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星际文件系统资源探测和溯源方法研究

星际文件系统资源探测和溯源方法研究

作者：魏方威北京交通大学

学位级别：硕士

星际文件系统(简称IPFS)是一种新的分布式存储方案,与区块链应用能够有机融合,具有广阔的应用前景。本文以星际文件系统为研究对象,对其网络节点、内容资源进行探测以及溯源方法的研究能够帮助对星际文件系统安全态势的感知,具有重大意... 详细信息

星际文件系统(简称IPFS)是一种新的分布式存储方案,与区块链应用能够有机融合,具有广阔的应用前景。本文以星际文件系统为研究对象,对其网络节点、内容资源进行探测以及溯源方法的研究能够帮助对星际文件系统安全态势的感知,具有重大意义。针对于星际文件系统资源探测和溯源问题,目前存在以下挑战。1)节点具有不稳定性,网络规模动态变化,节点资源探测的全面性难以保障。2)内容索引信息和物理存储具有高度分散性,网络内容资源难以收集。3)网络同一内容的多个提供者之间难以区分。本文的主要工作和创新点如下。(1)针对网络节点的动态变化问题,基于节点发现机制优化了星际文件系统被动和主动的节点资源探测策略。通过精准确定K值大小和靠近引导节点的部署位置优化了被动方法。实验表明,该方法节点探测覆盖率提高了将近10%。通过增大初始节点数量和动态计算数据包参数优化了主动探测方法,其探测的通信和计算成本都有所降低。基于对获取的数据统计分析,发现网络节点规模达到25万,节点的地理位置分布最多的前三个国家为中国、德国和美国,并且中继节点占比约为1.53%。(2)针对星际文件系统内容资源分散的问题,提出了基于网络嗅探技术的内容资源探测方法,通过创建嗅探节点从其他节点的数据请求中提取出内容信息,构建了内容标识符数据集和内容元数据集。通过实验发现星际文件网络中存在超过172万项具有不同标识符的内容数据,每项数据平均被访问约3次。其中部分内容数据托管于网站上,涉及到的域名有315个。(3)针对同一内容的多个提供者之间难以区分的问题,提出利用女巫攻击的内容溯源方法,通过女巫节点捕获网络内容提供者记录以此识别针对特定内容的首发节点。模拟环境下的实验表明当女巫身份数量与节点在线量相同时,溯源准确度能够达到91%。在真实网络环境下的实验表明,首次发送估计算法比首次到达估计算法有更高的准确率和召回率,达到70%。真实环境下溯源准确率低于模拟环境下的原因是网络节点规模的动态变化和节点使用了不同的路由策略。

关键词：星际文件系统分布式存储资源探测溯源

基于Hyperledger Fabric与星际文件系统相结合的数据存储框架

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郑州大学学报（理学版） 2023年第1期55卷 28-34页

作者：刘文选赵金东烟台大学计算机与控制工程学院山东烟台264003

利用Hyperledger Fabric和星际文件系统设计了一种新的数据存储框架,使用Hyperledger Fabric的Level DB保存规模较小的状态数据,利用星际文件系统保存账本中大规模的交易数据,并改造了原来的数据存储和数据查询模块。新框架有效扩展了Hy... 详细信息

利用Hyperledger Fabric和星际文件系统设计了一种新的数据存储框架,使用Hyperledger Fabric的Level DB保存规模较小的状态数据,利用星际文件系统保存账本中大规模的交易数据,并改造了原来的数据存储和数据查询模块。新框架有效扩展了Hyperledger Fabric的存储能力,缓解了记账节点的数据膨胀问题。实验结果表明,新框架在保证安全性的前提下,增加了部分网络延迟,但相对于区块链存储的可扩展性而言,这个代价是可以接受的。

关键词：区块链 Hyperledger Fabric 星际文件系统数据存储

基于区块链和星际文件系统的种植业农产品溯源模型

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智慧农业（中英文） 2023年第4期5卷 68-78页

作者：陈丹丹张立杰蒋双丰张恩张杰赵晴郑国清李国强河南省农业科学院农业经济与信息研究所河南郑州450002 河南师范大学计算机与信息工程学院河南新乡453007 信阳市农业科学院河南信阳464099 农业农村部黄淮海智慧农业技术重点实验室河南郑州450002 河南省智慧农业工程技术研究中心河南郑州450002

[目的/意义]充分体现区块链去中心化的特点,保护敏感数据隐私及缓解区块链存储压力。[方法]设计了基于区块链和星际文件系统的种植业农产品溯源模型,从数据隐私角度把溯源数据分为公开数据和敏感数据。公开数据直接上传至区块链;敏感数... 详细信息

