关键词： 区块链平台   数据结构   可信树   智能合约   执行架构  

摘要： 随着区块链技术的不断发展，业务场景的不断增加，越来越多的区块链平台受到人们的关注并积极建立起来。目前的几个主流区块链平台，无论是公链抑或是联盟链，都存在性能较低的现象。对于一个业务量较大，交易较为频繁的系统而言，如此低的TPS(Transactions Per Second)是无法忍受的。本文围绕区块链中两个关键技术，智能合约和Merkle Tree进行了系统研究，设计了一种新型Merkle Tree数据结构，并对智能合约执行架构进行了改进优化。\n 本文主要工作总结如下:\n 首先，本文对现有区块链技术进行了现状分析，并对现有主流区块链平台的架构设计、共识算法、交易处理、Merkle Tree计算和智能合约执行等组件进行了总结。在这其中，智能合约执行架构和Merkle Tree的Hash计算是制约现有区块链平台吞吐量的主要瓶颈之一。本文通过对Merkle Tree和智能合约执行架构的重新设计来提高并发效率，从而减少了每个区块的执行处理时间，最终达到提高整个平台吞吐的目的。\n 随后，本文对传统的Merkle Tree进行了分析，并针对通用型区块链平台提出了一种新型的Merkle Tree数据结构，使其可以并发的进行Hash计算。同时，该树还引入了多级缓存机制，结合EVM(Ethereum Virtual Machine)虚拟机进行定制化改进，提高了该Merkle Tree在区块链平台中Hash计算效率。在新型Merkle Tree的基础之上，本文对传统智能合约执行架构进行了改进和重新设计，使得智能合约间的执行也可以相互独立，提高了整个系统的并发和吞吐。\n 最后，基于上述设计，本文基于国产自主可控区块链平台Hyperchain进行了系统实现和集成测试，设计了四个常用场景进行测试分析，对比了优化前后整个区块链平台的TPS。实验表明，优化后的区块链平台达到了较高的吞吐和较低延迟，具有良好的可用性和可拓展性。

关键词： 智能合约   访问控制系统   区块链   功能模块  

摘要： 随着区块链技术的不断发展，许多企业和组织机构已经计划将传统业务通过智能合约的方式实现，典型的应用场景包括供应链管理、物联网等。但是，目前智能合约中还存在很多安全问题，严重影响了智能合约的应用与普及。首先，智能合约没有访问控制编程接口，每编写一个新的智能合约都需要实现访问控制功能，导致智能合约开发的成本较高，甚至有些开发者根本没有考虑访问控制的问题。其次，目前智能合约间的调用没有一套访问控制机制，也会导致一系列的安全问题。因此为区块链设计一套智能合约访问控制系统尤为重要。\n 基于区块链的智能合约访问控制系统解决了智能合约间访问控制的安全问题和智能合约内的访问控制接口的问题。（1）针对智能合约间访问控制的问题，系统首先引入了平台合约管理员和合约所有者角色，将智能合约部署的权限严格控制在一定范围内；其次，系统所有的管理操作都通过密钥签名，保证了规则修改权限的合法性，同时系统通过设置命令有效期的方式防止了命令重放攻击；最后系统通过新增消息类型和合约状态机状态的方式保证了合约所属关系的正确添加，通过合约间调用流程的修改保证了智能合约访问控制的正确执行。（2）针对智能合约内访问控制接口的问题，系统采用智能合约桩代码的方式提供基于属性的访问控制接口，并通过交易ID将访问权限修改记录串连起来，从而使得访问控制权限修改记录易于追踪与查询。\n 基于区块链的智能合约访问控制系统在超级账本上进行了实现，解决了目前超级账本合约间没有访问控制的问题和合约内没有访问控制接口的问题。通过安全分析表明了合约间访问控制的正确执行，通过系统测试，发现该系统导致原系统性能损耗在2%~5%。

关键词： 区块链   传统银行业务   时间戳   智能合约  

摘要： 互联网金融和区块链技术的发展背景下,传统银行业务在渐渐地使客户失去了忠诚度和满意度,区块链的应用打开了"大数据+金融"的战略性机遇大门,有望成为新一代金融技术的里程碑,形成一次历史性的技术变革和商业革命。通过分析区块链技术的含义、特征和工作原理,结合传统银行业务的局限性,研究了区块链对传统银行业务的影响和对策,得出区块链技术的"共识算法""加密算法""智能合约"等核心基础技术领域的重大进展能促进传统商业银行的发展,降低交易成本,提高客户征信度和信息共享的结论。

