关键词： 智能合约   符号执行   漏洞检测   强化学习   并行  

摘要： 近些年智能合约安全性事件频发,给其用户造成了巨大的的经济损失。针对智能合约面临的安全问题,研究人员提出了很多智能合约安全检测的软件工具,但由于智能合约发展历史较短,部分工具仍存在准确率低和效率不高等缺点。符号执行作为智能合约漏洞检测的重要手段之一,却存在着搜索策略简单、路径爆炸和约束求解困难等问题。另外,现有的符号执行并行化方法效率不高,且不能很好地适用于智能合约。本文针对上述问题进行研究,主要工作内容和贡献如下: (1)针对符号执行的搜索策略简单、路径爆炸和约束求解困难等难题,提出了一种强化学习引导的符号执行方法。首先,为了更快地引导符号执行找到易受攻击的路径,采用了强化学习算法Q-learning作为路径搜索策略。此外,为了进一步提高检测效率,还使用了一种激励式路径剪枝策略,以删除与找到漏洞无关的路径。最后,针对路径约束求解的超时问题,通过预测约束的求解时间以决定是否求解该约束。本文基于上述方法构建了工具Mythril QL,并在包含四个公开可用的智能合约数据集和5个超过800行代码的大规模合约的基准上进行了评估。实验结果表明,Mythril QL的检测效率是现有符号执行工具Mythril的3.02倍,是Mpro的1.80倍。尤其是在检测大规模智能合约方面,Mythril QL在超时时间为800秒的条件下检测出的平均漏洞数量比其他两个工具多2到3倍。 (2)针对符号执行并行化方法效率不高等问题,提出了一种基于异步求解的并行符号执行方法。该方法使用基于进程池的并行符号执行策略对符号执行进行了并行化。然后使用异步的约束求解策略解决了符号执行在等待约束求解时的资源浪费问题。并且针对并行符号执行系统的特性,设计了一种自适应负载均衡策略。最后采用了全局变量重构策略解决了一些漏洞需要获得符号执行树的整体视图而造成的漏报问题。本文基于该方法构建了工具P-Mythril QL且在第三方智能合约数据集上进行评估,实验结果表明,使用P-Mythril QL在多核情况下检测速度相较于Mythril QL提升了2到3倍。

关键词： 长安链   招投标   授权访问   智能合约  

摘要： 在政府采购及企业事业单位采购中,招投标作为一种关键的商业活动,对激发市场竞争力及维护交易公正性发挥着至关重要的作用。加强招投标流程的监管,不仅可以优化营商环境,还是确保企业间公正竞争的核心手段。目前招投标平台大多数采用中心化架构,数据易被篡改,不可追溯,导致招投标领域面临信息不对称、腐败和舞弊、资格审查不严格等问题,从而使得中标结果可信性不足。随着招投标数据的不断增加,区块链技术在多模态数据大规模存储和可信验证查询速率上存在瓶颈。针对招投标行业的现状及挑战,本文开发了基于长安链(Chain Maker)的可信招投标管理系统,并对区块链网络的存储模式及可信验证查询做出优化,有效提高系统的存储规模与查询性能。主要研究内容概述如下: (1)设计并实现了数据分布式存储、数据可追溯、防篡改的招投标管理系统。首先,以实际的招投标业务开展为背景,从现实中遇到的问题出发,进行了系统的需求分析,确立了整体架构,并设计了业务流程。其次,按照功能模块对系统进行了细致的设计和开发,实现了从投标准备到最终评标的全流程数字化记录,提高了数据的可追溯性。最后,对系统进行了全面的功能测试和性能测试。测试结果表明,系统不仅在功能上满足了预期目标,而且在性能上也表现出色,能够处理大量的数据并保持高效的响应速度,满足招投标业务管理的需要。 (2)提出了PB级多模态数据存储方案。为了更好地留痕招标过程中的数据,对账本的存储方式进行了优化。将大容量数据分成多个小块存储在云存储服务器上,计算分片的哈希值并形成根哈希,最后将根哈希和其他元数据(如文件类型、存储时间、版本等)提交到区块链上进行存储和验证,实现了文本、图片、视频、文件等PB级多模态数据的链上存储。 (3)提出了高效的可信验证查询方案。采用数据库与默克尔树(Merkle Tree)相结合的方法来增强区块链招投标管理系统的数据验证能力。Merkle Tree的根节点,作为一种可信因子,被包含在区块的元数据中。这种设计使得每次查询都可以通过默克尔树根(Merkle Tree Roots)进行验证,从而确保了交易记录的准确性和可靠性。通过将Merkle Tree Roots作为验证查询的可信因子,系统能够快速地验证查询结果的正确性,而无需检查整个数据集,这大大提高了查询和验证的效率。

