关键词： 区块链   以太坊   抢跑攻击   集成学习   特征融合  

摘要： 随着区块链技术的快速发展,以太坊作为其中的典型代表,其广泛应用在推动创新的同时,也面临着日益严峻的安全挑战,尤其是抢跑攻击问题,引发了业界和学术界的广泛关注。抢跑攻击通过操纵交易排序机制,干扰正常交易执行,破坏了以太坊网络的公平性。为应对这一挑战,研究人员开始深入探索以太坊抢跑攻击的检测方法。然而,现有研究仍存在亟待解决的问题:一是以太坊交易数据获取困难,尚缺乏有效的抢跑攻击数据采集手段;二是当前检测方法对抢跑攻击类型的区分精度不足,难以实现高效的分类识别;三是抢跑交易的特征提取维度单一,难以全面表征行为特征。为了解决上述问题,本文提出了基于多尺度特征融合的以太坊抢跑攻击检测方法,主要包括: (1)提出了一种基于Geth(Go-ethereum)插桩的抢跑攻击序列的获取方法。该方法通过Geth插桩与交易重放可以获取大量的抢跑交易数据,为后续检测提供丰富数据基础,包括交易发起方、接收方、时间戳、Gas费用等关键信息。同时,交易重放技术可模拟真实交易环境,进一步验证和补充数据完整性与准确性。 (2)提出了一种基于集成学习的以太坊抢跑攻击检测方法。该方法通过构建集成学习模型,结合多种机器学习算法的优势,显著增强了模型的泛化能力和鲁棒性。通过交叉验证和模型性能评估,选择最优模型参数,进一步提升了检测的准确性。实验结果表明了该方法的有效性,准确率达到91.36%,F1值达到91.23%。 (3)提出了一种基于特征融合的以太坊抢跑攻击检测方法。该方法通过提取交易的多尺度特征,将微观交易特征与宏观图结构特征相结合。通过图神经网络和注意力机制,对交易数据进行深度分析,能够更全面地捕捉交易之间的复杂关系和潜在的攻击行为。实验结果表明,该方法的检测效果优于单特征模型的方法,准确率达到94.12%,F1值达到93.51%,相比集成学习模型分别提升了2.76%和2.28%。 本文提出的基于多尺度特征融合的抢跑攻击检测方法为以太坊安全提供了有力保障,并为行业内相关理论研究和实践提供了有价值的参考。

关键词： 区块链   拓扑发现   节点评估   关键链路  

摘要： 区块链凭借去中心化、不可篡改与透明可追溯等特性,推动了去中心化技术的快速发展。近年来,网络关键链路识别逐渐成为保障系统稳定性的重要研究方向,其核心任务是识别维持网络连通性与提升信息传播效率方面起关键作用的链路集合。然而,受限于区块链网络结构的高度动态性与连接关系的隐匿性,底层拓扑难以被直接观测,导致链路识别过程中所依赖的结构信息存在不完整、时效性差等问题。拓扑结构的准确发现是关键链路识别的基础前提,而现有的拓扑发现方法多依赖节点响应机制或交易传播路径,存在覆盖率低、准确性差等局限;同时,现有链路识别方法多建立在静态结构假设之上,难以适应区块链网络的动态演化特性。为此,本文围绕拓扑发现与链路识别方面存在的问题,开展基于区块链网络拓扑发现与关键链路识别技术研究,提出高效的区块链网络拓扑发现方案与基于拓扑重构和节点评估的链路识别方法。 (1)针对现有区块链网络拓扑发现方法存在实时性差、探测范围有限、节点识别效率低等方面的不足,提出一种高效的拓扑发现算法。该算法通过引入“节点波动性系数”量化节点在多轮探测中的活跃变化,筛除低活跃节点,降低冗余探测开销,提升识别效率。同时为增强探测的并行性与可扩展性,设计基于节点聚类的拓扑划分策略,将网络划分为多个子群同步探测,显著缩短拓扑探测时间。所获取的拓扑结构兼具结构完整性与时序准确性,为后续关键链路识别提供了坚实的数据支撑。实验结果表明,该方案在准确探测出比特币网络拓扑结构的情况下,有效提升了拓扑发现的效率。 (2)针对区块链网络中节点连接关系的动态演化特性,提出一种基于拓扑重构与节点评估的关键链路识别方法,实现对数据通信关键链路的快速、高效识别。首先,基于最小哈希监测邻居集合变化率,对超过阈值的拓扑波动动态更新;其次,通过时序分析筛选结构稳定的节点,构建出一个相对稳定的区块链网络拓扑图;最后,融合多种网络分析技术,从全局与局部两个维度评估节点影响力,结合迭代剪枝策略,逐步剔除影响力低和波动性大的节点与边,以此得到一个最小核心子网络,并将该子网络中包含的边集合视为区块链系统中的关键链路。实验表明,该方案在关键链路识别的准确性与有效性方面均表现良好。

