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区块链架构下具有隐私保护的车联网信誉模型

浙江大学学报（工学版） 2023年第4期57卷 760-772页

作者：王传华张权王慧敏徐欣麻瓯勃杭州电子科技大学计算机与软件学院浙江杭州310018 浙江大学计算机科学与技术学院浙江杭州310027 杭州师范大学信息科学与技术学院浙江杭州311121

针对车联网传统信誉机制存在的集中式信誉服务器不可信、威胁用户隐私及检测范围单一等问题,提出区块链架构下具有隐私保护的车联网信誉模型.基于区块链技术,设计分布式可信的车联网信誉更新模型.采用多密钥全同态加密算法实现评价数据... 详细信息

针对车联网传统信誉机制存在的集中式信誉服务器不可信、威胁用户隐私及检测范围单一等问题,提出区块链架构下具有隐私保护的车联网信誉模型.基于区块链技术,设计分布式可信的车联网信誉更新模型.采用多密钥全同态加密算法实现评价数据的加密与计算,降低用户隐私泄露的风险.设计回溯时间间隔自适应调整策略,防止恶意车辆基于信誉更新特性绕过检测.仿真结果表明,该方案能够有效地保护用户隐私,对不同环境下的恶意车辆都能够保持较高的检测率和较低的误报率.与传统方案相比,该方案针对车辆恶意行为的检出率提高了32%.

关键词：车联网(VANETs) 隐私保护区块链信誉模型

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区块链背景下的中欧班列网络配流研究

交通运输系统工程与信息 2023年第4期23卷 270-281页

作者：洪治潮张锦孙文杰申皓赵钢梁宏斌西南交通大学交通运输与物流学院成都610031 西南交通大学综合交通大数据应用技术国家工程实验室成都610031 西南交通大学综合交通运输智能化国家地方联合工程实验室成都610031 中铁联合国际集装箱智慧物流成都有限公司成都610084

网络流量分析是交通网络优化的基础,本文以中欧班列为研究对象,构建以总运输费用最小和运输时间最短为目标的双目标网络配流模型。其中,运输费用方面,考虑中欧班列与国际班轮和国际航空运输之间的竞争,采用两阶段博弈刻画区块链技术应... 详细信息

网络流量分析是交通网络优化的基础,本文以中欧班列为研究对象,构建以总运输费用最小和运输时间最短为目标的双目标网络配流模型。其中,运输费用方面,考虑中欧班列与国际班轮和国际航空运输之间的竞争,采用两阶段博弈刻画区块链技术应用前后班列运价变化;运输时间方面,考虑区块链技术应用前后通关时间缩短比例以影响总时间。基于2020年中欧班列1周运行数据的分析结果表明,区块链技术应用对网络流量有显著影响。区块链技术应用后,东通道和中通道流量分别减少2.76%和5.12%,西通道流量增加7.88%,东通道和中通道的部分货物运输任务将向西通道转移。同时,网络总运输费用降低17.08%,总时间减少8.27%,综合运输成本降低了13.08%,有利于提升中欧班列的经济效益和对客户的吸引力。本文分析区块链技术应用前后中欧班列网络流量的变化,为班列开行方案调整和网络设施优化提供重要参考。

关键词：铁路运输网络配流博弈论运价通关时间区块链

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区块链中可监管的身份隐私保护方案

软件学报 2023年第7期34卷 3292-3312页

作者：宋靖文张大伟韩旭杜晔北京交通大学计算机与信息技术学院北京100044 智能交通数据安全与隐私保护技术北京市重点实验室(北京交通大学) 北京100044

在账本公开、多方共识情况下确保交易身份的隐私保护是区块链技术面临的主要挑战之一.目前公有链中基于匿名认证和交易混淆的身份隐私保护方案由于缺乏监管又难于在行业应用中推广.借鉴门罗币中的身份隐私保护方案,引入监管方的角色,基... 详细信息

在账本公开、多方共识情况下确保交易身份的隐私保护是区块链技术面临的主要挑战之一.目前公有链中基于匿名认证和交易混淆的身份隐私保护方案由于缺乏监管又难于在行业应用中推广.借鉴门罗币中的身份隐私保护方案,引入监管方的角色,基于一次性地址加密和零知识证明设计了可监管的交易接收方身份隐私保护方案;结合可链接环签名和可撤销环签名设计了可链接可撤销环签名方案,以实现基于自主混淆的可监管交易发送方身份隐私保护方案.基于上述方案,系统在保护交易方身份隐私的同时,还支持监管方可离线恢复交易参与方的真实身份,从而达到“可控匿名”的监管目的.分析和测试结果表明,方案设计的算法运算时间均为毫秒级,可满足区块链非高频交易场景下的性能需求.

