关键词： 智能合约   形式化设计与验证   层次化时间状态迁移矩阵   Solidity代码转换  

摘要： 区块链技术凭借其去中心化、透明可追溯、不可篡改等特性,正在重塑金融、政务、供应链等关键领域的信任机制。智能合约作为区块链的核心创新,已成为驱动应用落地的核心组件。智能合约通过将合约条款编码为可自动执行的程序,实现了去中介化信任、流程自动化以及规则不可篡改等特性。因此,如何确保智能合约可信性已成为区块链落地部署的关键挑战。 针对区块链可信性保障,传统的测试方法受限于路径覆盖不足,不能满足其严格的可信性要求。而形式化验证通过数学建模与逻辑推理可为智能合约提供严格的可信保障。为此,本文提出一种双层级可信增强方法,从形式化设计验证与代码形式化验证两个维度提升智能合约可信性,具体研究工作如下: 针对智能合约可信设计需求,提出一种层次化时间状态迁移矩阵(Hierarchical Timed State Transition Matrix,HTSTM)的建模方法,引入时间自动机理论,显式表达智能合约中的时间敏感操作,避免因时序逻辑缺陷导致合约僵局。此外,设计层次化结构将合约功能拆分为原子化子模块,通过层级嵌套降低设计的复杂度。针对HTSTM模型验证,提出了一种基于时间线性时序逻辑(Clock Linear Temporal Logic,CLTL)的形式化验证方法。通过实例分析,验证了上述建模与验证方法的有效性。 针对智能合约代码检测需求,提出一种将智能合约Solidity代码转换为模型检测工具SPIN输入语言Promela的代码转换方法,设计Solidity-to-Promela转换方法,通过语法树解析与语义规则映射,实现代码的高效转换。在上述工作基础上,开发智能合约形式化验证辅助工具St P-Verifier,基于SPIN模型检测工具,实现智能合约代码的自动化转换与验证。实验结果验证了代码转换能力,有效验证智能合约中的需要满足的不变性、安全性和活性等典型属性。

关键词： 中药饮片代煎   区块链追溯   属性加密   隐私保护   访问控制   IPFS  

摘要： 近年来,中药饮片代煎作为中医药服务新模式在全国逐渐兴起。中药饮片的代煎追溯服务涉及处方、采购、调配、煎煮和配送等全流程的数据流转与共享追溯,但在这一流程中,数据的存储、共享追溯与隐私保护仍面临诸多挑战。现行中药饮片代煎区块链追溯模型中仍存在异构数据上链存证过程中的存储成本高、存储效率低以及数据共享引发的隐私保护不足导致的信任危机等问题,因此如何能权衡追溯数据的存储成本以及高效追溯的同时,又能保证数据流转过程不同主体的差异化隐私保护需求是解决这些问题的关键。本文针对上述问题主要贡献如下: (1)提出了基于区块链的中药饮片代煎主体多链追溯模型。本文中药饮片代煎主体多链追溯模型包含的核心模块有:面向追溯主体的多链追溯架构、融合链下分布式存储与跨链索引的高效追溯方案以及基于属性加密的细粒度访问控制。为解决区块链链上存储成本高、效率低的问题,构建了区块链主体多链追溯架构实现数据隔离,然后设计基于IPFS的链上链下存储和DHT数据索引的高效追溯方案。实验结果表明,与当前中药饮片追溯模型相比,本文模型在降低海量数据存储压力和成本的同时保证了追溯效率,有效满足了中药饮片代煎全流程追溯监管的需求。 (2)为模型设计了基于属性加密的细粒度访问控制。为解决本文模型中不同主体在数据流转过程中对数据的不同隐私保护需求,提出一种基于属性的双层混合加密算法(D-CPABE),并结合智能合约实现了数据存储上链与共享追溯过程中的细粒度访问控制。通过优化属性加密认证与密文策略加密算法流程,将密钥等关键数据上链,构建访问控制树并借助Fabric-CA和智能合约实现密钥分发与访问控制,实现一次加密多次认证。实验表明算法实现数据隐私保护的同时具有较好的效率和较高的稳定性。 (3)设计实现了中药饮片代煎追溯监管系统。根据设计的中药饮片代煎主体多链追溯模型,对模型的核心模块加以实现。针对系统的性能、存储效率等方面开展测试工作,并结合区块链安全等保测评相关内容,对该区块链系统的安全性展开相应测评分析。