关键词： 区块链   微电网   智能合约   电力交易   电力调度   分布式账本  

摘要： 区块链技术是比特币的核心优势所在,具有开放性、智能合约、数据不可篡改、分布式账本等特点。本文研究了基于区块链的微电网系统的设计与实现,在该系统中构建了基于区块链的电力交易系统与电力调度系统。多种智能合约,包括微电网购电智能合约、微电网输电智能合约、微电网支付清结算智能合约等为电力交易和电力调度提供有效保障。提出了利用电力资产数字化的支付结算,和微电网各参与方基于区块链的信息上链。最后,提出了基于区块链的微电网用电方、发电方、电网、电力流通机构和银行等多方数据的基于区块链分布式账本应用。

关键词： 区块链   物联网   智能合约  

摘要： 区块链技术在近两年来已经开始在各个领域探索新的发展方向,随着物联网设备规模的爆发性增长,但传统的技术方案和体系结构很可能已经无法再适应物联网技术未来的发展,中心化的体系结构在未来数以百亿的物联网设备管理问题上,很可能会给生产运营商带来巨大的压力和挑战,而且大量的物联网设备数据也不能在传统的中心化管理中得到更好的利用和安全保护。区块链拥有去中心化、去信任和高安全隐私性三大特点,为物联网应用提供了点对点直接进行数据传输的解决方案。本论文考虑到目前在区块链技术的研究热点,针对物联网下应用的特点,着重对目前已有的各种区块链核心共识算法进行研究分析和对比实验验证,选择最为适合应用于物联网平台的共识算法作为主要的改进策略,与目前最为流行的以太坊区块链平台相结合实现了一个高效的区块链系统。设计了一个新的物联网区块链平台架构,用户和物联网设备作为区块链中的对等节点,提供了点对点交互的能力,并且通过对数据存储的优化,增加了在物联网平台下的数据加密保护和验证机制,减轻了整个区块链网络中的数据冗余,提高了分布式数据传输和管理能力。设计并实现了一个面向物联网的去中心化应用,可以利用区块链智能合约建立新的商业模式:不需要通过中心服务器的管理,直接进行用户与用户之间的数据交易、用户与物联网设备之间的数据交易和物联网设备与设备之间也能够进行数据交易,同时保证了在区块链系统中交易的安全性和隐私性,通过对智能合约的设计,极大的增加了交易的灵活性和可信性,同时也对合约的安全性设计做了深入的分析和测试。经过系统运行和实验对比,证明了本文中所提到的针对物联网应用共识算法的改进和系统设计方案的正确性与有效性。

关键词： 区块链   以太坊   智能合约   智能电网   Hash算法  

摘要： 近年来,区块链技术得到越来越多的关注,有人认为区块链技术是继蒸汽机、电力、互联网之后的又一次社会性的工业革命。区块链技术以其去中心、去信任、数据不可篡改和可追溯等特点,在数字货币方面已经展现出了特别的优势,传统金融机构纷纷开始研究如何应用区块链技术。同时,随着国家“放开两头,管住中间”电力体制改革思路的提出,出现了大量分布式电源,这些分布式电源的并网会导致电网运行不稳定,管理难度大大增加,迫切需要一种能够实现分布式电源直接就近交易的解决方案。本文通过深入研究区块链技术,建立了基于区块链智能合约技术的智能电网系统,解决了分布式电源直接交易中双方互不信任的问题,促进了电力交易市场化,同时还能够强化政府在电网、输配电环节的管理作用。首先,对区块链技术做了深入的分析,研究了 hash算法、非对称加密算法、对等网络、共识机制、Merkle树等区块链的底层技术,并研究了以太坊以及智能合约技术。通过以太坊提供的智能合约技术,实现电力交易计量自动化和智能化。建立区块链私有链,将合约部署到私有链中,借助区块链去中心、数据不可篡改和可追溯的特点,使电力数据的存储更加安全,电力交易更加可信,电力调度更加透明。其次,通过编写智能合约,实现了电能交易合约化,最后搭建了用户侧和管理员侧的分布式应用平台。具体地,为用户建立分布式数据查询和交易平台,方便发电和用电用户实时查询自己的电力数据,用电用户通过平台选择发电用户购买电能,发电用户通过平台向购电用户售卖电能,分布式的应用平台完美实现了用户和区块链之间的交互。另一方面,为电力管理机构建立电力管理平台,管理机构可以通过平台管理用户,管理员在用户注册界面给用户授权,在查询界面实时查询用户数据,管理员还可根据电网实时运行情况,通过电力调度界面,向用户发送调度信息,用户收到调度信息后,做出相应处理。本文最终设计并实现了一套基于区块链智能合约技术的智能电网系统,本系统不仅可以用于智能电网系统,其他能源交易也适用于本系统,为区块链技术在其他领域的应用做出了尝试。