关键词：区块链密码货币隐私保护零知识证明环签名

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区块链星型分片架构通量模型及应用

软件学报 2023年第9期34卷 4294-4309页

作者：王柯元姜鑫贾林鹏段田田孙毅中国科学院计算技术研究所北京100190 中国科学院大学计算机科学与技术学院北京100049

并行化是区块链扩容方案中最有效的一类方案,现有的并行化方案可根据网络架构分为星型架构与平行架构两类,但是当前的研究工作中,缺少对于星型分片架构方案的性能边界及性能瓶颈影响因素的分析.因此,针对不同的星型分片架构方案抽象出... 详细信息

并行化是区块链扩容方案中最有效的一类方案,现有的并行化方案可根据网络架构分为星型架构与平行架构两类,但是当前的研究工作中,缺少对于星型分片架构方案的性能边界及性能瓶颈影响因素的分析.因此,针对不同的星型分片架构方案抽象出了一种通用的区块链星型分片架构,并对该通用架构中的交易过程进行了量化建模,得到了区块链通量与分片数量的关系,建立了星型分片架构的通量模型.根据建立的星型分片架构通量模型,可以发现星型架构的通量性能存在上限,存在一个最优的分片数量使得系统的通量达到最高,且通量的最大值与主链功能复杂度存在明确的函数关系.基于所提的通量模型,相关的区块链系统可以结合自身方案的设计,平衡分片数量与主链功能复杂度,使得系统通量达到理论上限,因此对于星型并行化方案设计具有重要指导意义.

关键词：区块链并行化分片星型分片架构通量模型

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区块链赋能的算力网络协同资源调度方法

计算机研究与发展 2023年第4期60卷 750-762页

作者：衷璐洁王目首都师范大学信息工程学院北京100048 网络与交换技术国家重点实验室(北京邮电大学) 北京100876

随着AI内容生成、多媒体处理、VR视频等对于计算资源有着极大需求的互联网服务的快速发展,在可以遇见的将来,计算资源将成为网络中的稀缺资源.算力网络通过将算力作为网络基本单元之一来实现算力的网络化,为这些计算敏感的应用提供了行... 详细信息

随着AI内容生成、多媒体处理、VR视频等对于计算资源有着极大需求的互联网服务的快速发展,在可以遇见的将来,计算资源将成为网络中的稀缺资源.算力网络通过将算力作为网络基本单元之一来实现算力的网络化,为这些计算敏感的应用提供了行之有效的解决方案.得益于来自云—边—端等节点的计算资源,算力网络能够为大规模用户提供弹性泛在的计算调度.尽管算力网络具有广泛的应用前景,如何实现在这些地理分布的计算节点之间高效调度,计算资源对于算力网络的性能至关重要.提出了一种区块链赋能的资源调度(blockchain empowered resource allocation,BCERA)算法.不同于现有的资源调度方法,BCERA依赖于一个区块链结构来实现分布式、高效的计算资源调度.特别地,有别于现有的区块链结构,BCERA中的区块链节点通过求解任务调度优化问题来实现区块链的共识,从而在避免共识所带来的额外开销和时延的同时,还能提升系统的可扩展性和鲁棒性.计算资源调度问题被建模为一个马尔可夫决策过程(Markov decision process,MDP)并通过强化学习方法来求解.除此之外,还设计了一个激励机制以鼓励计算节点贡献资源支持算力网络的运转.实验结果表明,所提出的方法能够有效提高资源调度性能.

关键词：算力网络区块链资源调度强化学习激励机制

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区块链数字货币交易的匿名性:保护与对抗

计算机学报 2023年第1期46卷 125-146页

作者：沈蒙车征祝烈煌徐恪高峰余聪聪吴言北京理工大学网络空间安全学院北京100081 北京理工大学计算机学院北京100081 清华大学计算机科学与技术系北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心北京100084

近年来,以区块链技术为基础的加密数字货币持续涌现,受到各方的广泛关注.与传统的支付方式相比,区块链数字货币具有去中心化特性,支持交易匿名性.然而,匿名性也为不法行为提供了隐匿的便利条件,使得区块链数字货币日益成为洗钱、勒索等... 详细信息

近年来,以区块链技术为基础的加密数字货币持续涌现,受到各方的广泛关注.与传统的支付方式相比,区块链数字货币具有去中心化特性,支持交易匿名性.然而,匿名性也为不法行为提供了隐匿的便利条件,使得区块链数字货币日益成为洗钱、勒索等违法犯罪活动的支付媒介.因此,区块链数字货币匿名性保护和对抗技术是当前研究的热点问题.本文首先对交易匿名性的内涵进行了深入剖析,将其归纳为不可标识性、不可链接性和不可追踪性三个方面.以此为指导,对区块链数字货币的匿名性保护技术和匿名性对抗技术进行了介绍,并开展了对比分析.最后,本文总结了区块链数字货币匿名性研究所面临的挑战和未来的发展趋势.