[目的/意义]充分体现区块链去中心化的特点,保护敏感数据隐私及缓解区块链存储压力。[方法]设计了基于区块链和星际文件系统的种植业农产品溯源模型,从数据隐私角度把溯源数据分为公开数据和敏感数据。公开数据直接上传至区块链;敏感数据上传至区块链中的私有数据集中。从数据类型上把公开数据分为结构化数据和非结构化数据。结构化数据直接上链;非结构化数据上传至分布式数据库星际文件系统中。此方法可在保证数据安全性前提下实现数据的高效存取,提升追溯效率。Hyperledger fabric联盟链作为底层平台对原型系统进行开发,利用测试工具Postman对应用层接口性能进行测试。[结果和讨论]在使用同步应用程序接口(Application Programming Interface,API)和异步API情况下,数据上链平均时延分别为2 138.9和37.6 ms;数据查询平均时延为12.3 ms。[结论]本研究提出的溯源模型可以保护企业敏感数据隐私,同时具有较高的数据上链和查询效率,可适用在种植业农产品实际溯源环境中,为种植业农产品区块链溯源模型设计提供了新的思路。

关键词： hyperledger fabric联盟链私有数据集星际文件系统种植业农产品溯源

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基于区块链和星际文件系统的电子健康档案存储和共享方案探讨

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疾病监测 2023年第11期38卷 1381-1384页

作者：张睿李言飞苏雪梅王松旺中国疾病预防控制中心北京102206

目的设计去中心化电子健康档案(EHR)存储系统,以有效解决EHR的安全存储、高效管理和跨区域利用问题。方法通过提出了集成区块链和星际文件系统(IPFS)技术方案,实现EHR的安全存储和共享。利用区块链的优势,协同EHR的所有者、管理者和调阅... 详细信息

目的设计去中心化电子健康档案(EHR)存储系统,以有效解决EHR的安全存储、高效管理和跨区域利用问题。方法通过提出了集成区块链和星际文件系统(IPFS)技术方案,实现EHR的安全存储和共享。利用区块链的优势,协同EHR的所有者、管理者和调阅者,实现跨区域的档案安全管理和共享。利用IPFS的分布式特点存储EHR,可以在降低存储成本的同时提高安全性。结果基于区块链和IPFS等信息技术构建的EHR存储系统,具有跨区域、去中心化、安全存储和易于推广的特点。结论该存储系统能够保障EHR的完整性、安全性和个人隐私,实现跨区域的业务协同,解决跨区域的档案合并及迁移等难题,为EHR的安全推广和应用提供技术支撑。

关键词：个人健康档案电子健康档案区块链星际文件系统隐私保护

基于区块链和星际文件系统的电子病历共享研究

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基于区块链和星际文件系统的电子病历共享研究

作者：岳征祥合肥工业大学

学位级别：硕士

以电子病历为主要代表的医疗数据中包含着十分重要且敏感的患者个人信息,这些信息为医生的诊断和治疗提供了相当重要的依据和参考。随着互联网、大数据等技术的不断发展,医疗隐私数据的安全存储与共享成为一个越来越重要的问题。目前,... 详细信息

以电子病历为主要代表的医疗数据中包含着十分重要且敏感的患者个人信息,这些信息为医生的诊断和治疗提供了相当重要的依据和参考。随着互联网、大数据等技术的不断发展,医疗隐私数据的安全存储与共享成为一个越来越重要的问题。目前,医疗数据具有共享和交换不畅、追踪困难、数据敏感等特点,这增加了医学诊断的成本和难度。而且,患者缺乏对自身医疗数据的知情权和控制权,容易造成数据欺诈或数据泄露。作为一个防篡改、可追踪的分布式账本系统,区块链为这些问题带来了新的解决方案。本文的主要工作如下:（1）提出了基于Hyperledger Fabric联盟区块链和星际文件系统的电子病历共享框架。它解决了传统系统中的互不信任问题,实现医疗机构之间医疗数据的安全存储和安全共享。（2）提出了一种基于去噪的Kafka共识算法。在Hyperledger Fabric的共识阶段,节点会向Kafka组件发送大量无用的交易数据,通过减少传入Kafka组件的噪声数据以降低网络延迟,从而提高平台整体性能。实验结果表明了改进方法的有效性。（3）提出了三种基于投票理论的区块链共识算法。联盟链的Kafka共识算法是一种简单的投票方法,我们结合投票理论相关思想和现有共识算法的设计架构,提出了三种不同的共识算法,从设计思想和设计方法角度作了介绍。

关键词：电子病历医疗共享区块链星际文件系统

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基于切片优化的星际文件系统加解密方法

基于切片优化的星际文件系统加解密方法

作者：周长松南京邮电大学

学位级别：硕士

星际文件系统IPFS因为其自身独特的优点与其作为分布式文件系统所带来的优点,被越来越广泛的应用,这就对IPFS提出了安全性需求。然而,论文发现星际文件系统存在一些隐私方面的问题,即使是为其添加访问控制也不能完全避免恶意节点对数据... 详细信息