关键词： 区块链   交易网络   异常检测   链路预测  

摘要： 区块链因其去中心化、开放性、自治性、不可篡改性和匿名性等特性,在金融、供应链管理和物联网等领域展现出广泛应用前景。然而,这些特性也使区块链成为不法分子实施洗钱、欺诈和走私等非法活动的温床,威胁用户财产安全,并影响区块链生态的健康发展。因此,针对区块链交易行为的有效监管具有重要意义。本文从异常账户检测和交易跟踪这两个区块链交易行为监管的重要的方向展开研究,提出了基于图学习的区块链异常账户检测方法,用于检测区块链交易网络中的可疑账户,为区块链交易行为的监管提供明确的监控目标,并且进一步提出基于动态图链路预测的区块链交易跟踪方法,通过追踪资金流动路径,直接监控目标的可疑行为。主要的研究内容和成果如下: 针对区块链异常账户检测,本文提出了一种基于相关性采样的图学习方法。首先,基于区块链交易数据构建区块链交易网络图,通过区块链账户节点之间的交易记录构建节点特征和关系特征,以表征账户的交易行为模式。接着,基于所构建的关系特征计算各账户节点与其邻居节点之间的相关性系数,并依据相关性系数为它们针对性地采样相关节点。然后,应用图神经网络学习交易图的特征,在节点特征聚合阶段,根据采样结果对节点进行聚合,使得节点聚合过程能够充分考虑节点间的相关性,降低图异质性带来的不利影响。最后,通过图神经网络学习得到的节点特征表示,对节点进行异常检测。经实验证明,所提方法能够有效捕捉异质的区块链交易图中的关键类别信息,在异常检测上的表现显著优于其它方法。 针对区块链交易跟踪,本文提出了一种基于结构与关系编码的动态图链路预测方法。首先,基于区块链交易数据构建区块链交易网络图,并按照交易时序将其划分为多个时间快照,以表征网络的动态信息。随后,对每张时间快照分别提取节点特征与关系特征,并生成关系特征矩阵。接着,将时间快照输入基于时序图神经网络构建的结构编码器中,以捕捉交易网络的动态结构特征;同时,将关系特征矩阵输入到基于时序学习模型构建的关系编码器,用于挖掘节点间的动态关系特征。最后,通过融合节点的动态结构特征与节点间的动态关系特征,来判断节点间未来是否会发生交易链路。实验结果表明,所提方法在区块链交易网络的链路预测任务中的表现显著优于其它方法。

关键词： 同态加密   CKKS   云计算   Paillier   区块链  

摘要： 随着信息技术的迅猛发展，大数据时代已全面到来。边缘计算通过将计算和存储资源部署在网络边缘，逐渐成为解决数据处理瓶颈的关键技术。然而，现有边缘计算方案在隐私保护方面仍存在用户管理机制缺失、底层密码原语依赖和适用场景固化等问题。为解决这些挑战，本文提出了一种新型隐私保护边缘计算架构，结合了区块链审计机制和可自定义的密码原语特性。该架构通过引入区块链技术加强用户管理和防范恶意行为，同时允许底层密码原语的自定义，以适应多种应用场景。文章以Paillier密码系统为例，详细描述了架构的设计和工作流程，并提供了形式化的安全证明。此外，本文对新架构进行了性能分析，通过在三种数据集上对Paillier、ElGamal和CKKS加密算法进行仿真测试。结果表明，本文设计的新隐私保护边缘计算架构符合多场景的工业应用标准，且具有较高的实用性和安全性。

摘要： 区块链技术应用到自动化办公系统中，有利于保障数据安全、增强系统稳定性，使审批流程更加透明。如能根据需要合理选择区块链类型和共识算法，构建自动化办公系统，就有助于提升系统性能、降低成本。

