关键词： 区块链   智能合约   数据追溯   数据同步   双重支付  

摘要： 区块链的诞生,从根本上打破了中心化的信任体系,其实现了去中心化、防篡改、可追溯等特性,引发了社会各界的广泛关注。因此,国内外涌现出区块链研究热潮,推动着区块链技术进一步完善发展。在区块链从1.0到3.0的发展过程中,最重要的变化之一就是智能合约技术的发展,智能合约为区块链的应用带来了更多的可能性。因此,本文基于对区块链和智能合约技术的研究,旨在设计一个通用性、可用性、易用性更强的智能合约管理引擎。主要研究工作包括:(1)研究了现有典型的区块链产品比特币、以太坊、hyperledger和EOS,从网络拓扑、隐私保护、共识算法和智能合约等方面对他们进行对比,总结了区块链技术在性能、成本和隐私保护方面存在的问题,分析了区块链在共识算法、数据存储、合约形式化验证等方面的发展方向。并对区块链核心架构和关键技术进行梳理和介绍。(2)研究了智能合约的生命周期管理问题,从合约的部署、实例化、停用、更新和重用等方面进行设计;提出了一种简化智能合约开发难度的方案,将智能合约需要考虑的分布式系统和并发请求导致的复杂性剥离出来,采用一个由平台满足数据一致性和并发正确性的方案,使智能合约的开发尽可能像单机、单线程的程序一样简单;分析了比特币的账户模型,并设计和实现了一种数据追溯模型,该数据模型提供了数据记录的追溯功能和同步支持。(3)基于简化后的实用拜占庭容错算法设计并实现了一个支持交易的实时确认的联盟链的区块链平台。并对系统架构进行了优化,统一了平台的合约管理模块、用户管理模块与应用合约的处理流程,提高了系统的可扩展性;优化了智能合约与区块链平台的通信性能。介绍了基于该平台开发智能合约的规范,并以一个应用合约作为示例介绍了智能合约的开发流程和区块链平台的使用方法。最后对智能合约管理引擎进行完善的功能测试,并根据现有环境对区块链平台进行性能测试。验证了本文研究和实现的智能合约管理引擎的可行性和有效性。

关键词： 区块链   数据完整性   去中心化可信时间戳   智能合约  

摘要： 物联网应用给我们日常生活带来了很多便利,但大量的物联网设备导致物联网环境无法提供足够的数据安全保障。如何保证物联网环境中的数据完整性已经成为物联网应用中急需解决的问题。传统的基于网络服务器的对称密钥方法和公钥基础设施(PKI)的数据完整性方案,存在单点故障、运行性能和成本等方面问题,论文将研究基于区块链的去中心化的数据完整性验证技术。本文针对被验证数据的数据源真实性标识的问题,提出了基于数据源的真实性标识结构,并将该数据源的标识结构应用于数据完整性验证;针对基于区块链的、面向数据完整性验证的建模问题,提出了面向数据完整性验证的、基于区块链的数据模型;利用以太坊区块链平台的智能合约具有的存储数据变量的特性,设计了基于区块链的数据完整性验证的智能合约;基于以太坊区块链平台,设计并且仿真实现了基于区块链的数据完整性验证实验系统。在以太坊区块链平台上仿真运行了基于区块链的数据完整性实验系统,测试结果表明,基于区块链的数据完整性验证技术方案,可以在去中心化的应用环境下,并在数据分散存储以保护数据隐私的前提下,确保数据的完整性。

