关键词： 区块链   智能合约   形式化验证   定理证明  

摘要： 区块链技术经过短暂的研发并崛起时期以来,渐渐成为了互联网的新型技术,并为各个科技领域带来了启迪思想与应用扩展,其核心技术一直都是网络安全的研究热点。近些年,其科技研究与应用开发均得到了充分挖掘,众多科技公司和研究部门也纷纷研发并搭建起属于自己的区块链网络,并投入开发使用。 智能合约被看作区块链技术中最有价值、最具开发潜力的分支之一。其存在的安全隐患问题一直都是研究热点,其不可篡改性引发不同种类的安全漏洞,进而导致不可估量的资源流失和经济损失。智能合约开发流程中亟需验证方法来确立其安全性与可靠性。形式化验证方法是基于严格的数学理论、可靠性强、并广泛应用于软硬件安全保证的验证方法。研究将采用形式化验证中的定理证明方法,对智能合约进行形式化建模验证。 首先,对智能合约的安全漏洞进行定义、分类、典例分析,针对主流漏洞进行逻辑分析,并针对其安全性进行系统修改。以归纳构造演算、柯霍华德同构和匹配逻辑为基础,分析了在抽象逻辑系统中融合高阶逻辑定理证明技术和符号化执行,对柯里霍华德同构应用扩展的可行性,提出了一种与归纳构造演算逻辑环境深度嵌合的可扩展通用验证框架,并可应用于区块链智能合约安全性与可靠性保障。 然后,分别对形式化逻辑内存模块、形式化执行引擎模块进行详细分析,分别提出了优化方案,并构架出基于多阶内存表结构的形式化逻辑内存框架和符号化执行引擎模块以及自动化验证策略库。最后,根据以上模块的研究验证实际智能合约代码的安全性和自动化验证。 现如今的区块链智能合约形式化验证研究中,仍存在众多待解决的问题与困难,依旧余留许多可改善的技术与框架。以定理证明形式化验证方法为核心旨在提高智能合约安全性和可靠性,并提供新的创新思路和技术路线,能推动其发展。

关键词： 区块链   预言机   智能合约   农业保险   隐私保护   零知识证明  

摘要： 区块链技术以其分散、不可篡改、透明等特点,为农业保险领域带来了前所未有的创新机遇。本文旨在探讨基于区块链的农业智能保险系统的设计与实现,以提高传统农业保险的效率、透明度和信任度。首先,本文分析了传统农业保险面临的信息不对称、理赔流程低效、监测手段不足等问题,阐述了引入区块链技术的紧迫性。随后,详细介绍了基于区块链的农业智能保险系统的关键组成部分,这包括方案研究、模型设计、算法设计创新与改进等多方面内容,涵盖了农业保险与区块链技术的融合。 在该系统中,农业保险通过区块链进行去中心化记录,保险公司和农户可以通过智能合约实现快速、透明的保单签订。参与者的身份和交易数据得到安全验证,从而构建了一个可信的保险生态系统。此外,通过引入智能合约自动执行框架,理赔流程变得更为高效,用户能够迅速获得赔付。为了保障隐私,本文还采用了零知识证明技术进行数据验证,有效保护了用户的敏感信息。最后,通过分析现有的区块链农业保险等领域的相结合实现应用,展望了基于区块链的农业智能保险的未来发展趋势。 因此,本文聚焦于实现区块链农业智能保险系统方法研究与实现,引入了多个关键性技术与保险业务结合,研究内容如下: (1)深入研究了基于声誉衰减的预言机链上数据安全方法。当信息不是源自区块链本身时,其正确性不能被保证。为解决这一限制,引入了区块链预言机——一种在将外部信息存储到区块链之前验证其有效性的服务。该技术采用了Cobbs-Douglas奖励函数,并通过激励机制提高参与者的积极性。这一技术有以下优势。通过激励机制,参与者更倾向于提供真实、准确的信息,从而增强了系统的安全性和可靠性。Cobbs-Douglas奖励函数的引入改进了系统对攻击的抵抗力,降低了投票系统的腐蚀性和破坏性。 (2)创新性设计了区块链农业智能保险自动化理赔方案。通过智能合约实时记录农业受灾信息,系统能够更准确地评估风险,为保险公司提供可信的数据。同时通过去中心化的预言机服务,系统具备更高的抗攻击性和可靠性,避免了单一节点故障对整个系统的影响。同时融合了智能合约自动化执行框架。通过智能合约自动化执行框架简化了理赔流程,并自动执行合同条款,实现快速、高效的理赔服务,提升了保险服务的体验。 (3)引入了隐私池交易赔付和零知识证明数据验证隐私保护。该技术引入了零知识证明技术,用于数据验证,确保了用户隐私的安全。其关键优势包括:(1)零知识证明技术确保了用户的敏感数据在验证过程中不被泄露,从而提高了隐私保护水平。(2)零知识证明作为数据验证的手段,确保了数据的完整性和真实性,使得系统更具可信度。 实验结果表明,该系统架构能够显著提高农业保险的效率和透明度,有效解决了传统保险面临的问题。本研究不仅为农业保险行业的数字化、智能化提供了一种可行的解决方案,也为区块链技术在农业领域的实际应用提供了有益的经验。这一创新性的区块链农业智能保险系统有望为农业生产者提供更可靠、高效的保险服务,促进农业保险行业的持续发展。