关键词： 智能合约   属性   功能异化   规制路径  

摘要： 本文首先对区块链背景下智能合约的实质与特性进行分析,阐述了智能合约具有传统合同属性的原因,列举了智能合约对合同法律规制带来的挑战。其次,智能合约经济功能的异化让非法集资呈现野蛮生长的态势,主张借鉴美国的先验对"股权众筹式智能合约"从实质上进行抽象定义,使之纳入"证券"的监管范畴,运用英国首创的"沙箱监管"技术对智能合约进行预先监测,以达到风险防控的目的。最后,文章论述了智能合约的兴起对传统经济体系产生的冲击及应对策略。

关键词： 区块链   Hyperledger fabric   智能合约   云服务化  

摘要： 诞生于2009年的比特币,作为一种去中心化的点对点数字货币系统,近年来受到了广泛的关注。由于它天然的不可篡改、可追溯及多中心化的特性,作为其底层基础的区块链技术备受以金融领域为代表的各行业的青睐。目前主要的金融机构,IT公司,都在积极研究区块链技术,以期能够在金融科技这场革命中占有一席之地。然而在具体的应用落地过程中存在着下列的问题:1)基于Hyperleger fabric技术体系复杂,技术成熟度较低,需要对基于Hyperledger fabric开发的系统进行深入分析,判断如何实现一个商用的应用系统。同时Hyperledgerfabric应用系统实现较为困难,云服务化显得较为必要。2)区块链底层系统由于其多中心分布式的特性,系统的部分中小企业节点不具备相应的运维和部署技术能力,且目前fabric官方暂不提供多机部署,无法做到各节点真正归属于各业务方。同时fabric暂不提供可信文件存储服务,文件归属权难以解决。3)运行在区块链集群上的智能合约开发框架不成熟,耦合严重,系统实现上存在多层交互,开发调试步骤繁琐,企业预研成本较高。由于基于Hyperledger fabric开发的应用系统研究刚刚兴起,尚无较多成熟的系统经验可以参考与借鉴,本文结合自身于16年9月份起在北京某区块链初创公司的实习经验,重点阐述过往研发过程中所遇到上述问题,其贯穿于从不同的区块链技术解决方案选型到开发测试整个流程。论文主要完成以下三方面工作:(1)深入分析基于fabric的应用系统架构设计和存在的问题,并完成了 febric云服务化PaaS层、SaaS层的架构设计和功能模块设计。(2)实现了 PaaS层服务中关键的区块链集群编排服务,解决了区块链集群节点的多物理节点部署,做到各节点真正归宿于各业务方。同时在Paas层实现了可信文件存储模块,确保了各方的文件归属权。(3)借鉴模型驱动工程的理念,将传统的“智能合约-中台-前端”三层开发体系转换为“中台及智能合约模型-前端”两层开发体系。由中台开发人员编辑智能合约模型,再交由论文实现的自动代码生成工具自动转换为智能合约,最终一键化部署在区块链集群上进行运行。同时论文中实现了基于泛型的与区块链集群底层数据交互的通用API接口,向上层屏蔽底层数据存取细节。本文对部署在多台物理机上的fabric集群和可信文件存储模块分别进行了功能测试,同时对智能合约通用SDK、吞吐量和响应时间、稳定性进行了相关的测试。通过上述测试验证了系统设计的可行性,并展示出了当前区块链集群和通用SDK的性能指标,显示出主要的性能瓶颈和优化方向。对于准备基于Hyperledger fabric开发应用系统的初创企业,有一定的参考价值。