关键词： 区块链   环签名   可问责性   以太坊   智能合约  

摘要： 区块链上所有交易数据公开、透明地存储在全网各个节点,虽然可防范数据伪造和篡改,但却带来了身份隐私容易泄露的问题。攻击者通过分析大量的交易记录和实际信息,可以得到地址与实际用户的对应联系,甚至可以追踪到真实用户,从而泄露用户隐私。为了保护用户隐私引入环签名的思想,但是由于环签名的过度匿名性,会出现一笔资金被重复使用的情况,称之为双花,存在出现双花时不能找到双花者的情况。针对上述问题,论文基于可追踪环签名的追责思想,结合零知识证明,改进唯一性环签名,构造出一种可问责环签名方案,再结合区块链上的智能合约,研究提出基于可问责环签名的可监督区块链,实现从重复签名消息追踪消息发送方,达到追责的目的。论文的具体研究内容如下:(1)构造可问责环签名。论文基于可追踪环签名追责的思想,结合零知识证明,改进唯一性环签名,构造出一种既能预防双花又能找到签名者身份的可问责环签名方案,实现从重复签名消息追踪消息发送方,达到追责的目的。(2)基于可问责环签名的可监督区块链。在改进的可问责环签名的基础上,论文采用智能合约协议和用户接口,通过在以太坊上部署可问责环签名智能合约,构建基于可问责环签名的可监督区块链。该方案能够保护诚实签名者的身份隐私,不会泄露签名者的秘密,并且能够保证签名者身份不被追踪,但是如果签名者试图对一笔资金重复使用,则会受到身份被公开的问责惩罚。(3)测试与分析。通过基于可问责环签名的可监督区块链的测试,验证了用户对一笔资金重复花费时,可以追踪用户身份的情况。并通过测试与分析评估了方案的交易效率、计算开销,并与集中式和分散式匿名方案的匿名攻击、可用性、防盗性进行比较,表明本研究在交易开销和匿名保护上有着更优的表现。证明了方案的可行性。论文提出基于可问责环签名的可监督区块链方案,该方案能够保护诚实签名者身份隐私,不会泄露签名者的秘密,并且能够保证签名者身份不被追踪,但是如果签名者试图对一笔资金重复使用,则会受到身份公开的问责惩罚,对区块链上的用户隐私有可审计的监督作用。

关键词： 侧链   智能合约   审计   激励模型   以太坊  

摘要： 区块链系统在去中心化的环境下,通过链上节点共同维护数据一致性来实现不可篡改性。其导致了智能合约漏洞造成的经济损失难以追回的问题。当前智能合约审计通常采用交付专业审计机构和自动化审计两种方式。但前者存在过程繁琐、耗时长的问题,后者存在审计时间长、误报率高、只能发现已记录在库bug的局限。为了解决现有合约审计机制的局限,设计并实现一种基于侧链的合约审计平台(A Decentralized Smart Contract Auditing Platform Based on Sidechain,DCAPS),其适用于区块链生态,能够激励广大公链用户共同参与到合约审计。DCAPS提出一个激励模型,通过引入信用分与保证金等机制,在激励用户积极参与有效测试的同时,限制多方合谋篡改区块数据与消极测试等情况的发生。DCAPS通过双向锚定的侧链技术实现与主链耦合,使审计平台与主链间的数据资产可进行交互,在侧链上部署合约进行审计。审计流程高效透明,同时由于有多方角色参与,能更为全面地发现合约漏洞,并有效预防漏洞发现者隐瞒漏洞牟利与消极测试的问题。DCAPS在以太坊基础上实现了一个简单的去中心化合约审计模型,并测试其功能与额外性能开销。测试结果表明,DCAPS可抵御链上角色多方合谋等安全威胁,同时它为以太坊系统带来的额外开销不超过10%。

关键词： 区块链   PBFT共识算法   智能合约   环境监测   Hyper ledger Fabric  

摘要： 当今,加密货币是行业和学术界的热点话题。作为最成功的加密货币之一,比特币在2016年的资本市场达到了 100亿美元。区块链是加密货币的核心技术,具有去中心化、去信任等特点,所有交易都存储在区块列表中。利用这些特性,区块链可大大节省成本并提高效率。随着物联网的飞速发展,环境监测系统极大地提高了政府日常运作的效率和透明度。但是,目前大多数现有的环境监测系统都是以集中的方式提供服务,并且严重依赖人来控制。高度集中的系统架构容易受到外部攻击,此外,不法分子破坏数据真实性相对容易,导致公众对环境监测数据信任度不高。针对这些问题,本文提出基于区块链的环境监测数据安全传输方案。监测设备获取的数据经过签名发送至数据采集终端,数据采集终端验证数据后将其写入区块链,智能合约对公众关心的数据进行实时分析并对外发布结果。以PM2.5监测为例,探讨环境监测区块链系统架构在PM2.5数据传输中的应用。使用Hyperledger Fabric搭建了环境监测区块链,实现环境监测数据的发布和查询功能。区块链的引入将大大提高环境监测系统中数据的安全性与真实性,从而为环境相关的科学研究,决策部署提供更可靠的信息。在联盟区块链中,实用拜占庭容错共识算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)减少了区块确认时间,消除了资源消耗问题。为解决PBFT算法较高的通信开销问题,针对具有授权准入机制的联盟区块链,考虑现实应用场景,本文还提出基于分组的实用拜占庭容错共识算法(Group Practical Byzantine Fault Tolerance,GPBFT)。GPBFT算法通过改进传统的PBFT算法,减少共识达成过程中的交互次数,从而降低共识过程中的通信开销。使用Prism对GPBFT算法进行了模型检验。实验结果表明,GPBFT算法可以降低交易确认的时间、减少通信开销。容错能力分析和共识方案对比表明,GPBFT算法既保留了原算法的安全性,又弥补了其高性能、可用性的缺陷,从而GPBFT算法可应用于更大规模的联盟区块链系统中。