关键词： 区块链   数据共享   智能合约   可信认证   信誉评价  

摘要： 数据共享作为一种释放数据价值的良好方式备受关注和研究。云计算技术的发展为数据共享来了弹性的数据存储和管理能力,共享数据的存储和访问效率得到了极大的提升,本文以云环境下的数据共享为背景展开研究。目前,绝大多数研究基于假定的集中式可信机构设计数据共享方案,但往往忽略了集中式信任存在的根信任和数据安全问题而导致系统整体可信性不高。区块链作为一种基于密码学和分布式技术的去中心化信任、透明和防篡改的分布式记账技术,为现有根信任和单点故障问题提供了解决方案。目前许多研究基于区块链和CP-ABE技术探讨数据共享问题,但普遍都依赖于集中式的密钥管理机构,存在较大的认证安全和数据泄露的风险。此外,针对数据共享的研究缺乏对用户行为要素的考量忽略了信誉对于数据共享的影响,本学位论文针对现有可信数据共享所存在的问题提出了两种解决方案,本研究主要工作如下: (1)针对云环境下数据共享存在存储服务商和权威机构的根信任问题,提出了一种基于区块链结合PKI认证支持的可信数据共享方案。通过对传统的PKI模型改进,结合区块链设计了符合数据共享场景的可信方案,为数据共享实体提供可信认证。本文在智能合约中实现了支持实体可信认证和可靠访问控制的数字证书,还设计了数据读写摘要块实现数据的完整性和访问审计,同时通过安全的密码算法保证数据交互的安全性,最后通过方案和实验分析证明了所提方案的安全性和可信性。 (2)针对数据共享缺乏用户行为要素分析和实体信誉评价机制,使得数据共享面临用户和数据信任风险等问题,本文提出了一种基于以太坊智能合约的可信数据共享信誉评价方案。在原有方案上进行拓展,优化了原数字证书结构,并采用IPFS链下存储方式降低了证书的管理开销。以ERC-1329代币作为信誉载体构建了规范的数据共享信誉评价机制,并提出了公证权威选择算法保证公证权威的公平性。通过对数据共享事务和行为要素的解构,设计了细粒度的信誉评价模型,保证系统实体和数据的整体可信。 综上所述,本文提出了一种基于区块链的可信认证数据共享方案,解决了数据共享中心化信任依赖和缺乏用户可信认证和数据访问控制的问题,保证了数据共享系统的可信性和数据安全性。然后提出了一种基于区块链的数据共享信誉评价方案,解决了数据共享缺乏行为要素分析和信誉评价机制导致的用户和数据不可信的问题。

关键词： 智能合约   漏洞识别   预训练技术   特征融合   多标签检测  

摘要： 随着区块链2.0时代的到来,以太坊智能合约作为其标志性技术拓宽了区块链的应用场景,被广泛的应用到供应链管理、金融以及公共服务等领域。然而,伴随着智能合约部署数量的快速增长以及其控制数字资产价值的提升,风险合约极易成为黑客攻击的目标。层出不穷的智能合约安全事件在造成用户财产损失的同时也阻碍了区块链可信平台的构建和发展。现有合约漏洞检测方法虽然取得了一定的成果,但依然面临着如下挑战:一、智能合约有标签漏洞数据占比极少,区块链平台上充斥着大量的无标签数据得不到充分利用。二、以太坊平台上超98%的智能合约未开源并以字节码呈现,可读性差且现有方法大多不支持对未开源合约的分析和检测。三、现有基于深度学习的智能合约漏洞检测方法多为单标签分类或多分类,无法对含有多种漏洞的合约进行多标签检测。此外,由于对于合约序列特征提取不足,并且忽略了合约包含的图结构和执行顺序信息,导致合约漏洞检测效果不佳。 本文从智能合约字节码出发,提出了可行的合约漏洞检测方法用以应对上述挑战,主要贡献与创新如下: 一、引入预训练技术设计实现了面向未开源合约的预训练模型SCOBERT,有效利用了合约无标签数据。实验结果表明,采用预训练SCOBERT模型对合约进行编码,相较于One-Hot和预训练Word2Vec模型,在三种合约漏洞检测的平均准确率分别提升7.61%和7.60%。 二、设计实现了针对未开源合约操作码序列的漏洞检测方法。该方法基于预训练SCOBERT模型,通过引入Bi-LSTM和注意力机制实现对合约漏洞相关信息的增强与特征抽取,并通过设计实验验证了方法的有效性。 三、提出了基于特征融合的智能合约漏洞多标签检测方法。一方面,通过引入专家知识辅助切片对合约关键序列进行提取,有效降低了合约漏洞信息丢失的风险。另一方面,提出了基于入度信息增强的节点聚合改进算法对合约图结构关键特征进行提取,并通过自适应图嵌入表示输出整图特征。最后,通过设计多尺度特征融合方法实现序列与图结构特征的融合与漏洞检测。实验结果表明,本文所提方法有效的提升了合约漏洞多标签检测效果。