关键词： 信誉评价   区块链   智能合约   环签名   群签名  

摘要： 随着电子商务的快速发展,新的消费方式已经逐渐深入我们的生活。然而,诸多交易平台为我们提供便利的同时,也带来了许多问题。例如,部分商家会抱着与消费者只进行一次交易的心态,在交易的过程中隐瞒货物的真实信息并以此获利。商家和消费者在交易过程中的互不信任,使得信誉评价系统的存在尤为重要。信誉评价系统是将消费者对商品和商家的评价进行记录和分析,并将分析结果进行公布的系统。信誉评价是消费者购买商品前的重要参考因素,也是消费者和商家互相判断信誉状况的重要依据。一个合理的信誉评价系统,应该能够让消费者在决定购买商品之前,通过浏览商品评价获得相对准确的参考信息。同时,商家也可根据消费者的信誉做出相应判断。在此背景下,如何设计一个可靠的在线商务信誉评价系统,引起了国内外学者的广泛关注。然而,传统信誉评价系统在结构上存在一定的缺陷。传统的信誉评价系统往往需要一个可信的第三方来判定评价信息的有效性和可靠性,但是,完全可信的第三方是不存在的,引入第三方会导致信息泄露和消息被恶意篡改等问题。针对上述问题,本文在现有的信誉评价系统和区块链技术框架下,利用环签名、群签名以及区块链技术设计了一个基于区块链的可修改信誉评价系统。该研究成果已被International Journal of High Performance Computing and Networking(IJHPCN)期刊录用。论文的主要贡献如下:1.提出了一个基于区块链的可修改信誉评价系统。在传统信誉评价系统的框架下,利用区块链技术和数字签名技术,对消费者产生的评价信息进行密码校验,并且生成不可篡改的区块链记录。方案去除了传统信誉评价系统中普遍存在的第三方,并且在有效保证用户评价匿名性的同时,支持用户修改自己的评价信息。此外,针对完全匿名会带来的问题,提出了一个基于群签名的信誉评价系统,使得在必要的时候系统可以发起请求从而进行恶意用户追踪。本系统的研究和建立方法已经申请专利。2.设计了一个基于FISCO-BCOS联盟链和环签名的匿名投票方案。该方案中,允许系统在有监管节点存在的情况下,对尚未同步到区块链上的选票进行访问控制,并且在保证投票人匿名性的同时防止重复投票行为。我们对本文提出的两个方案的安全性及效率进行了深入的分析,并在linux环境下利用Truffle框架实现了系统,实验结果表明两种方案在系统开销方面是高效的。

关键词： 网络互助平台   区块链   相互保险   智能合约  

摘要： 在“互联网+”的快速发展进程中,2016年网络互助遍地开花,受到越来越多专家学者和普通百姓的关注和期待。而区块链技术,被认为具有颠覆性的最新技术,其去中心化、不可篡改、公开透明等技术特性,与网络互助的发展需求天然匹配,二者的结合将会促进网络互助更好地发展壮大,推动区块链技术更快地落地实施。本文基于目前网络互助平台能产生积极社会效应、但是目前自身发展遇到较大瓶颈,而且外部面临较大的监管压力,提出基于区块链技术来构建网络互助平台,即发展“区块链+”网络互助平台,以解决自身发展瓶颈,积极应对监管问题,更好地发挥网络互助的积极社会效应。文章还对“区块链+”网络互助模式的平台的发展模式的可行性进行了全面的论证,并构建了“区块链+”网络互助的实现方案,希望为未来网络互助平台的发展提供新的思路和借鉴。因此本文的研究可以为网络互助平台内部优化,以及发展路径选择做参考。同时为更多的中低收入群体谋求风险分散和损失减少的路径,完善和丰富我国保险业的广度和深度,同时也为我国社会保障事业的发展提供新思路。本文首先对网络互助平台进行了概述。从网络互助平台的特征、目前的发展模式、以及相对对传统相互保险的优势和已经产生的积极社会效应;随后分析网络互助平台目前发展遇到的发展瓶颈和外部监管压力。接着详细介绍了区块链技术的应用。从区块链的概念、技术特点,以及区块链技术应用于金融和保险领域的设想和区块链的成功应用案例----以太坊。再接下来全面分析了区块链应用到网络互助平台的可行性。从理论和技术的角度分析“区块链+”网络互助是有效并可实现的。最后构建了“区块链+”网络互助平台的实现方案。植入区块链技术后的网络互助更加专业、透明、可信赖。从而验证了基于区块链的网络互助平台可以解决当前的问题获得更好地发展。