关键词： 数字人民币   区块链技术   数字经济   货币   金融  

摘要： 数字人民币是中国人民银行发行的法定数字货币,依托区块链技术构建,旨在提升支付结算效率、降低交易成本、增强金融系统的安全性与交易透明度。区块链技术是一种分布式数据库技术,通过加密算法将交易记录按时间顺序连接在一起,形成去中心化、不可篡改的数据链。尽管区块链技术应用于数字人民币的多个方面,但本身还存在亟待解决的问题。因为数字人民币应用对美元的霸权地位构成挑战和威胁,中国更需要不断努力和创新。

关键词： 智能合约   博弈模型   模型检测   形式化检测   激励机制  

摘要： 随着区块链技术的发展,智能合约也引起的广泛关注。作为当前最流行的区块链技术之一,智能合约有众多应用领域,可被当作数字化商务合同来执行,这时智能合约可看作一个博弈过程。当智能合约交易双方以完全理性思维来执行策略,交易双方会根据自身利益出发从而更改策略,从而获得最大利益。此时智能合约有可能不执行,这样会产生不合作的逻辑缺陷,合约就没有了价值。针对以上问题,本文提出智能合约博弈模型缺陷形式化检测及两类改进方法。主要研究工作和创新点如下: 1、通过分析智能合约交易双方的效用值构建博弈模型,利用UPPAAL Stratego对智能合约中博弈逻辑缺陷进行形式化自动检测。针对判断智能合约是否有博弈缺陷问题,通过对智能合约交易双方的效用值进行分析,给出了智能合约博弈与博弈缺陷的定义。然后,提炼了将Solidity智能合约转换为UPPAAL博弈模型的转换规则,利用UPPAAL Stratego对博弈模型进行形式化自动检测,以找出潜在的博弈逻辑缺陷。 2、通过引入信誉激励机制与货币激励机制策略,提出两类博弈缺陷改进方法。针对如何改进智能合约博弈缺陷问题,将信誉激励机制和货币激励机制策略加入到智能合约博弈模型中。相应地提出两类方法改进博弈缺陷,可以激发或抑制交易双方的行为选择,从而影响他们的效用值。其中信誉激励机制策略通过构建良好的信誉评分体系,鼓励交易双方遵守合约;而货币激励机制策略则通过经济奖励或罚款,直接影响交易双方的决策行为。通过运用两类方法,可以减少自私行为,提高智能合约交易的公平性,从而解决合约不合作的问题,改进博弈缺陷。 3、以航班延误保险和购物合约作为案例分析,构建博弈模型进行自动化检测,发现博弈逻辑漏洞,并采用本文提出的两类方法对漏洞进行改进。为了验证本文方法有效性,采用自动机对航班延误保险合约和购物合约分别建模,利用UPPAAL Stratego对模型进行形式化自动检测。对于检测出的缺陷模型,通过引入了信誉激励机制和货币激励机制加以改进。通过对验证结果进行分析,表明本文提出的智能合约博弈模型缺陷形式化检测和两类改进方法的有效性。