关键词： 供应链金融   区块链技术   智能合约   融资  

摘要： 进入数字化时代，区块链技术以其高安全性、不可篡改性、去中心化等优势，成为企业供应链金融工作中的一项创新动力。然而，企业应用区块链技术并非直接照搬优秀案例经验就能达到预期效果，在实际操作时还需要从技术、监管等多个方面进行重点探索。基于此，本文主要分析区块链技术在供应链金融工作中的应用优势，并提出建立分布式账本平台、设计智能合约以实施自动化交易等相关应用要点，旨在更好地促进供应链金融健康发展，帮助企业获得更高效、安全的资金融通渠道。

关键词： 区块链   长输管道工程EPC项目   物资管理   共识机制   智能合约  

摘要： 随着国家管网集团公司成立,我国正进入长输管道工程建设高峰期,未来国家将会新建大量长输管道工程,长输管道工程的管理要求将进一步提升。而作为占据项目总成本60%以上的项目物资,其管理工作直接关乎整个工程项目的质量和效益。当前,我国长输管道工程EPC项目(Engineering Procurement Construction)物资管理还存在许多问题,如信息不对称和沟通不畅、资源配置不合理和供应链风险增加、信任缺乏和合作效率低下、物资追溯与合规风险等。为此,必须积极寻求新的管理技术来应对这一巨大难题。近几年,区块链、互联网等新兴技术崭露头角,“区块链+物资管理”的想法应运而生。鉴于此,本文提出了一种面向长输管道工程EPC项目的区块链技术物资管理新模式。 本文首先对长输管道工程EPC项目物资管理与区块链技术方面的国内外相关文献进行梳理,揭示了区块链技术应用于项目物资管理方面的可能性。其次结合长输管道工程EPC项目物资管理实际工作,对我国传统长输管道工程EPC项目物资管理的现状和成因进行了全面概述分析。然后,从区块链技术与长输管道工程EPC项目物资管理需求之间存在着高度契合的角度出发,构建了基于区块链的EPC工程项目物资管理模型,该模型包括了物资管理数据模块、区块链服务模块以及物资应用模块三大部分。详细阐述各模块的具体功能,并实现了两大关键功能:长输管道工程EPC项目物资交易事项的共识认证及提交以及EPC项目物资交易合约的自动化执行。最后,以青宁输气管道工程实际项目为例,对区块链技术在长输管道工程EPC项目物资管理工作中的具体应用流程进行了深入分析。同时,对该模式进行了比较和验证,结果显示该模型能够在物资采购、仓储、配送、监管等方面实现可视化的去中心化和智能化管理,显著提升了工程项目物资管理效率,为区块链技术在物资管理领域的广泛应用奠定了坚实基础。 本文,针对于传统长输管道工程物资管理模式的不足,引入新视角来解决问题。通过研究区块链技术应用于长输管道工程物资管理工作,构建物资管理模型并应用于具体案例,发现通过数据管理的去中心化和去信任化,能提高工程物资管理水平,实现物资管理智能化和自动化业务处理的需求,为工程项目物资管理工作提供了新方向。

