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分布式账本技术的发展历程研究综述

计算机应用研究 2023年第3期40卷 641-648页

作者：王嘉瑶王婷袁文亮朱俊武扬州大学信息工程学院(人工智能学院) 江苏扬州225000 嘉兴学院数据科学学院浙江嘉兴314001

物联网、人工智能、大数据等众多领域缺乏量身定制的安全隐私技术保障,基于分布式账本技术(DLT)的系统作为一种分散的数据管理方法可以很好地满足其安全需求,因此基于分布式账本技术的系统层出不穷。为了帮助后续的研究者更全面快速地... 详细信息

物联网、人工智能、大数据等众多领域缺乏量身定制的安全隐私技术保障,基于分布式账本技术(DLT)的系统作为一种分散的数据管理方法可以很好地满足其安全需求,因此基于分布式账本技术的系统层出不穷。为了帮助后续的研究者更全面快速地了解分布式账本技术,梳理了近年来基于分布式账本的研究成果,分别从数据结构、技术原理、共识机制和性能等多个角度对区块链进行深入分析,并且基于当前研究现状详细比较分析了分布式账本技术的一些最新进展,如哈希图(Hashgraph)、全链(Holochain)和初链(Truechain)等。最后总结了该领域未来的发展前景。

关键词：区块链分布式账本共识机制哈希图全链初链

分布式账本(区块链)与会计理论的逻辑关系探究

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财会月刊 2021年第18期 55-61页

作者：乔鹏程西藏民族大学财经学院陕西咸阳712082

数字经济推动了财务数字化发展,分布式账本(区块链)就是财务数字化转型过程中广泛应用的新信息技术之一。研究发现,基于一般系统论、财务呈报革命理论和关于目的的哲学,数字经济业务和管理需求激发了会计信息使用者对财务呈报的新需求,... 详细信息

数字经济推动了财务数字化发展,分布式账本(区块链)就是财务数字化转型过程中广泛应用的新信息技术之一。研究发现,基于一般系统论、财务呈报革命理论和关于目的的哲学,数字经济业务和管理需求激发了会计信息使用者对财务呈报的新需求,会计人员为了适应这一变化,满足信息使用者对财务呈报的新需求,主动选用更先进的信息技术如分布式账本(区块链)以提供高质量的会计信息。最终分布式账本(区块链)与会计理论的循环过程将螺旋式向上发展,并趋于完善。

关键词：分布式账本区块链数字经济系统论财务呈报会计理论目的哲学

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基于DAG的分布式账本共识机制研究

软件学报 2020年第4期31卷 1124-1142页

作者：高政风郑继来汤舒扬龙宇刘志强刘振谷大武上海交通大学计算机科学与工程系上海200240 上海交通大学网络空间安全学院上海200240

自2008年比特币出现以来,研究学者相继提出了多种分布式账本技术,其中,区块链是当前分布式账本最主要的实现形式之一.但当前区块链中存在一个核心问题:可扩展性瓶颈.具体而言,区块链的吞吐量严重不足,且其交易确认也较为缓慢,这些因素... 详细信息

自2008年比特币出现以来,研究学者相继提出了多种分布式账本技术,其中,区块链是当前分布式账本最主要的实现形式之一.但当前区块链中存在一个核心问题:可扩展性瓶颈.具体而言,区块链的吞吐量严重不足,且其交易确认也较为缓慢,这些因素极大地限制了它的实际应用.在此背景下,基于DAG(有向无环图)的分布式账本因其具有高并发特性,有望突破传统区块链中的性能瓶颈,从而受到了学术界和产业界越来越多的关注和研究.在基于DAG的分布式账本中,最为核心和关键的技术是其共识机制,为此,对该关键技术进行了系统深入的研究.首次从共识形态出发将现有基于DAG的分布式账本分为以下3类:基于主干链的DAG账本;基于平行链的DAG账本;基于朴素DAG的账本.在此基础上,对不同类型的共识机制本质原理及特性进行了深入阐述,并从不同层面对它们进行了详细的对比分析.最后,指出基于DAG的共识机制研究中存在的问题与挑战,并给出进一步的研究方向.