关键词： 同态加密   医疗数据   隐私保护   数据共享   区块链   微服务   Hyperledger Fabric  

摘要： 随着信息技术在医疗领域的快速发展和广泛应用,电子健康记录、基因组学数据、临床试验记录及其他数字化医疗信息的生成与积累,为医学研究、疾病预防及个性化医疗的推进提供了前所未有的数据支撑。这些高维、多源的医疗数据在支持疾病模式识别、治疗效果评估及公共卫生策略制定方面展现出巨大潜力。然而,伴随数据规模的增长及其在存储、传输和跨机构协作分析中的广泛使用,数据安全与隐私保护问题日益凸显。传统加密技术,如对称加密或公钥加密,虽能在数据静态存储时提供一定保护,但在实际应用中,数据处理或计算往往需要解密,导致敏感信息暴露于潜在的恶意攻击或未授权访问风险之中。此外,集中式数据管理架构的单点故障问题进一步加剧了隐私泄露的可能性。因此,如何在保障患者隐私和数据完整性的同时,实现医疗数据的高效、安全共享,已成为当前医学信息学与密码学交叉领域亟待解决的核心科学问题。 针对上述挑战,本研究提出了一种创新的医疗数据共享与隐私保护系统,结合同态加密技术与Hyperledger Fabric区块链框架,旨在系统性地应对数据安全性、访问控制、操作可追溯性及系统鲁棒性等关键需求。同态加密作为一种前沿密码学工具,具备在密文状态下直接执行加法、乘法等运算的能力,无需解密即可完成复杂的数据分析任务。这一特性使其在医疗领域尤为适用,例如在疾病风险预测、辅助诊断模型训练及多方统计分析中,能够在不泄露原始数据的情况下支持计算操作。本研究采用了经过优化的高隐私性同态加密算法,以平衡计算性能与加密强度,确保上传至云平台的医疗数据在分布式计算环境中始终保持机密性与完整性,从而有效抵御外部攻击或内部误操作导致的数据泄露风险。 为进一步增强系统的安全性与可信度,本研究将Hyperledger Fabric这一企业级许可制区块链技术融入架构设计。相较于公有链,Hyperledger Fabric通过私有交易通道、高度可定制的智能合约及去中心化账本机制,提供了更强的隐私保护与灵活性。其模块化设计支持精细化的访问控制策略,能够根据医疗机构的角色与权限动态分配数据访问权,满足HIPAA(Health Insurance Portability and Accountability Act)等法规对隐私保护的严格要求。通过智能合约的自动化执行,所有数据操作(如上传、查询、共享)均被完整记录于不可篡改的分布式账本中,确保操作透明性与可审计性。此外,去中心化架构消除了传统系统中单点故障的隐患,提升了系统在面对网络攻击或硬件失效时的鲁棒性与恢复能力。 为全面评估所提方案的性能与实用性,本研究在实验室环境中搭建了模拟医疗数据共享平台,基于真实数据集(电子健康记录和基因组数据)开展了多维度测试。测试内容包括同态加密算法的计算效率(加密/解密延迟、密文运算开销)、区块链网络的吞吐量与延迟、系统整体的响应时间及抗攻击能力。实验结果表明,尽管同态加密在密文计算中引入了约20%-30%的额外计算开销,其整体运行效率仍足以支撑实时性要求较低的医疗应用,且计算结果的精度未受显著影响。具体而言,在疾病预测任务中,基于同态加密的模型与明文计算结果的误差控制在0.1%以内,验证了其在实际场景中的可行性。Hyperledger Fabric的集成进一步提升了系统的安全性,私有通道机制将数据访问限制在授权节点范围内,平均交易确认时间稳定在0.5秒以内,展现出良好的网络稳定性与扩展性。此外,通过模拟多方协作场景(医院与研究机构间的数据共享),系统实现了对数据全生命周期的安全管理,所有操作记录均可追溯,确保符合数据治理规范与行业标准。 该方案通过深度融合同态加密与区块链技术,为医疗数据隐私保护与高效利用提供了一种兼具创新性与实用性的解决方案,不仅最大化挖掘了敏感数据的科研与临床价值,还为医疗行业的数字化转型注入了新的技术驱动力。与现有方法相比,本研究在隐私保护强度、计算灵活性及系统透明性方面具有显著优势。未来研究将进一步聚焦于优化同态加密算法的性能,探索基于GPU硬件加速的密文计算方法,以降低计算开销并提升实时性。同时,计划扩展系统在远程医疗、基因组学大数据分析及跨国数据协作等复杂场景中的应用潜力。此外,为推动方案的广泛部署,将深入研究降低区块链网络维护成本及同态加密密钥管理的策略,通过标准化接口设计与开源实现,进一步提升系统的可推广性、经济性及与现有医疗信息系统的兼容性。