关键词： 数据交易   版权保护   感知哈希   智能合约  

摘要： 数据交易指数据所有者与数据需求者之间通过协议或合同进行数据的出售、购买等行为。数据交易作为促进数据流通、共享以及利用的有效途径,对于激发数据创新活力具有重要意义。然而,数据的易复制特性导致数据的所有权难以界定和维护,数据的提供者面临数据泄露、盗用以及篡改等风险,数据的需求者遭受数据质量、真实性以及完整性等问题。此外,交易参与方的不确定性则导致数据的交易过程缺乏有效的监督和约束,数据的交易双方存在欺诈、违约等行为,数据的交易结果存在不公平、不透明以及不可信等问题。针对上述问题,本文提出一种版权可保护的区块链公平图像交易方案,无需第三方介入即可实现数据版权保护的同时保障交易流程的公平可信。本文的主要贡献如下: (1)针对图像数据交易中的无损版权认证问题,本文提出一种面向区块链图像交易的感知哈希算法。该算法基于卷积神经网络构造了一个高效轻量的哈希编码网络模型,能够从图像中提取鲁棒特征信息并编码,作为图像的版权标识。该算法不仅能够有效地保护图像的版权,还能够保持图像的原始性,因此不会影响图像的质量和价值。此外,本文设计了特定的训练数据集以及损失函数,使得算法能够区分盗版拷贝图像和近似图像,从而提升算法的抗碰撞能力。通过实验评估,证明本文方案在鲁棒性、抗碰撞性、图像认证能力、哈希长度以及计算时间等方面,均优于现有研究方案,适用于基于区块链的图像数据交易场景。 (2)针对版权保护场景下图像数据交易的公平可信问题,本文提出一种融合感知哈希的智能合约交易方案。该方案利用智能合约的不可篡改、不可抵赖以及透明化的特点,设计了一套交易的流程和规则,包括交易需求的发布和响应、交易条件和价格的确定、押金机制的实施、数据的交付以及费用的支付等。该方案结合感知哈希技术和智能合约,实现数据版权的自动验证,以及恶意行为的自动识别以及惩罚,以保障交易的公平可信。通过安全性分析和性能分析,证明本文方案在安全性和效率方面表现优异,能够有效防止数据的盗版、篡改等恶意行为,提高数据的交易速度并降低交易成本。通过与现有基于智能合约的数据交易方案进行对比,证明本文的方案在交易数据的版权保护和仲裁机制方面具有显著优势,为数据的流通和价值实现提供有力的支撑。

关键词： 区块链   智能合约   预言机   隐私保护   同态加密  

摘要： 农业科技成果在推进农业现代化建设过程中发挥着重要作用。传统的农业科技成果交易平台系统存在着严重的数据存储中心化问题,而且交易系统易出现单点故障,导致成果信息易被人为篡改、成果隐私泄露,成果难以溯源等不良后果。为此,针对上述问题,本文分析农业科技成果交易保护的研究现状,引入区块链相关技术,探索基于区块链智能合约预言机的隐私数据保护方案,增强区块链智能合约的隐私数据安全。本文研究成果如下: (1)针对智能合约预言机在隐私数据获取过程中安全性较差的问题,开展预言机隐私数据安全性提升方法研究,对预言机获取现实世界的隐私数据进行脱敏处理,用改进的同态加密技术,对区块链智能合约预言机与智能合约之间的数据交互进行安全认证,防止数据传输时被拦截与篡改、甚至泄漏,对隐私数据集,使用门限聚合签名方法进行快速聚合,以保护隐私数据的私密性,从而有效提升区块链智能合约与预言机隐私数据交互的安全。 (2)区块链智能合约预言机在处理链下计算任务时,可能存在计算结果错误,隐私数据泄露等问题。为此,针对链下计算可能出现的隐私数据暴露和隐私计算结果可信性验证问题,本文在区块链智能合约预言机中采用同态加密技术,对数据隐私进行同态加密,采用安全多方计算模式开展链下隐私任务计算,最后用非交互的零知识证明技术对隐私计算结果进行可信验证,以确保链下计算结果的准确性和隐私性。 (3)设计一个基于区块链智能合约预言机的农业科技成果交易保护系统。该系统首先基于Hyperledger Fabric平台,搭建区块链网络,并采用Chainlink对获取的农业科技成果数据进行真实性验证,使用本文所提出的方法对农业科技成果交易的隐私数据进行保护,然后使用非交互的零知识证明验证隐私数据集的正确性。最后,对整个系统进行性能与安全性测试。仿真测试结果表明,在此系统下,隐私数据的私密性和安全性得到了较大的提升。因此,本研究对农业科技成果交易保护体系具有一定的现实参考意义。