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铁路客运私有链共识机制关键技术研究

铁道运输与经济 2018年第6期40卷 59-63页

作者：周亮瑾王富章中国铁道科学研究院研究生部北京100081

在阐述区块链技术与共识机制、铁路客运私有链共识机制的基础上,结合铁路客运业务环境和应用场景,研究铁路客运私有链共识机制关键技术,通过采用终端交易的独立核验、私有链区块的构建、节点的工作量证明,为铁路客运私有链共识机制构建... 详细信息

在阐述区块链技术与共识机制、铁路客运私有链共识机制的基础上,结合铁路客运业务环境和应用场景,研究铁路客运私有链共识机制关键技术,通过采用终端交易的独立核验、私有链区块的构建、节点的工作量证明,为铁路客运私有链共识机制构建奠定了基础。在铁路客运私有链共识机制构建过程中,为避免计算资源的无效耗费,结合铁路客运业务交易特点对铁路客运私有链共识机制进行改进,提出一种基于有价值工作量证明的共识机制,充分利用节点算力解决传统区块链共识机制的算力开销,以实现对有限计算资源的最大利用与共享。

关键词：铁路客运私有链区块链共识机制交易核验工作量证明

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DCEP私有链国家审计平台构建研究

DCEP私有链国家审计平台构建研究

作者：赵润东中国财政科学研究院

学位级别：硕士

中国人民银行坚定不移地推进法定数字货币(DCEP)的研发工作,未来我国央行数字货币的大规模发行与流通指日可待。通过对已公开的我国法定数字货币原型系统的分析与思考,并根据目前已确定的设计架构与具体组件功能,得出一个结论:央行登记... 详细信息

中国人民银行坚定不移地推进法定数字货币(DCEP)的研发工作,未来我国央行数字货币的大规模发行与流通指日可待。通过对已公开的我国法定数字货币原型系统的分析与思考,并根据目前已确定的设计架构与具体组件功能,得出一个结论:央行登记中心可视为央行数字货币的会计系统,其中发行登记组件发挥着会计的基础职能。登记中心,尤其是发行登记组件,记录着每笔央行数字货币的流通过程并执行每笔交易所涉及的DCEP的属主变更,是我国央行记录、处理数字货币数据信息的关键。对于数字人民币这种新型的数字化货币形式,如果登记中心系统不能确保数据存储安全,或者不能保证所记录和确权登记的信息真实无误,将产生连带风险并引起非常严重的后果。所以,这对数据存储技术、加密技术等数据安全技术提出了很高的要求,同样也需要加入审计功能来保障确权登记数据的真实性与可靠性。目前,我国国家审计机关已建立了审计数据中心,具体包括国家审计数据中心与地方审计数据中心,其建设的目的之一是旨在实现对我国部分重要单位信息系统数据运行的实时监督和控制,从而发挥国家审计对风险的预防和抵御功能。然而,对于登记中心所采用的设计方式与技术路径,目前尚未有定论。另一方面,已公布的中央银行数字货币系统中也并未包含对央行数字货币的审计业务环节。为了解决上述问题,本文通过合理的分析,得出应以我国已布局和建设的审计数据中心为审计主体、以许可链中的私有链技术为平台底层技术架构的论断。根据这一论断,本文将登记中心中的发行登记组件与审计组件进行统一设计与构建,将整个审计平台作为私有链的主体,搭建起基于私有链技术的央行数字货币国家审计平台,旨在通过私有链技术手段的优势和实时审计功能来保障央行数字货币流通的安全性、真实性、可靠性及稳定性。当然,对于将发行登记组件纳入审计平台私有链的一个突出的问题是区块链技术能否能经受得住人民币海量实时交易记录的冲击仍存在不确定性。故本文以解决技术瓶颈和实现审计功能为主线、以已公布的中央银行数字货币原型系统的系统框架为基础、以兼顾成本与审计效率为设计原则,对审计平台所运用的私有链技术进行合理布局和设计,并创新地提出“三次分流”的设计想法,旨在克服区块链技术在高并发数据同步上的性能瓶颈,降低确权审计的延迟,从而提高该技术在审计平台的可行性。本文依靠软件工程、信息管理与信息系统等相关基础理论,运用规范分析的研究方法,创新地提出了一种基于私有链的央行数字货币实时外部审计的具体方案。该平台预期在实现数据安全存储的前提下,能提高整个系统的可审计性,能为实时审计这一需求提供良好的技术条件,并为未来提高其他领域数字货币流通的安全性、真实性与可审计性提供借鉴意义。本文在理论层面,总结和分析了央行法定数字货币、区块链技术、央行登记中心与审计数据中心等主要内容;在技术层面,在对区块链技术进行辩证分析的基础上,提出应通过合理的布局与设计,将私有链运用到审计平台中,使该技术作为审计平台运行的底层技术路径;在实践层面,通过多维度的必要性、可行性以及需求分析,总结了审计平台构建过程中需要重点考虑的若干设计要点,并在此基础上,构建了央行数字货币审计平台的具体架构并实现了平台的审计功能。当然,本文构建的审计平台作为一个新的概念,在当前阶段不具备条件对其测试,故在实践层面尚需进一步完善。

