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基于区块链的医药物流数据溯源方法研究

基于区块链的医药物流数据溯源方法研究

作者：朱开华南京邮电大学

学位级别：硕士

随着我国医药行业的迅速发展,对于医药物流数据溯源的需求不断增加,建设药品全流程追溯体系已成为医药行业发展的必然趋势。由于药品的特殊属性,其存储环境要求高、运输时效性强且需要接受严格的政策监管,而现有溯源体系存在溯源效率低... 详细信息

随着我国医药行业的迅速发展,对于医药物流数据溯源的需求不断增加,建设药品全流程追溯体系已成为医药行业发展的必然趋势。由于药品的特殊属性,其存储环境要求高、运输时效性强且需要接受严格的政策监管,而现有溯源体系存在溯源效率低和数据风险高等问题。区块链具有数据不可篡改、透明公开和可追溯等特性,适用于数据溯源的应用场景。本文针对基于区块链的医药物流数据溯源展开研究,具体工作如下:(1)提出基于医药节点历史行为分析的Raft共识机制。设计医药节点评分机制并依据评分对主节点选举流程提出改进,激励医药节点积极参与数据溯源;使用在线序列极限学习机对医药节点行为进行学习并对当前评分进行预测,依据预测结果进行相应的预操作处理,提高医药物流数据溯源效率。(2)提出基于星际文件系统(Inter Planetary File System,IPFS)的数据索引及安全溯源方法。对医药物流数据进行加密,建立密文索引并将加密数据存入分布式存储系统中,保证数据存储安全;将数据摘要信息保存区块链中并构建Merkle山脉数据结构快速验证数据所有权,提高查询效率;通过秘密共享方法分发解密数据所需使用的密钥及索引,保证数据共享安全。(3)设计并实现基于区块链的医药物流数据溯源系统。对溯源系统业务需求进行分析,对系统整体架构进行设计,完成系统各功能模块的实现并进行展示,验证了基于区块链的数据溯源系统满足医药物流数据溯源需求的可行性。

关键词：区块链医药物流溯源共识机制极限学习机秘密共享

金融交易服务中基于零知识证明的区块链隐私保护机制研究

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金融交易服务中基于零知识证明的区块链隐私保护机制研究

作者：王天明中央财经大学

学位级别：硕士

近年来,数字化开始成为了世界商业环境中关注的重点,众多金融企业都在积极地向数字化、智能化方向转变,而中国也在十九大中明确提出了要加速构建数字中国。而这一数字化浪潮,离不开以区块链为代表的新技术的支撑。传统金融的数字化是大... 详细信息

