关键词： 区块链   智能合约   智能工厂   以太坊  

摘要： 智能工厂是制造业的重要发展方向,随着智能工厂系统的不断发展与扩大,系统中设备众多且拓扑结构相对分散,传统中心化控制系统中的安全问题将会日益凸显,对于中心服务器的性能要求也会显著提高,系统成本将大大提高。有着去中心化、匿名性以及无需信任基础特点的区块链技术为解决传统控制系统的安全问题提供了新的思路,智能合约与区块链技术在制造业中的应用,让智能工厂中的安全管理系统能够利用区块链技术及智能合约进行搭建。本文首先对智能工厂安全管理系统进行了需求分析,包括系统的结构、功能以及协作需求,并针对分析结果对相关技术知识进行了介绍,例如区块链技术中的共识算法以及密码学知识等,智能合约开发相关知识等,最终确定了智能工厂安全管理系统的结构功能以及实现所涉及的技术知识。基于对智能工厂安全管理系统的需求分析对系统进行了相关设计,从系统的去中心化整体架构设计到系统开发流程设计,从智能合约的整体架构设计到智能合约的权限管理以及命令控制策略设计,再从系统数据安全策略设计到系统与用户交互所需的用户界面的设计。针对于传统的中心化系统中权限管理集中于中心服务器可能导致的安全问题,利用区块链的分布式存储方式结合智能合约管理策略保障系统权限信息安全;针对系统中数据命令交互的安全性保障问题,设计的智能合约命令控制策略以操作用户的身份和权限验证保障系统命令交互的安全性;针对系统中的不同类型数据的安全需求设计了两种数据安全策略,保障系统中的数据安全;为了满足系统中用户与系统中的智能合约以及底层区块链的交互需求,设计了用户界面,完成了整个智能工厂安全管理系统从底层结构到上层应用界面的设计。对智能工厂安全管理系统设计完成之后,在系统的实现过程中,首先搭建了私有区块链环境用于模拟系统去中心化结构,利用搭建的系统开发环境进行了系统的实现,并在实际生产环境下进行了系统的功能测试,保证系统中的权限管理、命令控制以及数据安全都已经达到设计目标,也最后对系统进行了安全性测试,以实验结果证明系统拥有较高的安全性。本系统利用区块链技术来保证数据信息的安全性、一致性以及不可篡改性,以智能合约作为系统功能的实现方法,以自主搭建的用户界面满足用户与系统的交互需求,最终实现了高安全性的去中心化智能工厂安全管理系统。

关键词： 区块链技术   征信数据   征信信息   去中心化   智能合约   个人征信体系  

摘要： 现代金融体系的运转,离不开信用的支撑。征信作为个人信用体系中的关键环节,奠定了个人信用风险管理的基础。相对于发展较为完善的企业征信业,目前我国个人征信业竞争度较低,个人征信体系显露出诸多弊端。首先,经营主体单一集中。从我国目前个人征信业的发展来看,个人征信体系的建设以政府主导型为主,征信机构的经营主体主要为国有机构,民营机构数

关键词： 密文检索   区块链   可搜索加密   智能合约  

摘要： 区块链作为比特币的核心技术，因具有去中心、去信任、不可篡改等特性获得广泛关注。区块链技术目前不仅在数字金融领域获得巨大成功，而且在票据、证券、保险、供应链、存证、溯源、知识产权等十多个领域得到广泛应用。随着应用范围的增长和用户群体的增加，越来越多的数据被存放到区块链上，如何在区块链上进行方便快捷的关键词检索成为区块链领域的重要课题。但是由于区块链本身是全链公开的，整个系统高度透明，直接将机密数据上传至区块链上会带来隐私问题，需要将私密数据加密之后再上传。因此在区块链场景下的如何对密文数据进行检索成为了重要的研究课题，具有重要的应用和研究价值。　　为了提高区块链密文检索的实用性和扩展性，本文提出了一种基于属性加密的区块链密文检索方案，不仅可以避免数据使用者和数据拥有者双方在检索过程中的交互环节，实现对区块链数据的全链检索，而且可以根据实现检索功能的访问权限控制。在此基础上，该方案通过优化相同关键词的关联结构，有效提升了检索效率。本文主要的研究工作和创新点如下:　　1.本文首先利用基于属性的可搜索加密设计了区块链上密文检索的整体模型，通过基于属性的的可搜索加密的非对称特性，即加解密使用不同的密钥，能够有效避免数据拥有者和需求者的交互环节，实现全链检索，并能够实现基于用户属性的访问权限控制。在此基础上，本文提出了基于属性的密文索引构建方法，通过对关键词进行索引构建，能够保证数据的私密性并方便检索。　　2.本文提出了一种基于属性的区块链密文检索方法，给出了系统的检索框架，提出了系统的检索方案。并且针对检索效率，本文还提出了文件链结构，通过将满足同一访问控制树的区块链上的数据在逻辑上链接起来，在保证数据安全性的同时有效提升检索效率。最后从正确性、安全性和性能三方面分析了本方案。　　3.本文开发实现了本文的区块链密文检索方案，详细介绍了系统的流程以及系统的功能模块，并设计了两组实验测试了系统的重要数据生成性能，另外通过设计对比实验验证了系统的检索性能。实验表明，本文所提的方案在保证安全性的前提下有效提升了检索效率。