关键词：央行数字货币登记中心私有链国家审计实时审计

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智慧水务源数据私有链监管系统设计与实现

智慧水务源数据私有链监管系统设计与实现

作者：简春重庆大学

学位级别：硕士

智慧水务系统的实际运行过程中,由于内部原因或网络攻击等可能导致数据被篡改。如何保障源数据不被篡改或数据篡改后能及时发现,是智慧水务系统正常运行需要解决的重要问题。在分析公有链、联盟链和私有链基本特征的基础上,针对智慧水... 详细信息

智慧水务系统的实际运行过程中,由于内部原因或网络攻击等可能导致数据被篡改。如何保障源数据不被篡改或数据篡改后能及时发现,是智慧水务系统正常运行需要解决的重要问题。在分析公有链、联盟链和私有链基本特征的基础上,针对智慧水务系统数据量大、数据增长快的特点,综合考虑系统的运维成本,以及监管方对被监管方进行数据监管的业务场景,开展下列研究工作:(1)针对监管方对被监管方实施数据监管,被监管方进行数据运维的业务场景,提出一种基于私有链的智慧水务源数据监管方法。该方法中,被监管方实时地将传感器设备的采集数据生成哈希树,哈希树由监管方签名并存储到区块,再将区块追加至私有链的末尾。以此私有链作为源数据的证明文件,由监管方将其与数据进行校验与比对,若智慧水务源数据被篡改,可检测出该数据的时间段、传感器编号。(2)监管方法中,核心的工作量证明算法是基于内存难度的Cuckoo Cycle算法。相比较基于计算难度的工作量证明算法(如经典比特币中的Po W),采用Cuckoo Cycle算法后,被监管方在伪造私有链时,不仅仅需要成倍的CPU算力,还需要相应倍数的内存带宽增加,从而提高了篡改私有链的硬件成本;相较于采用公有链与联盟链的防篡改方法,监管方法仅需被监管方(监管方不需要)提供用于工作量证明的算力,监管方提供签名文件校验与时间戳签名服务,从而节省了监管系统的运行成本;该方法仅将数据的摘要上链,私有链所需的存储空间较小,能够满足数据量大且增长速度快的性能要求。(3)进行了私有链证明文件生成实验、监管方法有效性实验、监管方法工作量证明算法伪造成本对比实验和私有链证明文件伪造成本样例实验,验证了监管方法的有效性,量化了监管方法的篡改成本。(4)在原有某试点城市智慧水务系统的基础上,应用监管方法,设计并实现了智慧水务源数据监管子系统,包括监管方文件验证与签名模块、被监管方私有链证明文件生成模块和监管方源数据验证模块。

关键词：智慧水务数据监管私有链海绵城市区块链

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基于私有链的合同管理系统

计算机系统应用 2020年第12期29卷 87-92页

作者：张远超南京理工大学计算机科学与工程学院南京210094

由于合同数据对于安全性和保密性的要求较高,以及互联网中存在服务器攻击、数据截取等安全隐患,目前的合同管理系统无法充分利用互联网的优势实现全流程的线上操作,尤其是身份认证和合同签订两个步骤难以实现.为了实现合同管理系统在公... 详细信息

由于合同数据对于安全性和保密性的要求较高,以及互联网中存在服务器攻击、数据截取等安全隐患,目前的合同管理系统无法充分利用互联网的优势实现全流程的线上操作,尤其是身份认证和合同签订两个步骤难以实现.为了实现合同管理系统在公网服务器运行以及线上完成公司身份认证和合同签订,本论文设计并实现了一种基于私有链技术的合同管理系统.首先提出了公司数字认证中心的设计理念,用于管理公司的数字信息并参与公司身份认证;然后设计了合同管理系统和私有链系统的实现方案,最后介绍了系统实现中的技术要点.实验结果分析表明,该管理系统可以在线上实现合同管理的全部流程,提高了合同管理的效率.

关键词：合同管理私有链数据加密数据存储数字签名

一种利用Raspberry搭建区块链私有链全节点的方法研究

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现代计算机 2020年第19期26卷 105-108页

作者：牛岩松宗峰山东英才学院信息工程学院济南250104

近年来区块链不断大热,区块链的概念却不为大众认知。为向人们直观展示区块链技术,以及利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据等特点,利用Raspberry搭建基于Ethereum区块链私有链全节点。区块链... 详细信息

近年来区块链不断大热,区块链的概念却不为大众认知。为向人们直观展示区块链技术,以及利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据等特点,利用Raspberry搭建基于Ethereum区块链私有链全节点。区块链分为私有链和公链,建立私有链节点可以更好地保护用户隐私,通过基于Raspberry区块链私有链全节点的搭建,为区块链的进一步探索提供部分思路。

关键词： Raspberry Ethereum 区块链私有链节点

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基于私有链的存证云盘系统方案设计

信息技术与标准化 2018年第7期 16-20页

作者：黄永洪刘宇超凌国玮黄子彧重庆邮电大学

提出一种区块链的私有链架构,利用中心化的网络优势,解决云盘海量文件并发存证的高性能问题;利用中心化的审计中心提供记账账本以及离线监督的方式实现全网共识机制;并设计了一种堆叠式安全文件系统,能够与云盘的分布式文件系统有机融合... 详细信息