关键词： 供应链金融   区块链供应链金   加密技术   智能合约   分布式存储  

摘要： 本文首先对供应链金融及区块链供应链金融的相关理论进行了说明,并简要介绍了国内外相关理论的研究情况。在此基础之上,通过对F公司区块链供应链金融平台的经营模式以及业务成果进行了调查分析。分别介绍了公司在预付账款融资、存货质押融资、应收账款融资这三种供应链融资模式项下的主要业务成果。并且重点探讨了三种供应链融资模式在具体运用中的优势和不足之处。除了区块链供应链金融业务诸如用户信息透明度提高、数据安全程度提升、行业选择精准性提高好的方面外,在研究中同时也发现了其存在的一些问题:客户参与度较低,数据处理延时性凸显,相关标准不明确。并根据F公司存在的以上问题分别提出了相应的看法以及解决对策。最后,希望通过本文对F公司区块链供应链金融业务的主要融资模式及业务成果的研究,可以为区块链这项技术在供应链金融方面的运用以及发展提供一些借鉴意义。

关键词： 智能合约   冲突   合同法  

摘要： 美国法律学者、计算机专家尼克·萨博提出智能合约旨在通过计算机代码形成的合约以达成便捷交易,作为区块链重要的运作部分,智能合约有其特有的运行机制。智能合约的出现和应用不仅改变着现今人们的商贸交易方式,同时对传统合同法提出了新的挑战。本文的目的在于明确智能合约的法律性质,并借鉴、反思国外对智能合约的立法和规范以寻求我国对智能合约的立法应对。首先,本文从智能合约的电子代码、储存去中心化、自动强制执行等特性开始分析,以探究其合约的法律本质特性,发现其作为新型合约所特有的法律价值和实用价值。其次,智能合约作为新型合约,其仍然与传统的合同法规范存在一定的冲突,如智能合约代码与合同法语言含义的差异,智能合约无法判定缔约主体民事行为能力,智能合约难以判定缔约方意志表示真实与否等法律问题。对于这些问题,虽然仍有一些没有得出优良的解决方案,但不少国家已经对智能合约进行了立法。如美国的多个州不但肯定了智能合约的法律地位,更对其在诉讼案件中作为证据进行了规范。最后,通过对国外智能合约立法的探究和反思,结合我国部分地方政府对区块链的应对措施,提出我国对智能合约的立法规范建议,包括:明确智能合约法律地位、适用范围、订立条件,完善智能合约相关平台市场立法等。