关键词： 数字货币   货币理论   监管框架   智能合约  

摘要： 随着数字经济的发展,伴随智能化,物联网,区块链等底层技术的成熟,促进了数字货币市场的繁荣。在数字货币市场初步繁荣的同时,监管体系的研究和完善尤显重要,如何避免数字货币新金融创新对经济体系造成不利影响和冲击,分析和防范数字货币应用的风险,是本课题作为研究对象的动因之一,另一个方面是伴随着数字货币新金融及技术革命的到来和应用,监管当局该如何处理和采取哪些措施,也是本课题探讨的问题。本文采用文献分析法、案例分析法、比较分析法几种研究方法来进分析数字货币应用及风险防范,由此来探讨如何进行数字货币监管。本文先对数字货币的市场规模和结构、市场组成、定义和分类进行了简介,约三千种数字货币总市值近四千亿美元,占据了相当了一部分市场。接着从马克思货币理论、费雪的货币需求理论、剑桥学派的货币需求理论、弗里德曼的货币需求理论、凯恩斯的货币需求理论介绍了货币理论发展史。数字货币作为货币界的颠覆创新,对社会经济中个人、国际贸易、货币政策都有革命性的影响。接着本文从货币视角,包括价值尺度、价值储藏、支付手段和流通手段,基于世界货币的风险分析及防范。基于KYC和AML视角的风险分析和防范,并对数字货币应用问题进行归因分析,包括道德风险、技术安全、价值稳定、投资者教育。然后结合委内瑞拉的法定数字货币石油币进行应用案例分析,包括案例背景简介,石油币简介,石油币的使用情况及理论分析,以及石油币存在的问题和建议。探讨法定数字货币对经济和社会的影响。接着通过数字货币的国际国内监管现状,提出了两种监管机制研究思路,一个是基于智能合约的监管思路,通过监管的智能合约化,应用区块链和数字货币本身来进行监管。一个基于宏观政策的监管思路,通过数字货币制定和跟踪宏观决策。最后对数字货币监管给出了两点建议,其一是建设数字货币监管平台,将数字货币监管规范化,应用强托管机制。其二是坚持有效监管和金融创新结合,包括采取监管沙盒和分类监管,坚持金融创新和监管创新,积极参与合作和协调。本文通过对国内外相关文献研究,对国内外的数字货币监管方式进行研究,提出了基于智能合约监管、宏观政策实施方面的设计思路,并给出了建设数字货币监管平台,完善数字货币法律体系并坚持有效监管和金融创新结合的原则的建议。