关键词：分布式账本区块链共识机制有向无环图可扩展性

基于分布式账本的安全智能电网隐私保护及异常诊断机制研究

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基于分布式账本的安全智能电网隐私保护及异常诊断机制研究

作者：李暮琪浙江工商大学

学位级别：硕士

作为新一代新型电力系统,智能电网实现了电能供求的高效传输和分配,以其高效管理和优质服务备受电力用户和电网运营商的广泛信赖。然而,通过智能电表对用户用电量数据进行频繁采集,通过公开的互联网进行数据传输,以及对用户的细粒度数... 详细信息

作为新一代新型电力系统,智能电网实现了电能供求的高效传输和分配,以其高效管理和优质服务备受电力用户和电网运营商的广泛信赖。然而,通过智能电表对用户用电量数据进行频繁采集,通过公开的互联网进行数据传输,以及对用户的细粒度数据进行挖掘分析等,都对用户的隐私保护和数据安全造成极大的威胁。因此,亟需研究和设计高效可靠的安全智能电网系统。针对以上问题,本文主要聚焦以下两方面研究:一是用户通信数据安全和隐私保护技术研究;二是用户电能消耗数据的可信可靠监测分析与综合处理技术研究。近年来,基于区块链分布式账本的智能电网信息安全和隐私保护研究,受到了学术界和工业界的广泛关注。当前,分布式账本研究可分为传统形式（以区块链为代表）和学科交叉新形式（以基于有向无环图（DAG）的分布式账本为代表）。虽然传统区块链技术,因其支持交易全序以及智能合约,被广泛采用,但其可扩展性受限于数据的链式组织和单向延伸,在一定程度上导致其难以应对交易到达率过度变化时的网络重载,甚至会造成无法共识等严重问题。相比而言,具有高并发性的DAG分布式账本,在平衡去中心化和高效性方面具有极大的优势。但是,针对DAG分布式账本的共识机制和账本结构等方面的研究仍然很不成熟。而且,两类分布式账本技术都无法保障用户电能消耗数据的真实性。以卷积神经网络（CNN）为代表的人工智能技术,为海量数据的高效智能计算提供了技术支撑,但在智能电网安全诊断与智能分析等方面却鲜有研究。综上,首先,本文研究和设计了基于DAG分布式账本的轻量级安全智能电网通信机,实现了用户隐私保护,以及通信数据完整性。具体来说,通过融合同态加密和类代理签名轻量级信息认证技术,研究和设计了新型分布式数据聚合方案,在保护用户隐私的基础上,实现了通信机密性和信息完整性。其次,通过智能电网性能优化,构建了可信主观逻辑信誉模型,并结合DAG分布式账本技术,研究和设计了新型节点共识机制,可高效存储智能电网的海量数据,并有效解决了共识节点的单点故障和公平选择问题。同时,研究了基于DAG分布式账本权限动态配置的交易（Tips）选择与优化算法,最大化平衡了系统的稳定性和安全性。再次,研究和设计了基于区块链和卷积神经网络的智能电网系统安全诊断机制,实现了恶意行为的有效检测和智能电网的“绿色”运行。具体来说,通过研究基于CNN的安全诊断框架,设计安全诊断物理模型,对用电数据进行智能分析,进而有效检测智能电网中的恶意行为。通过研究基于区块链的安全诊断模型,设计了基于区块结构和智能合约的安全诊断系统,保障智能电网安全、高效、稳定运行。最后,充分的性能评估表明,本研究在计算复杂度、通信成本、系统可伸缩性、交易吞吐量和响应时间（低延迟）等方面,相比当前同类方案,均取得了显著的优势。

关键词：智能电网数据聚合分布式账本卷积神经网络信誉机制

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基于DAG的分布式账本共识机制研究

基于DAG的分布式账本共识机制研究

作者：高政风上海交通大学

学位级别：硕士

2008年,比特币的出现标志着区块链技术的诞生。区块链本质上是一种分布式账本,多方维护、去中心化、且不可篡改的特性,使得它在数字金融、供应链溯源、存证防伪数据服务等方面具有广阔的应用前景。然而,区块链在吞吐量和延迟方面表现出... 详细信息

2008年,比特币的出现标志着区块链技术的诞生。区块链本质上是一种分布式账本,多方维护、去中心化、且不可篡改的特性,使得它在数字金融、供应链溯源、存证防伪数据服务等方面具有广阔的应用前景。然而,区块链在吞吐量和延迟方面表现出了糟糕的可扩展性,以比特币为例,它每秒最多只能处理7笔交易,且每笔交易需要数十分钟才能完成确认。可扩展性瓶颈严重阻碍了区块链技术的进一步发展,影响着相关应用的落地。针对区块链的可扩展性问题,基于DAG的分布式账本被提出,它从底层结构上对区块链进行了根本改进,极大程度地提升了系统在高并发条件下的性能表现,是最具前景的解决方案之一。然而,当前该领域系统性的研究工作仍比较匮乏,并且现有的DAG账本方案在安全性、共识效率以及功能支持等方面仍存在诸多缺陷。针对上述问题,本课题进行了系统而深入的研究。首先,我们提出了DAG账本的研究框架。根据账本形态及其共识机制的差异,我们将其划分为基于主干链的DAG账本、基于平行链的DAG账本和基于朴素DAG的账本;根据数据组织方式的不同,我们将其划分为以交易为基本单元的DAG账本和以区块为基本单元的DAG账本。其次,基于该研究框架,我们对不同类型的DAG账本进行了横向对比分析。从设计思路、安全分析、智能合约支持三个方面,我们对不同形态的DAG账本进行了对比研究;此外,从网络利用率、账本操作权限以及轻节点支持三个方面,我们对不同数据组织方式的DAG账本进行了横向对比。进而,我们提出了一种高效可扩展的DAG账本方案Guava。它采用双层架构,并结合了传统区块链中的工作量证明机制以及经典拜占庭共识协议,能够在高吞吐量的前提下实现即时交易确认。最后,我们对Guava协议的安全性进行了证明。基于当前成熟的区块链安全分析框架,我们得出Guava协议的算力安全界,并最终证明了Guava协议具有一致性和活性两大安全特性。

