关键词： 区块链   唐卡   非同质化代币   智能合约   Truffle框架  

摘要： 随着区块链技术的不断发展以及非同质化代币的热度不断加深,越来越多的人们开始萌发对唐卡NFT的追求与喜爱。然而因唐卡NFT单一价格昂贵、流通性差、溢价高等缺陷,让那些有想法投身唐卡NFT市场的人望而却步。因此本文设计提出唐卡可拆合NFT技术方法为传统唐卡NFT行业赋能,设计并实现了基于区块链的唐卡可拆合NFT上链及溯源系统,旨在从根源上解决目前唐卡NFT行业现存的问题。本文的主要工作如下: 第一,提出并设计基于区块链的唐卡可拆合NFT(Separable Synthetic NFT,SSNFT),唐卡可拆合NFT主要包括可拆分NFT(Separable NFT,SE-NFT)和可合成NFT(Synthetic NFT,SY-NFT)。可拆分NFT实现对指定唐卡NFT拆分成任意数量的具有与原唐卡NFT相同图像但内嵌不同编码的类同质化代币(Class Homogenization Token,CHT),并在市场上使用类同质化代币进行流通,原NFT存放至唐卡NFT银行(Tangka NFT Bank),以实现在保障图像一致的情况下提高交易的流通性和固价性,降低购买成本,扩大商品影响范围。可合成NFT则是当有买家购买到全部类同质化代币且打算通过唐卡NFT银行兑换该NFT时,可以通过将全部类同质化代币合成为一个完整的凭证集合(Voucher Collection,VC),利用该凭证集合可向唐卡NFT银行申请兑换该唐卡NFT的所有权,同时获得实物唐卡的所有权。唐卡可拆合NFT使得购买者以较低的价格买到高质量的唐卡CHT,降低购买成本,提高商品流通性。同时为完成系统后续的设计和优化,本文设计出相应的智能合约以实现对应功能,同时也对智能合约进行各项安全性实验测试,主要包括Truffle Test白盒测试、Mythril安全性测试以及单元测试,最后用可拆合NFT和传统的NFT进行对比,分析对应的优势。 第二,完成基于唐卡可拆合NFT上链及溯源系统平台设计,同时明确系统的核心功能,主要包括系统平台需求分析和系统总体设计框架,以及实现“链上链下+IPFS”技术框架。同时本文对各个对象模块功能进行描述分析,围绕唐卡的类同质化代币进行上传、交易和溯源等功能设计并完成系统的整体框架,为后续系统设计开发提供理论技术支持。 第三,基于以太坊Truffle框架搭建系统架构、业务模块等整体设计,对系统前后端布局及功能实现、“链上链下+IPFS”技术框架系统的实现展开详细论述。主要包括区块链的环境搭建、系统功能实现、IPFS分布式文件存储系统引入开发等工作。同时使用Postman、Geth及IPFS性能测试等工具对系统进行功能测试、性能测试以及安全性测试,确保系统可以安全稳定的运行,以符合设计预期,对于区块链技术在唐卡交易领域的应用发展具有一定的参考价值。 唐卡可拆合NFT结合区块链与智能合约技术,有效解决传统唐卡NFT系统中存在的高溢价流通问题,增加唐卡交易信息的高流通性和安全性,激发唐卡交易市场活力。