提出一种区块链的私有链架构,利用中心化的网络优势,解决云盘海量文件并发存证的高性能问题;利用中心化的审计中心提供记账账本以及离线监督的方式实现全网共识机制;并设计了一种堆叠式安全文件系统,能够与云盘的分布式文件系统有机融合,对存储在云盘上的文件实现透明的存证处理。为私有网络环境特别是内外网隔离的环境提供了一种有效的区块链应用模式。

关键词：区块链私有链共识机制存证区块链安全

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基于私有区块链的分布式信息安全系统设计

电子设计工程 2021年第7期29卷 54-57,62页

作者：陆明远张帆天津大学管理与经济学部天津300000

区块链技术为在分布式系统中建立安全、完整的数据传输提供了新思路,数字货币、金融、版权管理等领域已有借助区块链技术推动发展的趋势,但该技术在信息安全领域发展较为缓慢。基于部分组织管理敏感数据的不可篡改、私密化等要求,构建... 详细信息

区块链技术为在分布式系统中建立安全、完整的数据传输提供了新思路,数字货币、金融、版权管理等领域已有借助区块链技术推动发展的趋势,但该技术在信息安全领域发展较为缓慢。基于部分组织管理敏感数据的不可篡改、私密化等要求,构建了基于私有链技术的信息安全防御系统框架模型,该模型分为应用层、共识层、网路层、数据层;系统设计的核心技术依托哈希函数的链式数据结构、Merkle树、P2P传输机制、ChainAchor身份认证框架以及MedRec访问控制框架。文中介绍了系统应用模式,包括存在证明、信息查询、信息追溯等。

关键词：私有链分布式信息安全防御系统 ChainAchor框架 MedRec框架

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基于多链融合的粮食供应链溯源系统

应用科学学报 2023年第4期41卷 563-576页

作者：曹浩浩刘扬李向阳刘鑫磊王耀启张元河南工业大学信息科学与工程学院河南郑州450001

区块链因具有不可篡改、群体共识、全程可追溯等特点而广泛应用于存证确权、商品溯源、协同共享等应用场景。基于区块链的粮食溯源难点在于粮食从种植、收储、加工、物流所涉及的供应链条比较长,追溯困难,并且同一供应链上企业之间的企... 详细信息

区块链因具有不可篡改、群体共识、全程可追溯等特点而广泛应用于存证确权、商品溯源、协同共享等应用场景。基于区块链的粮食溯源难点在于粮食从种植、收储、加工、物流所涉及的供应链条比较长,追溯困难,并且同一供应链上企业之间的企业资源计划(enterprise resource planning,ERP)系统并不互通,企业自治ERP系统难以与区块链对接。本文基于联盟链与私有链融合提出了一种多链粮食供应链溯源系统(multi-blockchain food supply chain traceability,MBFST),企业间通过联盟链开展业务协作,企业内部基于私有链记录信息流转;设计了私有链与联盟链的跨链交互协议,根据溯源ID实现联盟链与私有链的交互与映射;通过私有数据集合等数据隔离机制,确保供应链企业私有数据的隐私保护。通过对原型系统的设计与实现,结果显示,MBFST能够实现粮食供应链企业间的全链条精准溯源,确保链上链下溯源信息的全程可追溯;通过Hyperledger Fabric的Node-SDK对系统的性能和吞吐量进行测试,实验结果显示,MBFST在压力测试中查询每秒事务处理量(transaction per second,TPS)最高可达1000以上,使用溯源ID的富查询TPS可达200以上,信息上链时延测试中平均时延稳定在0.2~0.3 s。对比现有的基于区块链的商品溯源系统,MBFST在溯源信息的追溯能力、链上信息的隐私性和追溯效率等方面都更具优势。

关键词：区块链联盟链私有链供应链溯源跨链交互隐私保护

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基于区块链的图书侵权记录存证平台

应用科学学报 2020年第1期38卷 184-196页

作者：张逸飞曹少中祁德力王亮杨彦红北京印刷学院信息工程学院北京102600 北京印刷学院经济管理学院北京102600

针对越来越频繁的音频阅读图书内容对图书构成侵权行为而未能及时有效存证的困境,提出一种以区块链技术对图书版权侵权记录进行自动存证的方案.首先,将网络爬取的音频信息进行处理,与图书内容查重比对后将结果存入私有区块链结构;其次,... 详细信息

针对越来越频繁的音频阅读图书内容对图书构成侵权行为而未能及时有效存证的困境,提出一种以区块链技术对图书版权侵权记录进行自动存证的方案.首先,将网络爬取的音频信息进行处理,与图书内容查重比对后将结果存入私有区块链结构;其次,在基于工作量证明共识的基础上设计实现了复杂度可行的共识算法;最后,结合密码学的摘要信息认证与数字签名验证机制对区块数据进行安全性检查.系统测试结果验证了平台的效率和可靠性.

关键词：区块链私有链共识机制存证工作量证明