关键词： 区块链   跨链技术   流动性跨链模型   跨链节点算法   跨链身份标识  

摘要： 由于区块链独立性和链间高度异构性的特点,使得各个区块链应用间构成了“链孤岛”,这严重限制了区块链之间的资产交换、业务协同等互操作模式。流动性跨区块链方法可以很好的解决“链孤岛”问题,不仅增强资源配置效率,提升了市场的流动性,促进了去中心化金融的发展,还实现了跨链互操作性,为数字经济提供了更广泛的应用场景。故此,流动性跨区块链交互是连接不同区块链生态的关键,对推动区块链技术的广泛应用和金融创新具有重要意义。 流动性跨区块链(Liquidity Cross-Chain)是指在不同区块链之间实现资产、数据和价值的流动性。随着区块链技术的不断发展,越来越多的区块链网络涌现出来,它们各自拥有独特的特性、功能和应用场景。然而,这种多样性也带来了流动性不足、互操作性差的问题。增强跨区块链(跨链)的流动性不仅能够有效地解决这些问题,还有利于促进区块链生态系统的健康发展。流动性跨区块链反映了跨区块链(跨链)过程中资产或交易的流动性,也是衡量交易、资产等相关信息流转速度的重要指标。然而,针对流动性跨链的研究仍面临一些挑战。首先,跨链系统中存在跨链拥挤和资源利用率低下的问题。其次,异构区块链中的身份标识缺乏统一性,导致无法实现快速识别和管理访问。再者,流动性跨链模型未能有效实现数字资产的自由流动和信息的无障碍互通。最后,流动性跨链节点的信用度问题也亟待解决。以上问题的根源在于跨链系统受到数据结构、接口协议、共识机制以及业务模式等多种因素的制约,从而使得当前的流动性跨链系统只能依赖跨链模型中的流动池来提供表面上看似的流动性。为了实现一个安全、高效、透明、统一且开放的流动性跨链管理平台,本文在深入分析和理解流动性区块链系统模型的基础上,研究了系统架构、跨链节点评价算法和身份标识管理架构等相关技术,并对实现的流动性跨链模型进行了实验与验证。本文主要研究内容和创新点包含以下几个方面: (1)针对跨链模型存在跨链拥挤和跨链资源利用率差的问题,本文提出基于多级层多链式的流动性跨链桥模型。根据流动性跨链桥的特性模式,设定层级顺序关系,进而分解成多层级多链式跨链桥模型,缩小不同跨链验证模型和交互协议之间的差异性,解决跨链系统中容易出现混乱、拥挤以及跨链资源利用率不高的问题。 (2)针对异构区块链中存在无法快速识别身份标识的问题,本文提出基于NFT(Non-Fungible Token)的统一身份标识模型以及分散式身份管理和访问控制系统架构。在统一跨链NFT数据身份令牌之后,NFT身份令牌可以在以太坊等区块链网络上直接进行传输、交易以及价值存储,生成的NFT身份令牌更为容易地接入跨链系统模型中,同时分散式身份管理和访问控制系统不仅可以管理个人档案、实现用户授权、身份验证和访问权限等功能,还提高了流动性跨链的透明度和互操作性。以此解决用户在流动性跨链系统身份信息验证不兼容的问题,实现异构区块链系统接入流动性跨链系统中统一身份验证,支撑流动性跨链资产交易和交互等功能实现。 (3)针对跨链模型存在流动性差的问题,本文提出基于凸优化筛选流动性合约对方法。在LayerZero服务框架的基础上增加ERC(Ethereum Request for Comment)流动性合约对,搭配AMM(Automated Market Maker)粘合曲线管理实现跨链的流动性。同时通过跨链环境和跨链需求,运用凸优化数学模型获取最优的流动性合约对来促进流动性跨链奖励机制的实施。以此解决流动性跨链问题不在单一依靠流动池来提供跨链服务的流动性,同时提供更为高效且兼容的跨链模型。 (4)针对跨链节点存在非法跨链活动的问题,本文提出跨链动态轻节点评价模型和轻节点评价算法分层架构。通过动态轻节点信息处理效率、动态轻节点满意度推荐值和动态轻节点投诉灰度值等相关数据信息进行综合建模,同时获取三层动态轻节点,分别是管理轻节点、普通轻节点以及危险轻节点。最后采用动态式剔除危险轻节点的方式,增强轻节点数据池的信任度。以此解决轻节点信任评价的问题,为跨链节点的服务提供信任保障。 综上所述,本研究针对流动性跨链方法中现存的问题,从流动性跨链的模型设计、统一身份标识、增强跨链流动性以及节点信用度四个方面分别进行了创新性研究。

摘要： 2024年2月4日,全国网络安全标准化技术委员会发布国家标准《信息安全技术云计算服务安全能力评估方法》（征求意见稿）。根据云计算平台上的信息敏感度和业务重要性的不同,云服务商应具备相适应的安全能力。该文件是GB/T31168-2023的配套评估标准,文件给出了依据GB/T31168-2023《信息安全技术云计算服务安全能力要求》开展评估的原则、