关键词： 区块链   智能合约   深度学习   漏洞检测  

摘要： 智能合约作为区块链上执行自动化业务逻辑的关键组件,承载着重要的商业逻辑和价值转移功能。但智能合约在底层实现技术、开发语言方面存在的安全漏洞,导致智能合约攻击事件频发,造成了巨大的经济损失,同时破坏了公众对区块链与智能合约的信任基础。为了解决这一问题,智能合约的漏洞检测变得愈发重要。然而,传统的漏洞检测工具检测精度较低并且自动化程度较低,难以满足实际需求,而一些基于深度学习的漏洞检测方法虽然能够在一定程度上提高漏洞检测准确率,但其缺乏融合传统方法中的专家知识,且存在智能合约代码语义特征提取不充分、特征提取方式单一等问题。本文针对基于深度学习的智能合约漏洞检测方法中的问题展开研究,主要工作如下: (1)提出一种基于Conv1D-BiGRU和专家知识的智能合约漏洞检测方法(Conv1D-BiGRU and Expert knowledge,CBGE)。该研究以重入漏洞为重点,设计了Conv1D-BiGRU神经网络,实现了对智能合约源代码中语义特征的提取。为了充分利用传统检测方法中专家定义的漏洞规则,设计了专家知识网络,用于提取智能合约中的专家知识特征。最后,通过Conv1D-BiGRU网络和专家知识网络的协同工作,实现了对智能合约重入漏洞的检测。实验证明,Conv1D-BiGRU网络可以有效提取智能合约源代码的语义特征,通过融合专家知识,进一步提高了智能合约漏洞检测的准确率。 (2)提出一种基于语义和结构特征融合的智能漏洞检测方法(Semantics and Structural Features Fusion,SSFF),解决了现有的基于深度学习的智能合约漏洞检测模型提取特征形式单一问题。该方法将智能合约代码看作文本,通过结合注意力机制的Conv1D-BiGRU神经网络提取智能合约源代码中的文本语义特征。为了提取智能合约源代码中的结构特征,将智能合约源代码转换为图结构数据。通过设计一种图卷积神经网络提取智能合约图中的结构特征。最后通过融合文本语义特征和结构特征对智能合约进行分类。实验证明,该方法具有较好的智能合约漏洞检测效果。 (3)构建了一个智能合约漏洞检测系统,该系统通过结合上述两种方法中网络模型的优势,实现了对智能合约中存在的漏洞问题的自动检测。用户在浏览器端登录智能合约漏洞检测系统,确定检测方法并上传智能合约代码,漏洞检测工具自动截取请求的数据,根据漏洞检测策略进行漏洞检测,获得智能合约漏洞检测结果。

关键词： 区块链   信用风险评估   AHP-FCE   智能合约   Fisco Bcos  

摘要： 农业中小企业的信用风险评估在支持经济发展和金融服务方面扮演着关键角色。然而,传统的信用评估方法存在信息不对称、难以核实以及高成本等问题,这些问题限制了农业中小企业的融资渠道和发展机会。区块链技术的去中心化、防篡改和可溯源性等特点为改善农业中小企业信用风险评估流程提供了全新的解决方案,有助于解决信用信息共享、验证评估数据可信和降低操作成本等问题。研究发现传统的区块链信用风险评估系统虽然在解决“数据孤岛”问题和保障数据一致上有一定成效,但仍然存在征信数据时效性难以保证、信用评估结果可信度较低等问题。同时,信用风险评估模型的研究与信用风险评估系统的研究存在割裂的问题,评估模型和评估系统并不能很好的相匹配。本文研究了一种基于区块链技术的信用风险评估系统,旨在增强农业中小企业信用风险评估结果的可信性和时效性,使信用信息数据更具安全性,具体研究内容如下: (1)本文使用AHP-FCE方法构建了一个适用于农业中小企业的信用风险评估模型,并通过模型对比实验、具体案例分析验证了该模型的有效性,从而为农业中小企业提供了更为准确的信用评估方法。 (2)本文对传统区块链信用风险评估系统的问题进行了具体分析并提出了优化方案,详细设计了系统的整体架构和功能流程。优化后的系统提高了运行性能,更加注重数据的安全性和系统用户的隐私性,还增强了用户的操作体验。 (3)本文利用Fisco Bcos区块链平台搭建了区块链系统,并通过部署智能合约,利用VUE、Spring Boot等计算机技术,实现了优化后的信用风险评估系统,最后,本文对系统的功能和性能进行了测试,以验证系统的稳定性和操作可行性。

