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通信学报 2017年第S2期38卷 139-146页

作者：吕伟栋周学广袁志民海军工程大学信息安全系湖北武汉430033

提出了一种能够应用于树形结构的拜占庭容错系统,并给出了基于深度与广度的拜占庭节点上限算法。通过对树进行群组划分,设计了一致性协议,保障了系统的安全性;通过联合签名机制决定节点的权限;通过视图转换协议将高层拜占庭节点置换到... 详细信息

提出了一种能够应用于树形结构的拜占庭容错系统,并给出了基于深度与广度的拜占庭节点上限算法。通过对树进行群组划分,设计了一致性协议,保障了系统的安全性;通过联合签名机制决定节点的权限;通过视图转换协议将高层拜占庭节点置换到叶子节点,保证了系统的活性。在传统协议的基础上,该系统支持多任务同时执行,减少了节点间通信量,较大地降低了系统的空间复杂度,提高了系统的可行性,进一步缩小了与非拜占庭系统的差距。

关键词：拜占庭容错树形拓扑结构一致性协议视图转换协议检查点协议

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基于区块链的供应链溯源管理关键技术研究

基于区块链的供应链溯源管理关键技术研究

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作者：叶翰文扬州大学

学位级别：硕士

供应链溯源系统通常由大型核心企业部署,且多数采用中心化的设计方式。在这种模式下存在监管问责难、数据不透明、信息闭塞、溯源信息单一等问题。区块链在去中心化的前提下,可以提供数据信息不可篡改、安全可靠等特性保证,十分契合供... 详细信息

供应链溯源系统通常由大型核心企业部署,且多数采用中心化的设计方式。在这种模式下存在监管问责难、数据不透明、信息闭塞、溯源信息单一等问题。区块链在去中心化的前提下,可以提供数据信息不可篡改、安全可靠等特性保证,十分契合供应链的业务特点。然而基于区块链的供应链溯源管理方案中,区块链会将企业隐私数据信息公开以促成链上节点间的共识,导致企业隐私数据的安全性不足;方案中区块链共识算法大都直接采用实用拜占庭容错算法（Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT）,存在通信开销大、可扩展性差的问题;当前方案中视图转换协议与节点轮换机制间的关联较弱,导致区块链共识不稳定。本文针对上述问题,对区块链加密算法、共识算法、视图转换协议等关键技术进行研究。具体工作内容如下:1.针对区块链上企业隐私数据安全性不足的问题,提出了基于混合加密的区块链隐私保护方案。选择椭圆曲线密码算法（Elliptic Curve Cryptography,ECC）与高级加密标准（Advanced Encryption Standard,AES）作为算法组合,设计了 ECC-AES 混合加密算法,在防止攻击者拦截的前提下保护链上企业隐私数据,拥有优秀的加密强度,保障企业隐私数据安全可靠。仿真实验结果显示,ECC-AES算法加密强度高,加密时间短,具有良好的“雪崩效应”,所提方案能够保证企业隐私数据安全可靠。2.针对实用拜占庭容错算法存在单点漏洞、共识确认阶段需要两两交互导致通信开销大的问题,提出了基于秘密共享的实用拜占庭容错算法（Secret Sharing-Practical Byzantine Fault Tolerance,SSPBFT）。本文利用秘密共享方案将共享的密文碎片在主节点集合里进行合理分配,使得每个参与共识的节点在不知晓完整信息的情况下通过合作共同管理数据信息,优化了一致性协议,不再需要客户端参与回复,将算法的通信复杂度降低至O（Nlog2N）,具有较高的安全性和运行效率。3.针对当前区块链视图转换协议与节点轮换机制间关联较弱导致区块链共识不稳定的问题,提出基于节点轮换的视图转换协议。设计了基于积分的节点轮换机制,量化节点间的信任关系,促进不同节点间的良性竞争。在节点轮换的基础上设计相应的视图转换协议,动态周期性地更新节点名单与视图,保障了参与区块链共识流程的节点安全可靠,增强了区块链共识的成功率与稳定性,最终提升整个区块链的性能。4.建立了基于区块链的供应链溯源管理模型,模型由底层的身份模块,策略模块、区块链模块和智能合约模块以及上层应用构成。本文对模型运行流程进行详细阐述,并从鲁棒性、安全性、一致性三个方面对模型的性能进行分析,通过仿真实验比较了模型在不同算法下的吞吐量与网络带宽占用量两种性能数据,证明了本文模型在供应链溯源方面的优势与可行性。

关键词：供应链区块链共识算法加密算法视图转换协议

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