关键词： 区块链技术   以太坊   智能合约   可搜索加密   数字权限管理  

摘要： 区块链是一个能够将数据区块按照时间顺序以链条的方式组装成特定的数据结构,并提供分散、透明的数据共享的超级账本,其具有去中心化、集体维护、安全可信、时序数据和支持智能合约等特点,可以实现价值在互联网中脱离可信的第三方直接进行点对点的流通和转移。因此,区块链可以应用于机构间存在价值流通的领域,解决机构间的信任问题。此外,区块链具有支持智能合约的特点,智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信的交易,并按照其所触发交易中的数据以规定的方式在网络中每个节点上自动执行。因此,区块链还可以应用于机构间存在交易公平性问题的领域。所以,本文首先结合区块链技术,对存在价值流通的数字权限管理领域进行了深入的研究;然后利用区块链技术,对解决云存储环境下针对密文的检索方案中存在的公平性问题做出了尝试。本文的具体工作如下:1、数字权限管理(DRM)是一种通过对数字内容的使用权限进行控制和转移以保护数字内容不被滥用的机制,但是传统的DRM系统仍存在一些不足,如中心化、交易信息和权限信息不透明。中心化的服务器容易遭受攻击,且不透明的信息对用户来说是不友好的。而区块链具有去中心化、集体维护、安全可信和支持智能合约等特点,为传统DRM系统中存在的问题提供了很好的解决办法。因此,本文对数字权限管理领域进行了深入的研究,提出了一个基于区块链的数字权限管理方案,实现了在去除任何中心化服务器的情况下许可证发放和权限交易的功能,并将交易信息和权限信息记录在区块链上,确保了信息的可靠和透明。此外,方案还实现了对数字内容细粒度的访问控制和灵活的使用控制。最后,安全性和性能分析表明我们的方案是安全可行的。2、云存储环境下针对密文的检索方案存在交易不公平的问题,因此,本文利用区块链和智能合约对解决云存储环境下针对密文的检索方案存在的公平性问题做出了尝试,提出基于区块链的公平可搜索加密方案,在保证数据隐私性的同时,解决了检索的公平性问题。最后,安全性和性能分析结果表明方案是可行的。

关键词： 区块链   智能合约   DWARF   WebAssembly  

摘要： 随着区块链技术在金融、物流、医疗健康等领域的广泛应用,智能合约作为区块链去中心化应用的核心程序,其开发环境也越来越重要。目前,市面上并没有友好、高效的智能合约开发调试平台。为了促进区块链和智能合约技术的工程应用和产业推广,本文基于区块链平台研究面向智能合约的安全开发调试系统平台。重点研究了区块链系统架构、智能合约系统架构、智能合约调试引擎、智能合约全生命周期开发流程等内容。主要研究内容分为两个部分:1.研究智能合约调试器引擎技术,并基于EOS(Enterprise Operation System)区块链平台实现了智能合约的调试功能。本文详细研究了EOS区块链平台的系统架构、EOS智能合约框架及其编译工具链使用方法、EOS智能合约虚拟机执行引擎工作原理、EOS区块链账户管理机制以及EOS区块链交易执行流程等内容。然后详细分析了DWARF调试信息的编码格式,及使用DWARF调试信息获取源码行号映射信息以及变量地址映射信息的原理。并介绍了WASM(WebAssembly)字节码二进制目标文件的格式及其主要指令集编码。2.研究并实现了基于Web的EOS智能合约综合化安全开发调试平台。目前EOS智能合约开发缺少完善易用的开发工具的支持。本文基于对EOS智能合约全生命周期开发流程的研究,设计并实现了一套综合的EOS集成开发环境。提供给合约开发人员一个完善的集项目管理、开发调试、部署执行、安全检测等功能的智能合约Web集成开发环境。论文最后详细描述了本系统的设计与实现过程,并给出了系统关键问题的解决方案。通过对EOS智能合约开发的详细需求分析,提出了本系统所需要满足的功能性需求。之后结合Web传统前后端分离架构以及EOS区块链系统架构,设计了本系统的总体架构及其拓扑结构。并针对系统主要关键功能,设计了其业务执行流程。最后通过详细的测试案例设计以及测试结果展示,介绍了系统的功能实现情况。本文实现的基于EOS区块链的智能合约安全开发调试平台,能够满足EOS智能合约开发人员的各项基本需求。本系统能有效的降低EOS智能合约的开发难度,提高EOS智能合约的开发效率并促进区块链技术的应用推广。