关键词： 食品零售   数字化转型   区块链技术   案例研究  

摘要： 在数字技术蓬勃发展的当下,食品零售行业正经历着前所未有的变革。消费者对食品品质、安全以及购物体验的要求日益提升,促使企业必须积极寻求数字化转型之路。区块链技术以其独特的去中心化、不可篡改等特性,为食品零售企业的转型升级提供了新的思路和解决方案,成为推动行业发展的关键力量。 本研究以H公司为案例,采用文献综述、案例分析、实证研究等多种方法,对其引入区块链技术后的运营模式、市场表现以及客户反馈等进行了全面剖析。研究发现,区块链技术在H公司的应用主要体现在供应链管理、食品安全追溯、客户服务优化以及商业模式创新等方面。通过区块链技术,H公司成功实现了供应链的全程可视化和数据共享,显著提升了供应链的透明度和效率;食品安全追溯体系的建立,让消费者能够清晰了解食品的来源和加工过程,增强了消费者对食品安全的信任;客户服务方面,区块链技术通过智能合约等手段简化了交易流程,提高了服务效率和客户满意度;此外,H公司还基于区块链技术进行了商业模式创新,提出了新的价值主张,拓展了收入模式,增强了客户关系,并优化了资源整合与协同。这些创新举措不仅为H公司带来了短期的经济效益,如运营收益的增长和成本的节约,还在长期上提升了品牌的市场竞争力,为企业的可持续发展奠定了坚实基础。实证研究结果进一步验证了区块链技术对H公司数字化转型的积极影响。 综上所述,区块链技术对H公司的数字化转型产生了显著的推动作用,其成功经验为食品零售行业的其他企业提供了有益的借鉴。同时,本研究也指出企业在应用区块链技术时可能面临的挑战,如技术整合难度大、初期投入成本高以及专业人才短缺等,并且提出应对策略。所形成的相关结论也可以为食品零售行业的其他经营企业提供一些参考,同时也是政府相关职能部门开展技术调研和政策研判的重要参考素材。