关键词： 区块链   交易平台   智能合约   区块链与旅游  

摘要： 随着虚拟加密数字货币的兴起,区块链技术进入了人们的视野,目前正处于飞速发展时期,该技术是目前最具潜力的去中心化、分布式技术。区块链技术的应用场景由最初的虚拟货币到前些年的金融领域,现在已慢慢延伸到各行各业。区块链技术在1.0时期,主要诞生了数字加密货币,如比特币、莱特币等;在区块链2.0时期,以太坊为区块链的应用开发提供了平台,开发人员可在以太坊平台上开发和发布下一代分布式应用;目前区块链发展到3.0时期,主要是企业级的应用超级账本(Hyperledger),目的是为各行各业提供去中心化解决方案,区块链3.0已经超越了经济领域,可用于在全球范围内实现日益自动化的物理和人力资产的分配。促进科学,卫生,教育和其他领域的大规模合作。作为一个旅游城市,经过多年的发展,西藏已经形成了一个独特的国内外品牌。唐卡,藏香,工艺陶器,各种纪念品等产品在国内外享有很高的声誉。与国内其他地区相比,西藏的大部分旅游产品具有浓厚的民族特色和宗教色彩。在这种情况下,西藏旅游产品的流通必须注意宗教信徒和游客两个群体的共同感受。不能只从访客的角度进行创意设计。否则,如果创意设计违反了当地宗教信徒的心理需求,就无法在当地建立起市场来。同时,西藏旅游产品中各类特产也是别具一格,因此,在西藏旅游业中旅游产品的生产、销售是一个重要的问题。目前全国各地包括西藏在内,一部分旅游产品以次充好、价格昂贵、售后服务差等问题困扰着前来旅游的消费者。基于上述大背景结合西藏旅游市场的现状,为了解决西藏旅游行业中旅游产品的流通交易问题,设计了该旅游产品交易平台。本论文在区块链技术理论的支撑下,详细介绍了区块链3.0时期的企业级应用Hyperledger。利用企业级应用Hyperldger Fabric框架下,通过分布式云服务器采用底层联盟链进行环境的搭建,配置Fabric分布式网络,通过Go语言编写的智能合约(Chaincode)来构建去中心化和分布式机制来提供相关操作,将智能合约部署到Peer服务器节点上来执行操作,智能合约提供了论文要达到的核心功能。最后通过***来连接Web端,提供Web界面显示,通过界面实现在Web端的相关操作。本论文的创新点主要有两点,一是区块链技术与旅游结合尚处于研究阶段,目前无论国内还是国外,尚未有成熟的应用供用户普遍使用。二是西藏具有特殊的旅游资源,新技术和特殊地区独特旅游产品资源的结合。本论文设计的西藏旅游产品交易平台作为区块链技术与西藏本地旅游的初次结合,为下一步区块链技术与西藏旅游协同发展提供了基础,在未来将会有更加完善的旅游产品交易平台出现。为国内各地旅游行业服务,尤其是西藏作为旅游城市将得到更多、更可靠的服务。

关键词： P2P网贷投资   区块链   通证经济   智能合约  

摘要： 区块链是近几年新兴流行的技术,去中心化、难以篡改特性和分布式记账的运作方式,为其应用带来了广泛的空间.随着其技术及其延伸之下的通证经济的提出和发展,在目前P2P网贷投资平台的大范围出现问题和大量坏账的情况下,区块链和P2P的结合将会是解决问题的新的思路.

关键词： 区块链   对等网络   文件分发   溯源系统   智能合约  

摘要： 当今中国互联网技术飞速发展，用户对文件下载速率和流媒体质量的要求不断提升，P2P（Peer to Peer，对等网络）技术已经成为互联网数据分发和流媒体应用中的关键技术。P2P技术缺乏P2P文件及种子文件溯源机制，虚假P2P种子文件横行网络，用户不知道下载过程中P2P文件是来自哪些贡献者，从而导致用户可能下载到携带病毒的P2P文件，给用户带来严重后果。因此需要一种有效的方案来避免用户下载到虚假P2P文件，以及能够对P2P文件进行溯源。　　针对上述由P2P分发网络缺乏溯源机制引发的问题，本文基于区块链设计实现了一种有溯源机制的基于区块链和P2P的文件分发与溯源系统。　　本文的主要工作如下：　　（1）结合区块链和P2P分发网络平台，设计基于区块链和P2P的文件分发与溯源系统。　　（2）针对P2P分发网络缺乏溯源机制导致的问题。基于P2P分发网络平台引入Hyperledger Fabric区块链技术，设计并实现基于Hyperledger Fabric和P2P的文件分发与溯源系统。使用本系统，让P2P文件有一个可溯源的不可篡改的数据库，能验证P2P种子真假，获取真P2P种子，知晓P2P文件下载的来源。　　（3）针对Hyperledger Fabric区块链溯源子系统存储瓶颈，引入私有网络IPFS存储技术。将P2P种子文件存储到私有网络的IPFS（InterPlanetary FileSystem，星际文件系统）集群，P2P文件及种子关键信息存储到区块链，扩展Fabric区块链的存储。　　（4）使用JAVA和Go语言实现了基于区块链和P2P的文件分发和溯源系统，部署实验环境，设计相关实验方案完成了功能和性能测试，实验验证了系统的有效性。