近年来,数字化开始成为了世界商业环境中关注的重点,众多金融企业都在积极地向数字化、智能化方向转变,而中国也在十九大中明确提出了要加速构建数字中国。而这一数字化浪潮,离不开以区块链为代表的新技术的支撑。传统金融的数字化是大势所趋。供应链金融是一种全新的金融业务,其核心功能是银行将核心企业与其上下游企业捆绑在一起,并提供如融资贷款等相关金融服务。该金融业务诞生的初衷是为了解决小微企业难以融资的问题,然而供应链金融服务在实际操作流程中往往面临着信息不透明、信用传递困难、交易真实性存疑、风险不受控制等问题,上述问题也在一定程度上制约着中国供应链金融服务的发展。而区块链因为其不可篡改、分布式账本化、可溯源等天生属性,使其能够降低信任的成本,并与供应链金融完美契合。而在区块链和供应链金融相互融合的过程中,不同功能的区块链应用所面临的隐私保护问题不同。本文以解决供应链应收账款融资模式中的隐私保护问题为切入点。研究相关隐私保护问题。一是解决供应商之间交易信息的隐私保护。由于供应商内部之间经常会进行交易,一些企业的采购或出售计划往往会暴露其商业机密,一旦这些交易数据被窃取,有可能使得竞争对手在商业博弈中占领有利地形,因此保障供应商的交易隐私至关重要,本文拟设计一种基于零知识证明的金融交易服务系统,通过为每个供应商提供公开余额与加密余额两种余额,信用良好的供应商可以使用加密余额进行交易,从而隐藏其交易信息,达到隐私保护的目的,但同时一些供应商经常会在借贷后拖欠账款等问题,为防止这些不良供应商通过伪造虚假交易记录欺骗放贷机构从而获得不应得到的融资,以及防止一些不法分子利用完全匿名的交易系统进行非法金融交易,本文设计了监管操作,被授予监管权限的商业银行以及监管机构可以查看所有交易中的详细内容,对征信不好的企业剥夺其使用加密余额交易的权限,且当出现交易问题时可以追踪到交易双方。当供应链企业向这些商业银行申请商业融资时,各商业银行可以将平时记录的交易信息通过联邦学习共同构建风控模型,从而为供应商给出更好的信用评分。最后在联盟链上搭建区块链1,撰写智能合约并验证各类零知识证明交易的效率,并与市面上主流的隐私保护方案进行对比。二是解决商业银行等放贷机构间如何在保证本地数据隐私的情况下协同训练风控模型的问题。现如今大量的商业银行应用AI技术来训练完善精准的智能风控模型。由于相关政策以及法规等原因,各方面临着不敢共享、不愿共享、不能共享等问题,从而进一步的形成了“数据孤岛”的问题,这阻碍了风控模型的训练与提升。所以需要一种技术使得各方在使用本地数据共同训练风控模型的同时提供对各方数据隐私的保护,而由于联邦学习有着“数据可用不可见,数据不动模型动”的特性,因此本文采用结合区块链与联邦学习从而对商业银行的本地数据进行隐私保护。如今广泛投入使用的联邦学习一般为中心化的,由中心节点统一整合梯度损失值等相关数据,设立中心服务器广播初始机器学习模型与回收各节点训练好的机器学习模型,而去中心化的联邦学习由于发展时间较短,现在提出的各种去中心化联邦学习方案由于效率问题一直无法落地。因此本文设计了一个去中心化的联邦学习方案。并实现了一个传统的中心化联邦学习方案,提出POQ质量评分算法来解决联邦学习中奖励机制的问题。最后本文通过构建一个多层级区块链并撰写相关智能合约进行实验测试,验证区块链交易效率,并模拟商业银行构建风控模型的场景并比较联邦学习之前的模型水平与联邦学习之后的模型水平。本文的主要工作包括3个方面:1)本文设计了一个多层级区块链架构。该架构分为两层,(商业银行)作为连接两层区块链的纽带。第一层是由商业银行与供应商之间构成的零知识证明交易区块链,主要用于记录供应链交易信息。第二层是监管部门和商业银行组成的联邦学习风控区块链,主要用于建立风险控制模型,为供应商给出信用评级。2)提出了一种结合零知识证明的金融交易机制。设计了一个双余额模型,以隐藏交易双方的金额,确保账户的隐私,这主要用于供应商之间交易信息的隐私保护。3)提出了两种将区块链与联邦学习技术相结合的数据安全共享框架。分别为去中心化联邦学习与中心化联邦学习,并对后者进行了实现。同时设计了一种质量评分算法POQ(Proof of Quality)来激励联邦学习参与者。

关键词：供应链区块链联邦学习零知识证明

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基于区块链技术的应急管理系统的研究

基于区块链技术的应急管理系统的研究

作者：赵奕然天津科技大学

学位级别：硕士

近年来,城市自然灾害发生的频率越来越高,造成了大量的人员伤亡和财产损失,因此需要大力推进城市灾害防御工程建设,其中完善城市灾害应急管理系统就是很重要的一个方面。但是在目前的应急处理中,不但不同的部门有各自的应急管理系统,各... 详细信息

近年来,城市自然灾害发生的频率越来越高,造成了大量的人员伤亡和财产损失,因此需要大力推进城市灾害防御工程建设,其中完善城市灾害应急管理系统就是很重要的一个方面。但是在目前的应急处理中,不但不同的部门有各自的应急管理系统,各自管理,较为分散,而且系统本身大多数采用中心化管理,以上原因导致应急处理过程存在着消息共享不及时,受故障或者攻击影响较大,事后难以追责等问题。区块链技术凭借其去中心化、防篡改以及可追溯性等特点,为完善应急管理系统提供了一种新的思路。将区块链技术应用于应急管理的场景中,能够解决现行应急管理系统中存在的种种短板,为提高应急管理技术提供了一个新的方向。基于上述情况,本文主要完成了以下工作:研究了区块链共识算法的相关技术,为了提高区块链中传统共识算法的容错性,提出一种针对Hyperledger Fabric框架共识机制的优化方案,对其采用的Raft算法中的Leader选举和日志复制两个阶段都进行了优化,使其能够容忍拜占庭错误。然后进行了优化算法的实现并与其他拜占庭容错算法通过实验进行了比较。提出一种基于区块链的应急管理系统的架构设计,将所需的救灾信息及时上链保存和共享,提高了信息共享度和系统的健壮性,并对灾情发布与处理的流程进行了优化,让救灾人员和灾情发布人员可以构成直接的供需关系,提高了应急管理的效率,并采用Hyperledger Fabric作为开发平台。针对应急管理场景下,数据量大导致链上存储压力大的问题,提出一种链和脱链相结合的存储方式。链上存储文本信息,而图片,视频等占存储空间较大的信息采用脱链存储,并由此提出了灾情信息和任务信息的溯源方案,不仅降低了链上存储压力,提高了存储效率,也有助于日后的追责。以Hyperledger Fabric为平台设计相关智能合约并实现了基于区块链的应急管理系统,最后对其实现的功能进行了展示。