关键词： 编码   纠错码   分配   分布式   智能合约  

摘要： 区块链技术作为一种无需任何中间方即可促进多方之间交易的技术,在金融、医疗保健、物联网和教育等领域广泛应用。然而,随着区块链应用场景的扩展,存储可扩展性问题日益凸显,成为制约其发展的瓶颈之一。当前的区块链系统要求每个参与者都存储整个区块链副本,导致存储需求庞大且持续增长。这不仅提高参与节点门槛,还引发了安全问题,如资源丰富节点的垄断和操控,威胁到了区块链的去中心化和抗攻击性能。 为了解决存储可扩展性问题,业界和学术界提出了轻节点、分片、侧链和剪枝等方法。然而,这些方法普遍存在着缺陷,如数据可用性攻击、分片共识问题以及永久性数据丢失等。与上述方法不同,编码区块链利用纠删码技术来提高传统区块链的存储效率和容错能力。但是,编码区块链面临的一个关键问题是如何合理分配编码片段在节点中的存储。早期研究主要关注于区块编码策略,却忽视了编码片段分配问题。 为此,本文提出了一种编码存储分配分布式学习方案,使得每个节点能够智能地合理分配和重新分配编码片段,从而进一步提高了存储效率和区块链的整体性能。此外,本文还提出了一种基于强化学习的智能合约分布式存储方法,通过动态调整存储策略来实现高频使用合约和低频使用合约之间的存储和传输成本的优化平衡。本文的主要贡献如下。 1)针对编码区块链中的编码片段分配问题,本文首次提出一种编码存储分配分布式学习方案,使每个节点能够学习如何合理地分配和重新分配编码片段。具体而言,节点根据其解码经验计算奖励,实现更智能的分配策略。此外,本文还将该方法与现有解决编码片段分配问题的集中式和分布式启发式算法进行比较。结果表明,就总体奖励而言,所提出的方案比现有算法高出7%。当网络拓扑发生变化并需要重新分配编码片段时,其重新分配编码片段所产生的传输开销比现有算法低55%。 2)针对智能合约存储管理问题,本文提出了一种基于强化学习的智能合约分布式存储方法,通过动态调整存储策略,实现了对高频使用和低频使用合约的不同处理,从而进一步降低了区块链的存储成本和传输开销。此外,本文还与传统智能合约存储管理方法和编码存储分配分布式学习方案进行比较。结果表明,就存储成本而言,所提出的方法比传统智能合约存储管理方法降低了60%。此外,当执行智能合约时,考虑到解码和重新分配所带来的传输开销,所提出的方法要比编码存储分配分布式学习方案低70%。

关键词： 农产品溯源   区块链   共识算法   智能合约   一致性hash环  

摘要： 随着国民生活水平提高与科技的发展,人民对生活的要求已经从吃得饱提升到吃的好。以此为背景,人们开始逐渐重视农产品质量安全。因为近年来食品安全事故频发,消费者对农业产生了一定的信任危机。消费者与政府机构都开始重视农产品从生产到销售过程的可追溯性以及出现事故后的快速召回与追责等问题。目前已有的农产品溯源系统仍然存在安全性与信息孤岛等问题,并且在一定方面,未考虑到生产者成本问题与系统操作的困难度,造成这些系统实用性不高,未全面推广。本文提出了基于Hyperledger的农产品溯源研究,为解决农产品产业中的信息不透明问题提供了一种可行的解决方案,根据Hyperledger的特性,保证数据的安全性、完整性、不可篡改性以及可追溯性。本文主要研究农产品溯源中各种角色操作产生的信息存储、责任划分、大量数据情况下数据查询与更新优化问题以及隐私泄露等问题。本文主要研究内容如下: 第一、针对PBFT算法目前在选举机制、流程繁琐、网络开销大等问题,提出一种基于节点信誉度、地理位置、活跃度等信息考虑的拜占庭容错算法(WK-PBFT)。结合农产品溯源中存在的信息量大,角色众多等实际场景,使用节点的角色、地理位置、信誉度、活跃度进行聚类,通过K-means算法计算节点到簇中心的欧几里得距离选取主节点、共识节点与普通节点。并通过对算法流程进行改进减少网络开销,通过对改进后的WK-PBFT算法进行测试,算法在耗时与吞吐量方面具有良好的性能。 第二、通过引入随机数和数据映射的方式,根据用户角色与区域等信息考虑进行改进了一致性hash环算法(RM-HASHRING)根据不同区域不同角色建立一致性hash环,通过hash环与二叉树的方式,提升系统的查询与更新速度。 第三、基于改进后WK-PBFT算和RM-HASHRING算法搭建农产品溯源系统并确定系统架构以及业务流程,实现智能合约的设计,包括存储的详细信息和方法。 第四、基于农产品溯源系统架构搭建了农产品溯源系统的web端与移动端,实现农产品溯源业务模块,支持多款浏览器及其不同版本。