关键词：区块链数字货币匿名性比特币以太坊

区块链技术在多元融合高弹性电网中的应用初探

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电力自动化设备 2023年第3期43卷 180-187页

作者：周自强张靖琛颜拥耿光超江全元浙江大学电气工程学院浙江杭州310007 浙江华云清洁能源有限公司浙江杭州310008 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院浙江杭州310014

多元融合高弹性电网通过构建源网荷储全向交互机制,显著提升了电网的互动与自愈能力。区块链技术采用去中心化理念和分布式记账模式,保障数据可信,打破信任壁垒,为电网多端友好互动提供了核心技术支撑。基于现有理论研究与工程实践,区... 详细信息

多元融合高弹性电网通过构建源网荷储全向交互机制,显著提升了电网的互动与自愈能力。区块链技术采用去中心化理念和分布式记账模式,保障数据可信,打破信任壁垒,为电网多端友好互动提供了核心技术支撑。基于现有理论研究与工程实践,区块链的技术特征与高弹性电网的形态架构具有较强的理念契合性和技术互补性,区块链有潜力成为多元融合高弹性电网的重要赋能技术。面向多元融合高弹性电网的建设目标,刻画了区块链技术与高弹性电网深度融合的应用场景,梳理了建设高弹性电网过程中的关键痛点,阐明了区块链之于高弹性电网的技术赋能要素及匹配关系。面向高弹性电网的建设需求,提出了区块链系统的设计原则、评价指标以及设计流程,并以需求响应为例进行系统设计与性能测试,为区块链技术在高弹性电网中的应用提供理论支撑。

关键词：区块链分布式账本高弹性电网评价指标多元融合

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区块链隐私威胁及保护机制研究综述

计算机集成制造系统 2023年第7期29卷 2292-2312页

作者：刘海鸥周颖玉周鑫谢津燕山大学经济管理学院河北秦皇岛066004 南开大学商学院天津300191 燕山大学信息科学与工程学院河北秦皇岛066004

作为构建可信网络、实现价值互联的分布式新型计算范式,区块链以其去中心化、访问可控化和可匿名性等特征驱动传统行业新一轮的技术变革和应用创新,但同时也面临着严峻的隐私泄露威胁。通过梳理近年来与区块链隐私相关的研究成果,比较... 详细信息

作为构建可信网络、实现价值互联的分布式新型计算范式,区块链以其去中心化、访问可控化和可匿名性等特征驱动传统行业新一轮的技术变革和应用创新,但同时也面临着严峻的隐私泄露威胁。通过梳理近年来与区块链隐私相关的研究成果,比较分析了区块链面临的账户隐私、交易隐私和通信隐私等隐私威胁,从隐私保护机制的角度探讨了区块链中的混币机制、信息隐藏机制和通道隔离机制。研究发现,区块链在隐私保护方面有较好的应用前景,但其面临的隐私威胁表明区块链隐私保护技术仍有改进空间,并从4个角度展望了区块链隐私保护未来的发展方向,为区块链隐私保护技术的持续探索与深入研究提供思路与参考。

关键词：区块链隐私威胁隐私保护机制混币机制通道隔离

区块链和边缘计算赋能的联邦学习故障诊断框架

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机械工程学报 2023年第21期59卷 283-292页

作者：邵海东肖一鸣闵志闪韩淞宇张海舟湖南大学机械与运载工程学院长沙410082 南京电子技术研究所南京210039

工业物联网助推机械故障诊断步入大数据时代,然而因各节点需要共享本地的私有数据而造成隐私泄露是当前工业物联网亟需解决的问题。联邦学习有望应用于工业物联网以实现在私有数据不离开本地存储的前提下,协同各节点训练诊断模型。然而... 详细信息

工业物联网助推机械故障诊断步入大数据时代,然而因各节点需要共享本地的私有数据而造成隐私泄露是当前工业物联网亟需解决的问题。联邦学习有望应用于工业物联网以实现在私有数据不离开本地存储的前提下,协同各节点训练诊断模型。然而,联邦学习面临着以下诸多挑战。首先,联邦学习的中心化架构极易引发单点故障。其次,工业物联网中各节点的故障数据通常是非独立同分布的,以致联邦学习难以收敛。再次,联邦学习缺乏防御手段来阻止恶意节点的攻击。最后,联邦学习需要激励机制来鼓励节点分享资源。针对这些挑战,提出了一种区块链和边缘计算赋能的联邦学习故障诊断框架,采用去中心化的模式保障工业物联网中机械设备故障数据的隐私和安全。在此框架中,构造了一种特征对比损失函数来解决非独立同分布问题,设计了一种拜占庭容错的评分机制来抵抗投毒攻击,并开发了一种基于信誉的激励算法来评估应给予节点的奖励。所提方法被应用于工业物联网中风力发电机的行星齿轮箱故障诊断模拟场景,在私有本地数据不泄露的前提下,展现出最优的综合性能。

关键词：区块链边缘计算故障诊断联邦学习工业物联网