关键词：分布式账本区块链可扩展性有向无环图共识机制

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面向电力交易分布式账本的改进共识算法研究

电力大数据 2021年第6期24卷 52-59页

作者：周雅怡宋伟杰黄晓英凌华明黄明磊广东电网有限责任公司珠海供电局广东省珠海市519000

为提升分布式账本存储效率,研究了当前典型共识算法机理,提出了一种面向电力交易分布式账本的改进共识算法。区块链技术已在电力交易领域得到广泛应用,特别是将其作为分布式账本用于交易数据存储时,能够有效解决市场主体的不信任问题。... 详细信息

为提升分布式账本存储效率,研究了当前典型共识算法机理,提出了一种面向电力交易分布式账本的改进共识算法。区块链技术已在电力交易领域得到广泛应用,特别是将其作为分布式账本用于交易数据存储时,能够有效解决市场主体的不信任问题。研究了当前典型的公式算法,包括工作量证明算法、权益证明算法、拜占庭容错算法等,对比了其安全性和处理效率等指标差异。基于电力市场交易数据存储实际需要,在实用拜占庭容错算法基础上,引入收集节点和信用分级,提出了一种改进共识算法。最后,在测试系统上对所提出改进共识算法的吞吐量和通信开销两项指标进行检验。结果显示改进算法与实用拜占庭容错算法相比,初始吞吐量即可达到改进前水平,随运行时间增长,吞吐量逐步增大,最终可达传统算法70%以上。同时改进算法通信开销随节点平稳增长,更符合电力市场交易分布式存储的实际需要。

关键词：区块链电力交易分布式账本共识算法拜占庭容错算法

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基于有向无环图的分布式共识算法的研究

基于有向无环图的分布式共识算法的研究

作者：杨佳昊北方工业大学

学位级别：硕士

分布式账本技术被应用到社会发展及人类生活的各个领域。区块链式分布式账本,具有高安全性,低扩展性,高能耗的特点,因此很难应用在低耗能、高吞吐量的物联网领域。有向无环图分布式账本具有扩展性高,能耗低等优点,非常适合应用在物联网... 详细信息

分布式账本技术被应用到社会发展及人类生活的各个领域。区块链式分布式账本,具有高安全性,低扩展性,高能耗的特点,因此很难应用在低耗能、高吞吐量的物联网领域。有向无环图分布式账本具有扩展性高,能耗低等优点,非常适合应用在物联网领域,但其tip选择算法要么无法保证安全性,要么造成大量的事务遗留,因此改进tip选择算法为是本文的核心问题。本文对比了几种典型的tip选择算法,通过将多种算法相结合,来提高选择算法的灵活性与账本对网络规模变化的适应能力;本文借用协调器来抑制懒惰节点。保证了分布式网络的吞吐量、认证的确定性。主要工作如下:(1)提出了尖锐度的概念和动态逼近tip选择算法。改进的算法可根据缠结尖锐度的变化,灵活选用不同的选择策略。当子缠结尖锐度较低时,采用加权随机漫步,而当子缠结尖锐度较高时,采用中和选择算法。该算法能够使得网络中的遗留事务数量显著减少。同时,本文对尖锐度阈值的大小进行了分析计算。(2)提出了将坐标交易和协调器相结合的方式,抑制懒惰节点的产生。监管机构可以发布证书签名的“坐标”交易。坐标交易包含第三方证书签名的高度等信息,能够帮助普通用户识别懒惰事务。当网络规模扩大时,可以通过快照机制抑制懒惰节点。(3)设计并实现了一个农业大棚数据监测系统,使用改进算法的IOTA作为物联网的网络层,并在缠结上存储大棚中传感器的数据。数据监控平台可以通过IOTA全节点获取完整传感器数据。

关键词：分布式账本有向无环图混合tip选择算法缠结