关键词： 智能合约   双阈值   未知漏洞检测   操作码序列   特征融合  

摘要： 随着以太坊的发展,智能合约的应用日益广泛。智能合约是运行在以太坊上的应用程序,并且涉及大量的资金转账。近年来,许多智能合约因存在未知的漏洞造成了大量的经济损失和有害影响。智能合约一旦部署到区块链上,便无法更改,开发者也无法在安全漏洞出现时及时采取应对措施。尽管许多研究人员投入研究,取得了一些成果,但现有方法往往存在特征类型单一、检测类别较少、误报率较高、只能检测已知漏洞等缺点。因此,对智能合约安全性的全面检测仍然是一个迫切需要解决的挑战。为解决上述问题,本文提出了基于双阈值的智能合约未知漏洞检测方法,主要内容如下: (1)本文提出了一个基于双阈值的未知漏洞检测方法。根据未知漏洞与已知漏洞存在一定相似性的原理,通过设置阈值Sum＿prob来比较未知漏洞与已知漏洞的相似程度以及设置阈值Max＿prob界定已知漏洞的置信度。最终利用多分类模型输出的概率值与设置的双阈值进行条件判定,进而检测智能合约中的未知漏洞。 (2)本文提出了一个基于机器学习的智能合约未知漏洞检测方法。通过N-gram和TF-IDF算法对简化后的操作码序列提取特征,利用多分类机器学习算法来构建漏洞检测模型,同时基于双阈值的未知漏洞检测方法对智能合约进行未知漏洞检测。实验结果证明了该方法的有效性,在检测智能合约中的未知漏洞时,准确率达到90.9%,F1-score达到91.5%。 (3)本文提出了一个基于特征融合的智能合约未知漏洞检测方法。通过对操作码序列与参数特征序列进行特征提取,然后通过特征融合方法连接操作码序列的特征矩阵和参数特征序列的特征矩阵得到混合特征矩阵,并训练卷积神经网络-双向长短时记忆网络-注意力机制(CNN-Bi LSTM-Attention)检测模型,最终利用双阈值的方法检测智能合约未知漏洞。实验结果表明该方法的优越性,在检测智能合约中的未知漏洞时,准确率达到92.74%,F1-score达到94.69%,并且基于特征融合的方法在各项指标相较于基于单一特征的方法表现更优,准确率与F1-score分别比单一特征的方法分别提升了3.83%和4.35%。