关键词：应急管理区块链 Fabric 拜占庭容错 Raft算法

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区块链信息技术对会计监督的影响研究

会计之友 2018年第1期 156-160页

作者：许金叶朱鸯鸯上海大学

区块链技术因其公开透明、去中心化、不可篡改等技术改变了财会业务,与之相适应,会计监督也随之变化。文章从内部监督、社会监督和政府监督三方面分析了我国会计监督现状和存在的问题,进一步分析其弱化原因。从区块链技术的可逆分布式... 详细信息

区块链技术因其公开透明、去中心化、不可篡改等技术改变了财会业务,与之相适应,会计监督也随之变化。文章从内部监督、社会监督和政府监督三方面分析了我国会计监督现状和存在的问题,进一步分析其弱化原因。从区块链技术的可逆分布式财务系统、不可篡改性、安全密钥、智能合约、公开透明等特征分析其对会计监督的积极影响,并提出将区块链技术应用于会计监督的建议,以期为区块链技术应用于会计监督提供部分理论依据,促进我国会计监督结合区块链技术先进手段,加强会计监督质量。

关键词：区块链会计监督智能合约内部监督政府监督

维普期刊数据库

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基于区块链的车联网隐私保护协议研究

基于区块链的车联网隐私保护协议研究

作者：韩宁河南理工大学

学位级别：硕士

随着物联网技术和通信技术的发展,实时导航、无人驾驶、路况分析等诸多车联网新型应用服务发展迅速。然而,车辆之间频繁的信息交互也带来了日益严重的隐私数据泄露问题。由于车联网系统组网的随机性、高延迟性和车辆的高移动性,传统的... 详细信息

随着物联网技术和通信技术的发展,实时导航、无人驾驶、路况分析等诸多车联网新型应用服务发展迅速。然而,车辆之间频繁的信息交互也带来了日益严重的隐私数据泄露问题。由于车联网系统组网的随机性、高延迟性和车辆的高移动性,传统的隐私保护技术无法满足车联网系统对于实时性的需求,且车联网系统的数据存储也存在被攻击的可能。结合边缘计算与区块链等技术,利用边缘计算技术从边缘侧进行计算以解决车联网系统的高延迟和实时性等问题,利用区块链技术,解决车联网系统中数据篡改与泄露等问题,是本文解决车联网系统中隐私泄露等问题的主要思想和研究方向。针对现阶段车联网系统中的隐私数据保护问题,本文展开了研究,研究内容如下:(1)针对目前车联网系统存在的高延迟、数据泄漏、数据篡改等问题,提出了一种基于区块链和“云-边缘协同”的车联网数据共享和存储方案。首先,引入边缘计算,将部分任务迁移至路侧单元执行,在路侧单元配置具有较强计算和存储能力的边缘节点,减少系统延迟;其次,提出一种数据共享方案,并设计基于区块链与“云-边缘协同”的混合存储结构,保障数据共享与存储的可靠性、完整性与不可篡改性;最后提出基于布隆过滤器的实用拜占庭容错算法(B-PBFT)。正确性分析表明,方案保证了数据共享的安全性和完整性;通信开销分析表明,方案简化了边缘节点之间的共识过程;仿真实验表明,方案所提算法在存储量、共识时延、吞吐量等方面相比于传统算法具有一定的优势。(2)针对边缘计算环境下车联网系统身份认证中存在隐私泄露等问题,提出了一种新型的身份认证方案。根据泰森多边形,将道路网络数据划分,确定泰森多边形内每一多边形区域内生成元坐标集;根据车辆行驶实时位置,确定车辆所属区域,得到区域内的生成元坐标;根据生成元与边缘节点坐标之间的物理距离以及边缘节点的当前实时负载进行决策,车辆选择开销较小的边缘节点发送身份认证请求。当车辆未处于边缘节点覆盖范围内时,基于“云-边缘协同”技术,车辆发送身份认证请求至云计算中心。方案选择无证书的认证方式,实现了认证双方的双向匿名身份认证以及共享密钥的生成。在身份认证时,任意节点如果发现认证数据信息异常,均可将异常数据信息发送到云计算中心,云计算中心进行恶意节点的快速追溯和撤销。安全性分析表明方案不仅具备可匿性、不可伪造性、可追溯性等安全特性,还可抵抗内部攻击、中间人攻击、合谋攻击。实验表明,方案在计算成本、通信开销、信号成本和达到率方面相比于其它方案均得到了有效提高。图18幅,表7个,参考文献68篇。

