算法、共识算法、区块链的风险和智能合约进行分析,并且对现有的爬虫框架原理等进行阐述。为方案的整体设计产生提供理论基础。(2)结合IPFS技术对爬虫的数据存储模块进行研究设计,将集群所需要的硬件压力分散到互联网上,让各个IPFS节点去贡献自己的硬件资源,这样就可以免去采用传统分布式集群模式,从而减少硬件上的大量资金投入。(3)针对IPFS节点的工作情况以及整个方案设计,编写合适的以太坊智能合约,设计智能合约奖励机制模块。智能合约能产生驱动效益,可以激励网上的工作节点去爬取信息、储存信息、上传信息,从逻辑上让整个研究设计形成闭环。综上所述,本文的研究设计基于IPFS技术、区块链智能合约技术等来对现有成熟爬虫框架进行改造,具有稳定安全、数据来源多、硬件投入少等特点,同时也为区块链技术的实际应用提供了一种参考。

关键词： 区块链   智能合约   众包   质量评估   信誉模型   奖励机制  

摘要： 近年来,众包渐渐成为了一种新的商业模式。众包面向的群体比较广泛,参与到众包平台中的工作者背景知识,专业能力等各不相同,导致众包结果质量参差不齐。因此,质量控制成为众包研究领域的重要分支。目前的质量控制方法大多基于中心化平台,并不能保证完全可信,存在数据泄露,数据丢失等问题。此外,现在的众包平台的激励机制多采用固定定价的方式,这也导致了报酬的不合理分配。为了解决上述问题,本文提出了基于区块链的众包质量评估模型,将质量的评估权力既不交给请求者,也不交给工作者,从而避免双方作恶的情况。文中引入了区块链思想,实现一个去中心化的平台,利用区块链的防篡改特性,保证数据的安全,也能解决中心化平台数据丢失的问题。引入信誉机制,构建信誉模型,将准确客观反应用户行为特点的信誉值作为众包质量评估中筛选工人的一个基础。改进EM算法,解决EM算法初始值敏感问题,实现一种高准确率的众包质量评估方法,从而产生更接近真实值的评估结果。最后,根据质量评估结果,构建了一个基于完成质量的两阶段奖励机制,从而打破传统固定定价的激励方式,提供一种更合理、更透明的报酬分配方式。实验证明了改进后EM算法能够有效的提高众包结果的准确率。信誉机制能够促工人努力工作,提高高质量的众包结果。同时,能够把在区块链上执行智能合约的费用控制在合理的范围内。

关键词： 区块链技术   档案利用工作   模块设计   智能合约   Blockchain technology   Archives utilization   Module design   Intelligent contract  

摘要： 区块链技术的应用将给我国档案利用工作带来全新的变革机遇。本文主要采用文献研究法、案例法和逻辑分析法对区块链技术在我国档案利用工作中的应用进行分析。在梳理我国区块链技术发展与研究情况后，首先，从区块链技术去中心化、非对称加密、可访问三个方面分析了区块链技术与档案利用工作的高契合度，并据此设计出区块链档案利用工作系统的四大模块；其次，探讨了区块链技术将给我国档案利用主体、利用客体、利用过程带来的影响；最后，根据区块链技术应用于我国档案利用工作的现状，提出应采用安全密钥、建立数据中心防火墙、培养专业人才、建立试点基地、加大应用资金支持力度等建议，以期为区块链技术应用于我国档案利用工作做出努力。