关键词： 电力数据   区块链   Fabric   智能合约  

摘要： 电力数据作为智能电网中的核心价值,为智能电网的运行控制提供了科学的决策支撑,是国民经济健康、稳定、持续发展的重要保障。然而,电力数据在存储过程中存在着被篡改和数据集控中心面临着自然灾害等风险,使得电力数据的隐私得不到有效保障。采用新兴的信息技术找到电力数据隐私保护新方法十分重要,伴随着比特币而兴起的区块链技术,以其去中心化、防篡改、可追溯等特性,成为解决当前电力数据存储问题的新途径。本文主要做了以下工作:1.分析了传统电力数据存储存在的风险,结合区块链去中心化、防篡改的特点提出了基于区块链的电力数据存储方案,有效保障电力数据不能被篡改。采用超级账本Fabric区块链底层架构,从应用层、合约层、共识层、网络层和数据层等五个层面设计了基于区块链的电力数据存储方案。2.提升了区块链技术运用在电力数据存储的共识效率,结合智能电网的环境和变电站节点的具体特点,选取传统分布式一致性算法Paxos算法进行共识排序,并从算法活性和消息通信延迟两个方面对Paxos算法进行改进,加快了区块链节点对某个提案达成一致的速度。3.运用了一种状态同步机制来保证各节点执行智能合约的状态一致性,由于在实际的电力场景中,各个变电站节点的网络环境不同,智能合约在各个节点上运行的先后时间存在差异,导致区块链运行效率降低。状态同步收集器使得不同网络延迟状态下的变电站节点,可以快速达成执行状态一致性,降低了智能电网节点因环境差异造成的交易延时。本文通过构建基于Fabric网络的实验场景,对电力数据存储方案的功能和性能进行了测试,表明本方案具有良好的可行性,对电力数据的隐私保护具有重要的价值和应用前景。

关键词： 智能合约   操作码特征   漏洞检测   机器学习   区块链  

摘要： 近年来,区块链作为一种新兴技术,引起了国内外学者的广泛关注和研究热情。区块链通过集成加密算法、分布式数据存储和共识机制等多种技术,在无需可信第三方条件下,即可实现远距离点对点的价值传输。区块链技术通过智能合约的运行,大大延伸了该技术适用的业务场景,业务场景从最初的金融领域扩展到物联网、医疗、能源及智能制造等实体领域。由于智能合约语言尚未成熟,开发人员素质参差不齐,智能合约不可避免地会存在漏洞。最近频频爆发的智能合约安全事件,不仅造成了巨大的社会经济损失,还严重降低了人们对区块链智能合约的信任程度。目前智能合约漏洞检测的主要方法有形式化验证、符号执行或符号分析、模糊测试等。然而,形式化验证有不能完全自动化的缺点;符号执行或符号分析往往需要探索合约中所有的可执行路径或符号化地分析合约中的依赖关系图,因此时间开销大,执行效率低,不适合大批量合约漏洞检测;模糊测试方法生成的测试样例具有较强的随机性,易导致代码覆盖率低,往往无法有效检测出智能合约代码中的所有漏洞,且同样具有检测周期长的缺点。面对与日俱增的智能合约数量,现有方法不堪重负。为了保证合约漏洞检测的准确率并提高检测的效率,本文提出了一种基于机器学习算法的自动化合约漏洞检测方法,通过提取智能合约的有效特征及训练多标签分类模型,实现了对整数上溢、整数下溢、交易顺序依赖、未检查返回值、时间戳依赖和代码重入6种智能合约漏洞准确且高效的自动化检测。经过大量实验证明,本文方法更适用于大批量合约漏洞检测的应用场景。为了获得足够的智能合约数据以开展研究,本文设计并实现了一个自动化大批量爬取智能合约数据的网络爬虫工具,并对该工具进行了多线程优化,大大提高了数据采集的速率。经过一段时间爬取,采集到大量以太坊智能合约数据,包括合约的Solidity源码、Solidity版本、代币名称、合约地址等有用信息,构建了一个全面且时新的智能合约数据集。本论文通过研究合约源码Solidity语言、以太坊虚拟机字节码和操作码之间的关联性,并深入分析操作码与智能合约漏洞的内在联系,提出了操作码抽象规则。本论文通过n-gram算法从操作码数据流中提取bigram特征,并通过定义的特征计算公式计算bigram特征对应的特征值,构建特征矩阵。本文使用XGBoost、Ada Boost、随机森林、支持向量机和k近邻等分类算法,结合SMOTE或SMOTETomek数据平衡方法,在数据集上做了大量的实验。实验证明,基于SMOTETomek平衡训练集学习的XGBoost多标签分类模型对智能合约漏洞的检测效果最好,评价指标micro-F1和macro-F1值分别高达98.48%和96.41%。同时本方法大大提升了检测的效率,平均约4秒检测一个合约。基于上述实验结果,本文设计并实现了一个B/S架构的智能合约漏洞检测系统,允许用户上传智能合约源码或者字节码,系统在线进行数据处理。本系统通过训练好的机器学习模型对智能合约进行检测,并显示检测结果。