关键词： 数据共享   区块链   分片   属性基加密   可撤销  

摘要： 区块链因其去中心化、可追溯、防篡改等特性,被广泛认为是提升数据共享效率和安全的重要支撑技术,同时区块链赋能数据共享的方案持续涌现,成为当前研究的热点。然而,当前基于区块链的数据共享方案面临着扩展能力弱和效率低下等不足,传统的中心化解决方案难以满足大规模、高并发和复杂场景下的数据共享需求,在应对实际需求时暴露出难以适配数据频繁交互、节点频繁变动的现实网络拓扑,跨可信域的数据交互存在信任危机导致数据失信和限制了在用户频繁加入、退出或权限变更场景下权限动态管理的能力等问题。 针对上述问题,本研究从体系架构优化、模型创新和密码学方案改造三个维度深入研究,提出了融合信任感知、分片优化机制与可撤销访问控制的协同数据共享方案,研究基于区块链的可扩展高效数据共享技术,主要研究工作内容如下: (1)基于时空特征感知信任算法的区块链分片模型 针对系统可扩展性受限和动态节点信任评估机制存在不足的问题,设计了基于时空特征感知信任算法的区块链分片模型,采用了基于多因子的区块链分片优化模型,在充分考虑各个区块链分片动态信任的前提下,引入区块链节点性能因素,实现了分片信任动态均衡;提出了基于时空特征感知的信任评估算法,构建了空间维度、时间维度的信任计算框架,结合指数衰减函数,实现了信任在节点中的流转。实验结果表明,较基准方案在系统吞吐量提升了 66.73%、时延和故障概率方面降低了 33.32%和39.74%,提高了整体性能和稳定性。 (2)基于区块链的可撤销高效属性基加密方案 针对访问控制更新机制不完善的问题,设计了基于区块链支持可撤销的高效属性基加密方案,区块链用于记录属性状态与密钥索引等相关元数据,结合智能合约实现访问权限的动态更新与撤销审计;采用了一种改进的密钥分割机制,用户会生成自己的密钥,同时和将属性发送给授权机构以生成预解密密钥,用于代理节点的预解密,降低时间成本;加入用户-预解密密钥映射列表,实现用户和用户属性的高效撤销功能;在判定性双线性Diffie-Hellman假设下证明了该方案的安全性。实验结果表明,较基准方案在密钥生成、数据加密和密钥更新方面计算开销分别减少约85.96%、70.81%和89.09%。 (3)基于区块链的数据共享技术实现与验证 实现并验证了基于区块链的数据共享技术,包括分片调度模块、数据加解密模块、信任评估模块与分布式数据存储模块,支持高并发环境下的数据上链与访问控制流程,通过模块化架构设计,结合基于Hyperledger Fabric改造的分片集群,在保障数据安全与访问控制灵活性同时具备良好的可扩展性,能够适应多场景、多主体协同下的复杂共享需求,实现数据的安全流转与共享管理,为基于区块链的数据共享发展提供了一种有效方案,展示了该领域的研究价值与应用潜力。 综上所述,本研究围绕区块链赋能下的数据共享关键技术展开系统性研究,提出一种融合信任感知、区块链分片优化与可撤销属性加密的高效解决方案。相关模型与系统实现不仅有效提升了数据共享系统的性能与安全保障能力,也为未来面向多场景、多主体的数据协同提供了理论与实践基础,具有良好的推广前景和应用价值。

关键词： 隐私保护   数据共享   脱敏技术   星际文件系统   智能合约   访问控制  

摘要： 针对电子病历系统存在的隐私保护、数据安全和存储、数据共享等方面的问题,提出一种基于联盟链和商密九号算法的解决方案。该方案通过脱敏技术和商密九号算法对电子病历进行隐私保护和加密处理。利用星际文件系统存储电子病历加密文件,采用联盟链存储其索引,实现电子病历的轻量化存储。同时,采用智能合约对文件进行搜索和访问控制,并通过商密九号算法加密序列密钥,以实现电子病历的安全共享。最后对该方案进行了全面的性能分析,并与现有方案进行了全面对比。对比结果显示,在结构方面,本方案采用单链结构,相较双链结构方案,降低了系统的复杂性;在存储方面,采用星际文件系统传输模式,相较于传统的文件传输模式,大病历文件的上传时间平均缩短了13倍左右;在通信方面,相较于未使用商密九号算法的方案,本方案一次通信时间缩短了30多毫秒。

关键词： 区块链技术   供应链金融   应用策略  

摘要： 在信息技术快速发展的背景下，区块链技术因去中心化、不可篡改、可追溯等优势而日益受到关注。作为一项新兴技术，区块链与企业供应链金融的结合也越发紧密。将区块链技术应用于企业供应链金融，有助于缓解信息不对称问题，构建可信的交易环境，从而降低融资成本，推动金融产业转型升级，并提高供应链整体协同效率。基于此，本文对区块链技术在企业供应链金融中的应用场景与实施路径展开分析，旨在为相关从业者提供有价值的参考，同时助力社会经济实现高质量发展。