关键词： 以太坊区块链   智能合约   重入攻击   攻击行为分析  

摘要： 以太坊区块链和智能合约技术的不断发展为各种不同领域和行业提供了更大的扩展空间,随之而来的是不断出现在以太坊区块链中的安全事件。重入攻击作为以太坊区块链上主要的攻击行为之一,从2016年开始在以太坊区块链上频发,不断造成用户或项目方财产损失、去中心化应用正常执行逻辑被破坏。虽然当前有很多对于重入攻击行为的研究,但是随着以太坊区块链不断更新和发展,这些研究的缺点也日益暴露,因此对重入攻击行为的深入研究仍然具有重要意义。本文主要完成对重入攻击机理层面的研究,将重入攻击行为集中于状态变量的读写冲突问题进行讨论和分析,设计并实现了重入攻击检测框架,本课题的研究内容主要有以下三点: (1)提出重入攻击行为理论模型,本文从重入攻击机理层面对重入攻击行为进行研究和分析,将重入攻击的关键因素集中于状态变量的读写冲突问题上,根据读写行为的不同执行特点,提出新的重入攻击行为分类以及行为特征,在此基础上构建重入攻击行为理论模型; (2)提出基于理论模型的重入攻击检测技术,本文提出动态重入攻击行为检测技术,包括从交易字节码中提取语义信息,构建合约动态调用树,使用动态污点追踪技术完成并分析交易执行过程中数据流的变化过程,根据不同类型重入攻击行为的特征设计对应的攻击检测算法; (3)设计并实现重入攻击检测系统,本文从数据同步、数据处理、攻击行为检测以及结果输出等方面设计了完整的重入攻击检测系统,并完成实验以及系统检测效果的评估。 本文对重入攻击行为从机理层面研究并分析,提出基于状态变量读写冲突问题的重入攻击分类方式,并从交易字节码层面完成对重入攻击的动态检测,提供了一个较为全面的重入攻击理论研究和较为完整的检测系统,不仅能实现对重入攻击行为的有效检测,更能为以太坊区块链中重入攻击行为甚至是其他攻击行为的研究和检测提供参考。