关键词： 云链融合   区块链   智能合约   访问控制  

摘要： 智能移动终端的广泛普及,使得人们的生活方式发生翻天覆地的变化。然而,由于移动终端受到电量、算力和存储能力等硬件资源的限制,用户更倾向于使用移动云来存储和分享个人数据。但是用户对外包于云端的数据几乎丧失了控制权,云服务商为了利益也尽可能的窥探用户数据以挖掘数据的潜在价值。云服务的安全关系着大量用户的数据隐私安全,因此如何保障移动云环境下的数据安全一直是研究的热点。当前面向移动云的数据访问控制系统方案存在以下不足:基于中心化的云服务和第三方密钥管理机构实际上是半可信的,在半可信环境中存储的数据存在容易被泄露的问题;数据使用历史记录未能向用户公开;多数系统采用的密文访问控制策略未能实现细粒度访问控制。为此,提出了基于云链融合的数据安全访问控制系统(Data Security Access Control System Based on Cloud and Blockchain Integration,CBDS)。在CBDS中,利用区块链去中心化、不可篡改的特性和云存储的优势,设计了一套新颖的用于云数据安全访问控制的云链融合架构;设计CBDS-CP-ABE算法以实现基于属性加密(Attribute-Based Encryption,ABE)的细粒度访问控制;利用智能合约公开透明、自动运行的特点实现系统的逻辑规则以及数据访问控制管理规则;给出了数据安全访问控制系统框架并对框架中各模块的应用流程进行了详细阐述。分别从实验和理论两个角度,对基于云链融合的数据安全访问控制系统进行实验评估和安全分析。实验结果和安全分析表明,基于云链融合的数据安全访问控制系统相较于传统的数据访问控制系统,性能相近,而用户对个人在云端的数据拥有更高的控制和管理权限,用户可以更加安全地进行数据存储共享并随时掌握个人数据的使用动态,此外,区块链存储了数据使用历史记录的相关信息,该系统具有很好的可用性、稳定性、安全性和可拓展性。

关键词： 建筑节能   制冷系统   能效管控   区块链   智能合约  

摘要： 建筑制冷系统是现代人类对生活环境舒适的基本要求，其能耗占建筑整体能耗的一半以上，是建筑节能的重点。制冷系统包括室内空气循环、冷冻水循环，制冷机组和冷却水循环等多个部分，系统复杂庞大，且作为建筑的一部分，需要长期维护运行。制冷系统多采用中心化架构的能效管控，控制系统设计成本高、操作复杂，且因为系统耦合性高，在系统长期运维、硬件变动、智能建筑升级时，需要极高的维护和升级成本，甚至必须重新设计。　　针对建筑制冷系统管控系统中心化架构设计复杂、维护升级成本高的缺陷，本文从去中心化的角度出发，首先分析了制冷系统的功能结构、运行原理和区块链的技术架构，建立了制冷系统能耗的数学模型。然后根据能耗数学模型和区块链技术原理，设计了基于区块链机理的制冷系统能效管控架构。本研究设计了虚拟设备映射的方法为制冷系统的组件、传感器等设备接入区块链提供了接口，通过区块链的智能合约实现控制逻辑和数据固化存储。本研究把将复杂的制冷系统划分为若干相互联系又相对独立的功能区块，使系统扁平化，复杂度降低，从而减少控制成本和管控难度。因为使用了区块链作为实现基础，所以该系统具有结构灵活，易升级、易拓展，数据可全生命周期地穿透式监管的优点。　　最后，使用文中建立的能耗数学模型，借助MATLAB/Simulink，对制冷能效管控系统的控制逻辑进行了动态仿真，获得了建筑制冷系统全年能耗的仿真结果，并对比有关文献中的实际工程数据做了结果分析，验证了本文研究的能效管控架构对建筑制冷系统建设具有工程参考价值。