关键词：区块链边缘计算车联网隐私保护数据泄露

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基于区块链的安全数据交易系统设计与实现

基于区块链的安全数据交易系统设计与实现

作者：冯名生华南理工大学

学位级别：硕士

数据交易可以促进不同领域间的数据流动,让数据发挥出更大的作用。中心化的交易平台有着单点故障的风险,而区块链的出现,其去中心化的特点很大程度上减少了数据交易平台的单点故障风险,但数据交易仍然存在许多问题。首先是海量数据如何... 详细信息

数据交易可以促进不同领域间的数据流动,让数据发挥出更大的作用。中心化的交易平台有着单点故障的风险,而区块链的出现,其去中心化的特点很大程度上减少了数据交易平台的单点故障风险,但数据交易仍然存在许多问题。首先是海量数据如何安全存储;其次是交易过程安全问题,如何确保交易双方不会抵赖交易事实和泄露隐私,以及确保安全地查找数据;最后是数据商品的访问控制问题,如何对访问控制权限进行授权和撤销。为了解决以上问题,本文提出了一个数据交易安全方案,主要工作贡献是:1)设计和实现了一个基于区块链的安全数据交易系统SDES。该系统通过采用IPFS分布式存储平台和设计存储适配层,将外部异构存储的待交易数据转化为统一的IPFS哈希值交易形式,解决了海量数据安全存储与区块链容量有限的问题,IPFS与区块链结合构造安全有效的链下存储。利用区块链的不可篡改性特点,将交易记录保存在区块链上,有效解决了数据交易方抵赖交易事实的问题。2)针对如何高效且安全查询数据,不泄露隐私的问题,本文提出了基于区块链的动态可搜索方案,改进了动态可搜索加密算法,将双索引结构改进为关键词和文件集一对多的存储形式,同时结合IPFS,实现了安全且快速查询和更新文件的目的。3)针对交易数据的访问控制问题,在SDES的业务基础上,采用了 CP-ABE属性加密方法,使得可以根据用户的身份属性标签进行细粒度授权,为了实现授权自动撤销的功能,对CP-ABE属性加密方法进行改进,提出了基于时间期限撤销权限的方案,通过设计授权期限密钥和用户属性密钥,使得用户可以根据时间期限自动撤销权限。4)基于以太坊区块链,本文实现了 SDES系统,并通过实验对比分析和安全性分析,验证了系统的安全性和具备的优势;同时,验证了基于区块链的动态可搜索加密方案具备更快速的查询效率和更新文件效率;基于CP-ABE的访问控制方案,可以正确实现根据时间期限加解密的功能,并且具备良好的加解密效率。

关键词：区块链数据交易属性加密可搜索加密

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联盟链半同步共识协议研究

联盟链半同步共识协议研究

作者：单宸上海交通大学

学位级别：硕士

区块链是一种新型的去中心化分布式系统,系统中对等节点在没有信任关系的情况下共同维护系统账本。区块链具有去中心化、不可篡改、可溯源等特性,近年来逐渐得到了广泛应用。共识协议是区块链中最重要也是最核心的技术之一,系统参与节... 详细信息