关键词： 区块链   智能合约   漏洞代码生成   大模型提示工程   代码混淆  

摘要： 受益于区块链的快速发展,基于区块链的编程代码,即智能合约,也得以迅速爆发式增长。由于区块链不可篡改的特性,智能合约一旦部署上链就无法更改,掌握大量资金且无法更新的智能合约被黑客攻击后将带来严重的连锁反应。仅2023年2月就发生了安全事件21起,百万美元以上安全事件共发生了8起。大量针对智能合约漏洞的安全研究工作在科研界逐步开展,然而,适用的智能合约漏洞数据集在现阶段是不容易构建的。漏洞数据集的构建大多依赖研究人员在互联网络中进行人工收集或在区块链中半自动收集结合人工核验而成。这种构建方式相当耗费人力和时间,并且当漏洞代码来源于真实的区块链或者由专家人工编写时,单个漏洞代码的成本上也是相当昂贵的。因此,漏洞代码数据集的构建问题对安全研究工作的推进造成了显著的问题。 为了缓解上述问题的带来影响,本文研究构建漏洞数据集的自动化方法,该方法对少量漏洞数据集进行扩展,以迅速和低成本的方式生成可编译、存在原漏洞以及拟真的漏洞代码。首先,本文提出了适用于智能合约漏洞代码生成的大模型提示工程方法(LLM Prompt Engineering),提高大模型理解漏洞、增强代码生成的多样性以及生成代码的可编译性的能力,再通过自动化提示词优化提升整体的漏洞代码生成的效率。其次,本文针对大模型生成的漏洞代码进行进一步的优化,在保留代码原意和漏洞特性的基础上,从字节码和源代码两个层面分别对漏洞代码进行混淆。 本文选择重入漏洞作为基准漏洞用于实验,通过实验发现,相较于未经优化的生成提示词,经过优化的漏洞代码生成提示词能够显著提高生成效率,效率提升达到12%。最终生成的漏洞数据集内部数据之间的源码余弦相似性数值稳定在0.62左右;当单个样本所生成的数据集体量在50个以内时,字节码的sim Hash相似性数值稳定在3以上;以上实验数值表明,本文提出的自动化漏洞代码生成技术所生成的数据集具有稳定且良好的复杂性,能够有效减轻漏洞数据集的构建成本。

关键词： 社会化设计   众包   区块链技术   智能合约   面向对象Petri网  

摘要： 随着社会的发展,社会化设计因其独特的社会化事业与社会价值逐渐被频繁提起,它以社会福祉的角度构想创造性思维和行为,以便为社会创造利益,实现社会创新。由于技术的限制,社会化设计在个别的行业领域内一直难以推广。而互联网时代“众包”概念的提出,让人们逐渐感受到社会群体智慧的魅力,为社会化设计提供了技术方法上的支撑,并促进其发展。 目前,大部分的众包工作模式都依赖于中心化的系统。众包任务的发布和领取,以及任务工作者提交其完成结果等操作,都需要围绕中心化的平台或服务器进行,单点故障问题的缺陷无法避免。这种中心化环境下的众包工作模式,面临着缺乏可信、隐私信息容易泄露、维护成本高等问题。 本文旨在将具有去中心化特点的区块链技术引入到众包模式中,提出一种基于区块链的社会化设计众包系统,并研究其中众包工作流程的建模、分析与管控等。主要研究内容如下: (1)分析与研究众包、区块链等相关理论与技术,提出基于区块链的社会化设计众包的管控方法,搭建其去中心化的众包服务框架。针对社会化设计众包任务的每个工作步骤,建立区块链智能合约协议,完整地描述众包服务过程。使用区块链技术存储众包任务过程的交易数据,保证其公开透明、不可篡改且可溯源,实现社会化设计众包任务的可信、可靠管控。 (2)分析产品众包设计的业务逻辑,采用面向对象Petri网建模方法,将众包任务的各子网模型集成面向对象的系统,提出一种基于面向对象Petri网的区块链式社会化设计众包的工作流模型。将各对象的工作流程映射到Petri网中,利用输入和输出库所管理众包任务的流程,并获得参与对象之间的信息传递关系模型。使用软件模拟搭建众包设计的模型进行测试,分析了模型的各种性能。 (3)架设实验环境,采用Solidity语言等编程语言,完成原型系统设计。将智能合约部署在私有链上,通过案例数据进行实验验证。结果证明了整个系统的有效性,区块链技术能如实记录各对象之间的信息交互,数据清晰、可信且可溯源,保证了设计工作参与者之间的公平。