星际文件系统IPFS因为其自身独特的优点与其作为分布式文件系统所带来的优点,被越来越广泛的应用,这就对IPFS提出了安全性需求。然而,论文发现星际文件系统存在一些隐私方面的问题,即使是为其添加访问控制也不能完全避免恶意节点对数据的非授权访问。针对这一问题,部分学者采取了对数据进行加密的手段,从而确保隐私安全性。但是这又会带来另一个问题,同样的数据因为加密算法或者加密密钥的不同,产生的密文会截然不同,这就会导致星际文件系统其全网去重的重要优势被完全破坏。因此,论文基于星际文件系统文件切片的特性结合高级加密标准与散列算法提出了新的解决方案,一种轻量级加解密方案。该方案可以顺利地集成到星际文件系统中,根据用户制定的策略在上传过程中,使用第一个文件片的哈希值,对切片后的部分文件片进行加密,在下载过程中定向识别加密片并进行解密。此外,为了在性能上做出进一步提升,论文对文件片加密的策略进行了完善。经过实验,论文发现在只对部分文件内容进行加密的情况下,不同的文件类型对加密效果的影响十分显著。因此,论文进一步针对zip、rar、pdf等主流文件类型的编码格式进行分析,并设计了具备可扩展性的文件类型识别方案与各个文件类型特定的加解密方案。最后,论文将提出的方案在js-ipfs与go-ipfs上均进行了实验,并结合Vue等技术完成了原型系统。经测试,该系统可以在尽可能不影响星际文件系统本身性能的情况下增加文件的安全性,并最大限度保留了星际文件系统的去重效果。

关键词： AES SHA256 区块链分布式存储安全性默克尔有向无环图星际文件系统 IPFS 切片

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星际文件系统用户隐私威胁分析

网络空间安全 2022年第2期13卷 73-78页

作者：魏方威北京交通大学

[目的/意义]星际文件系统(IPFS)用户在网络上共享数据的过程中，隐私安全面临着巨大挑战。分析IPFS用户隐私威胁，能够为IPFS改进隐私保护技术提供理论依据。[方法/过程]基于IPFS内容检索和数据交换模型，提出了一种被动监测方法能够探... 详细信息

[目的/意义]星际文件系统(IPFS)用户在网络上共享数据的过程中，隐私安全面临着巨大挑战。分析IPFS用户隐私威胁，能够为IPFS改进隐私保护技术提供理论依据。[方法/过程]基于IPFS内容检索和数据交换模型，提出了一种被动监测方法能够探测用户所有的数据请求信息。[结论/结果]真实网络的实验结果显示，此类方法能够从三种攻击方式揭露IPFS用户隐私，并讨论了三种提高用户隐私安全性的对策。

关键词：星际文件系统用户隐私被动监测数据请求安全

基于星际文件系统的医疗数据分布式存储方案研究

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中国数字医学 2022年第11期17卷 52-57页

作者：初菁菁董睿垠浙江大学医学院附属第一医院医务部杭州310000

目的:构建新型去中心化的医疗数据分布式存储模型,实现医疗数据的安全存储。方法:将区块链技术与星际文件系统(IPFS)相结合,利用区块链技术存储医疗数据的哈希值和索引地址,利用IPFS存储加密后的原始医疗数据,采用Merkle DAG构建数据之... 详细信息

目的:构建新型去中心化的医疗数据分布式存储模型,实现医疗数据的安全存储。方法:将区块链技术与星际文件系统(IPFS)相结合,利用区块链技术存储医疗数据的哈希值和索引地址,利用IPFS存储加密后的原始医疗数据,采用Merkle DAG构建数据之间的逻辑结构。结果:实现了医疗数据的可溯源、防篡改和固化存证,在数据安全高效存储的同时,有效保护了患者的隐私。存储性能测试结果显示,在读写文件速度方面,IPFS效率显著高于传统的云存储服务器;随着文件不断增大,IPFS在传输效率和节约带宽方面的优势越发明显。结论:采用区块链技术与IPFS构建的去中心化存储模型,可以实现电子医疗记录的安全存储和高效读取,未来IPFS有望超越HTTP协议,辅助构建更好的医疗互联网生态。

关键词：医疗数据分布式存储星际文件系统区块链

基于区块链与星际文件系统的电子证据存证研究

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现代计算机 2023年第8期29卷 87-90页

作者：陈潮浙江警察学院计算机与信息安全系杭州310053

电子证据作为八大类证据之一,在司法活动中占据越来越重要的地位,而电子证据的易复制、易损坏和易篡改等特点,导致其公信力相对不高。在研究区块链和星际文件系统的基础上,提出一种基于区块链与星际文件系统的电子证据存证模型,加密技... 详细信息

电子证据作为八大类证据之一,在司法活动中占据越来越重要的地位,而电子证据的易复制、易损坏和易篡改等特点,导致其公信力相对不高。在研究区块链和星际文件系统的基础上,提出一种基于区块链与星际文件系统的电子证据存证模型,加密技术实现对电子证据的加密,星际文件系统实现电子证据的分布式存储,区块链存储电子证据的哈希值、关键词和在星际文件系统中的分片位置索引,同时在区块链上实现电子证据的搜索与验证。该存证模型确保电子证据的机密性与完整性,并实现对电子证据的授权访问,因此对于提高电子证据的公信力有一定的现实意义。

关键词：电子证据区块链星际文件系统存证