区块链是一种新型的去中心化分布式系统,系统中对等节点在没有信任关系的情况下共同维护系统账本。区块链具有去中心化、不可篡改、可溯源等特性,近年来逐渐得到了广泛应用。共识协议是区块链中最重要也是最核心的技术之一,系统参与节点通过执行共识协议来实现账本的持续增加以及彼此账本数据的一致性。当前由传统分布式系统中的拜占庭容错协议衍生而出的链式拜占庭容错协议在联盟链得到了广泛应用,但现有的链式拜占庭容错协议尚存在活性上的问题或效率受到较大限制,一定程度上限制了区块链系统的应用场景。本文从改进现有的链式拜占庭容错协议出发,并进一步提出了并行投票的新型架构,具体包括以下成果:首先提出了Lodestone和Pipelined Lodestone协议。Lodestone协议实现了通过两轮投票完成共识的同时保持系统平均线性的通信复杂度以及乐观响应性,Lodestone基于门限签名优化了经典链式拜占庭容错协议中的视图切换子协议,解决了基于两轮投票的协议对于响应性的牺牲以及基于三轮投票的协议的高延迟和潜在的活性问题。和经典的链式拜占庭容错协议类似,Lodestone协议可以简便地转化成流水线的形式,即Pipelined Lodestone协议,进一步提升了协议的执行效率。其次提出了并行投票架构以及基于并行投票架构的Parallel Lodestone协议。传统的链式拜占庭容错协议基于“提案-投票”架构,使得系统吞吐量受限于投票带来的延迟,本文提出的并行投票架构解决了这一问题,大幅提升了系统吞吐量。Parallel Lodestone基于两种执行模式保证了系统在拜占庭容错模型下的一致性和活性。乐观模式基于并行投票显著提升了系统性能,悲观模式基于“提案-投票”架构保证了系统在最差情况下的安全性。考虑到在联盟链的实际场景中,几乎不存在作恶节点,因此Parallel Lodestone协议可以在乐观模式下执行,从而具有很高的实用性。最后通过与Hot Stuff的对比实验展现了本文所设计协议的优越性和实用性。本文基于同样的代码框架实现了Pipelined Lodestone、Parallel Lodestone以及Hot Stuff,测试结果表明与Hot Stuff相比,在相同配置下,Pipelined Lodestone和Parallel Lodestone享有更低的延迟,而Parallel Lodestone更是在吞吐量上具有显著优势。

关键词：区块链共识协议半同步

区块链及金融科技在资产证券化投资风险防范中的设计和应用

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区块链及金融科技在资产证券化投资风险防范中的设计和应用

作者：朱逸清浙江大学

学位级别：硕士

近年来,国内资产证券化市场高速发展。资产证券化产品的发行规模逐年上升。伴随着资产证券化市场的高速发展,风险事件屡有发生,逐年增加。监管部门和利益相关者在应对资产证券化产品的风险时存在着时滞。道德风险在资产证券化的监管中... 详细信息

近年来,国内资产证券化市场高速发展。资产证券化产品的发行规模逐年上升。伴随着资产证券化市场的高速发展,风险事件屡有发生,逐年增加。监管部门和利益相关者在应对资产证券化产品的风险时存在着时滞。道德风险在资产证券化的监管中特别重要。为了消除风险事件应对中的时滞问题,本文通过研究资产证券化的风险事件案例,以消除其风险时滞为目的,给出相关的金融科技设计。针对道德风险问题,本文提出一种穿透监管的方法,并利用金融科技作出穿透监管的设计。最后,针对资产证券化业务中的区块链应用,本文结合风险传导机制与穿透监管场景中数据更改的需要,解决了区块链记录不可篡改性和业务流程中数据需要修改的矛盾,并给出了对应的区块链应用的改良设计。

关键词：金融科技资产证券化区块链风险治理设计

智能生态网络：知识驱动的未来价值互联网基础设施

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应用科学学报 2020年第1期38卷 152-172页

作者：雷凯黄硕康方俊杰黄济乐谢英英彭波北京大学信息工程学院深圳市内容中心网络与区块链重点实验室深圳518055 北京大学互联网研究院深圳518055

未来互联网内容知识化、知识价值化、价值网络化、网络生态化、生态智能化的发展趋势已经越来越显著.针对传统IP互联网架构僵化、内容感知能力弱、多构架/多网络融合能力差、控制调度灵活性低、内生安全与信任维护机制缺失、服务质量模... 详细信息

未来互联网内容知识化、知识价值化、价值网络化、网络生态化、生态智能化的发展趋势已经越来越显著.针对传统IP互联网架构僵化、内容感知能力弱、多构架/多网络融合能力差、控制调度灵活性低、内生安全与信任维护机制缺失、服务质量模式单一、评价指标及方法落后等不足,创新性地提出智能生态网络(intelligent eco networking, IEN). IEN基于虚拟化、可编程设备、软硬结合的技术路线,改进信息中心网络构架构,综合分布式人工智能分析决策与区块链共识计算技术,考量存储、计算与带宽网络资源成本/效益指标,构建层次化、智能化、语义化的新型智联网络构架. IEN向后兼容IP协议,向前演进面向跨域、边缘重点场景的命名(或标识)与IP融合异质计算寻址的多模态网络协议,叠加内容、身份鉴授权与多方可信激励机制,增强网络资源分配模型和优化评价体系.通过内容语义检测与身份可信鉴授权,IEN能坚持安全可控与开放包容并重,旨在形成一个高扩展、动态适应、多目标优化的网络基础设施,砥砺探索新一代产业化、经济化、生态化未来互联网,奠定一个开放与共享、协同互惠的智能生态网络.

关键词：未来互联网命名数据网络知识驱动区块链联邦学习异质计算网络