关键词： 区块链   数字版权   智能合约  

摘要： 区块链技术作为一项对未来信息化发展产生重要影响的新兴技术,已经在司法存证、版权保护、医疗服务等场景有了广泛深入的应用,展现出强大的技术优势。在《十四五规划纲要》中,区块链更是首次被纳入了国家五年规划,被列为“十四五”七大数字经济重点产业之一,规划指出未来区块链技术创新、平台创新、应用创新和监管创新的创新方向,这充分体现了国家对于区块链技术和产业发展的高度重视。与此同时,数字信息技术的发展改变了作品的创作方式与传播方式,促进了数字版权产业的蓬勃发展。区块链技术凭借其去中心化、可追溯性、不可篡改性等技术优势,成为数字版权领域的创新性的技术手段,直击数字版权管理中存在的数字版权利益主体间利益分配不均、数字版权登记成本高且效率低、数字版权交易信息不透明且难以追踪、数字版权确权维权困难等痛点。区块链技术为数字版权管理提供了可行的技术方案,以区块链技术构建的数字版权管理系统,兼具数字版权确权登记、数字版权交易、数字版权鉴权、数字版权维权的功能,发挥出提高数字版权管理的效率、增强数字版权管理的安全性以及平衡数字版权各方利益关系的价值。 区块链技术与数字版权的融合不断深入,依托区块链技术的数字版权产业不断革新发展。然而,区块链技术在给数字版权管理带来机遇的同时,也带来了挑战,将区块链运用于数字版权管理全过程仍存在着许多局限。这些局限具体体现在:首先,在数字版权登记方面,基于区块链技术的数字版权登记只具备权利证明的能力,缺乏对数字作品独创性进行判断的能力,且不能确定数字作品的真正权利人,无法保证在区块链上登记的作品没有权属争议。其次,在数字版权交易方面,智能合约的自动执行特征在提高交易效率、降低交易成本、保障交易安全性的同时,也限制了诸如意思自治原则、诚实信用原则等合同基本原则的适用,使得合同订立规则、合同履行规则、合同解除规则等合同具体规则的适用难以为继。再次,在对数字版权的利用方面,受制于区块链的技术局限,社会公众所享有的合理使用数字作品的权利和经过法定许可使用作品的权利在数字版权管理系统中受到限制,打破了版权人利益与社会公众利益之间的平衡。最后,区块链去中心化的特性与传统中心化监管之间存在矛盾,有效监管制度的缺失不利于区块链数字版权管理的健康发展。区块链技术应用于数字版权管理确有局限之处,但正是这些局限指明了未来区块链技术的发展方向,并对现行的法律法规提出了完善要求,有望促进技术与法律的进一步衔接。 对于区块链技术应用于数字版权管理中的种种局限,具体的解决方案为:第一,完善区块链下的版权确权登记制度,针对区块链无法判断作品独创性的问题,应建立区块链上的版权登记实质审查机制,设置相应的实质审查区块来检验作品的独创性。针对区块链有可能出现对数字作品抢先登记的问题,应构建区块链版权登记容错纠错机制,使得真正权利人能够通过异议登记的方式主张自己的权利。并通过区块链技术与人工智能、大数据、云计算的融合,提高区块链识别重复作品的能力,保障作者的修改权。第二,完善区块链智能合约机制。在技术层面,通过硬分叉的方式保障交易双方的自由平等协商权利;在链上设置信用评价体系发挥诚实信用原则的价值;在法律层面,将智能合约纳入现有的版权法体系,用法律规范技术规则。第三,通过“合理使用清单”模式和“法定许可通知”模式保障社会公众合理使用数字作品、通过法定许可使用数字作品的权利。第四,构建数字版权监管机制。针对区块链的去中心化技术特性,构建多元主体共同监管的联盟链,发挥联盟链多中心的技术特性,将监管主体延伸至政府、行业协会、社会公众。同时要加强法治思维在区块链监管之中的运用,加快构建配套的法律法规,辅之以完善的行业规范;统一区块链国家与行业标准,实现区块链的标准化发展。

关键词： 区块链   用电稽查   PBFT   智能合约  

摘要： 随着社会经济的发展和用电量的增加,社会上的窃电问题愈演愈烈,据保守估计,我国每年因窃电损失近200亿,所追缴的电费仅占窃电金额的10%-30%。虽然供电部门已从多方面加强了用电稽查的管理措施,但由于窃电手段层出不穷,造成核查难、取证难、效率低,给用电稽查工作带来很大难度。目前,大部分供电部门采用传统的分布式存储来保存窃电证据,存在易丢失、易篡改及可信度低等问题。因此本文针对上述问题设计了一种基于区块链的用电稽查系统,该系统利用区块链能够对数据永久性存储、不可篡改以及可追溯等优点来保障窃电证据的安全性和合法性。本文的研究内容主要如下: (1)传统的PBFT算法虽然在处理拜占庭容错方面表现出色,但其在主节点的选取和对恶意节点的制约上存在明显的不足。为了解决这些问题,本文对PBFT共识算法进行了改进,设计了一种基于信用积分机制的CPBFT共识算法(A Practical Byzantine Fault Tolerance Based on Credit Score Mechanism)。该算法引入了信用积分机制,对节点的信用积分进行分层,并通过奖惩机制,动态调节各个节点的信用积分,降低了恶意节点当选主节点的概率,减少了网络开销。通过算法分析和实验结果表明,在系统长期运行的情况下,CPBFT共识算法优于传统的PBFT共识算法。 (2)针对基于区块链的用电稽查系统在设计中遇到的问题,本文分别在各个数据存储层进行了优化。首先,设计了一种基于IPFS的数据存储方案,实现了大容量隐私数据的上链存储,提高了数据的隐私性和可靠性。此外,本文对系统的智能合约进行了设计,实现了关键数据的上链、校验和追溯。最后,设计了一种基于Rabbit MQ消息队列的数据一致性分布式事务解决方案,确保了区块链、IPFS以及My SQL三者之间的数据一致性。 (3)基于上述研究,设计并实现了一个基于区块链的用电稽查系统。该系统能够实现不同类型窃电证据的存证工作,解决了传统存储方式存在的易丢失、易篡改及可信度低等问题,增强了电子证据的法律效力。