关键词： 区块链   智能合约   二层扩容   乐观卷叠   资产交易所  

摘要： 区块链技术目前正处于快速发展阶段,各个领域针对区块链技术的的研究和应用越来越多,已经展现出成为下一代互联网的潜力。然而,随着近年来区块链网络中的交易量急剧增加,出现了网络堵塞和交易费用激增等问题,这些问题在数字资产交易方面尤为明显,因此,如何平衡和提升区块链的扩容性、安全性和去中心化程度逐渐成为主流研究的焦点。 一方面,区块链的Rollup(卷叠)二层扩容方案有助于提升整体网络的扩容性并且可以继承主链的安全性。然而,另一方面,其通常需要一个中心化机构或节点来完成交易打包工作,并且在卷叠包验证方面存在大量冗余,验证效率还存在提升空间。因此,为了提升验证效率、扩容性能和去中心化程度,本文对相关技术和应用进行了以下研究工作: (1)提出了一种基于对赌协议的多分法交互式欺诈证明的二层卷叠包验证方法。首先,通过利益激励机制吸引参与节点,并采用非对称加密方法为其分发身份;其次,通过智能合约技术和安全隐私控制方案,对赌节点通过设计的对赌协议进行下注工作;并且,使用了两轮有效性证明以及El Gmail加密方法来保障下注者的隐私以及整体下注、参数计算工作的安全性。最后,智能合约根据下注结果计算生成参数D并传给验证者,验证者根据D分法策略对卷叠包进行交互式欺诈证明挑战,完成验证工作; (2)提出了一种基于多分法交互式欺诈证明的数字资产交易框架。通过分析发现,传统的交易行为可被分离为交易生成和交易确认两个阶段,前者将由外部交易撮合系统完成,后者发送至区块链系统进行;生成的交易由二层Rollup网络通过设计的选举型拜占庭容错算法(EPBFT,Electoral Practical Byzantine Fault Tolerance)进行共识,共识完成后对赌节点对共识结果下注,对赌协议计算下注结果生成参数D,验证者针对生成的卷叠交易包进行验证挑战,确认安全后完成交易确认阶段,交易被确认在主链及外部存储系统上永久存证。该交易框架可以显著降低交易成本,并在继承主链安全性的同时提升交易系统的性能和去中心化程度,为基于区块链网络的高频交易应用提供了可行解决方案。

关键词： 区块链   智能合约   法律性质   法律风险   法律规制  

摘要： 近年来,区块链成为数字经济领域的热点问题,作为区块链的底层逻辑,智能合约也凭借其独有特质,得到越来越广泛的应用。然而,与愈加广泛的应用相对应的却是立法的滞后,世界各国对于区块链智能合约的法律规制研究尚处于起步阶段,现行法律难以对智能合约安全事件进行有效的规制。因此,对智能合约的法律问题进行广泛而深入的研究,并且建立起系统的智能合约法律规制体系显得尤为重要。就撰写本文过程中查阅到的资料而言,大多数研究仅从合同法视角出发讨论智能合约的法律问题,但这不足以对其进行有效规制。通过分析智能合约的法律性质以及法律风险,推论出应该以民法为主,以监管为辅,多方面出发对智能合约进行法律规制。 法律性质方面,多年来学界有“合同说”、“程序说”、“自助行为说”、“折中说”四种不同的的理论争议,这些理论最主要的分歧点在于智能合约有没有体现当事人的意思表示的一致。智能合约的当事人经过要约和承诺就相关合同条款达成合意,且当事人有受该合意拘束的意思,因此智能合约具备合同成立的本质要件,智能合约是一种合同。 法律风险方面,智能合约具有匿名性、自动执行、去中心化、不可篡改等特征,因此在合同成立与履行时存在法律滞后、客观上的技术漏洞、主观上的平台恶意的风险。这些风险贯穿合同从成立到终止的各个阶段。无论是合同订立阶段的意思表示受限可能、合同效力认定问题,履行阶段的合同变更与解除困难、抗辩权主张难题,还是违约救济阶段权利保障问题,都反映出了当前法律规定的滞后性现状。同时,智能合约的表达载体即计算机程序和自然语言相比可能具有表达偏差现象,网络空间也很难摆脱黑客攻击的风险,个人信息泄露问题同样存在于智能合约,兼具计算机与法律知识的人才非常紧缺,所以很显然智能合约技术上的风险也有不少。智能合约的强技术性导致了平台与当事人的不对等,所以同样也要提防平台恶意的风险。 智能合约存在应用风险表明,我们在生活中要利用智能合约,就需要在法律上规制智能合约。我们通过可以通过完善民法典合同编条文、加强政府与平台监管的方式,最大程度上规避风险,从而做到对区块链智能合约进行有效的法律规制。