关键词： 区块链   分布式储能   去中心化   智能合约   储能控制权   共享经济  

摘要： 分布式储能作为能源互联网中的关键设备,除了参与系统运行调控外,还可借助峰谷电价差、辅助服务补偿等市场化机制,提升储能的经济收益。近年来,随着部分地区配电网可靠性的提高,储能提供应急备用而被调用的概率很低,且不同储能主体的用电行为具有一定的时间差异性与互补性,储能资产闲置和投资利用率低等问题较为严重。为此,本文利用区块链技术,针对分布式储能共享交易模式进行了研究。首先,针对集中式共享储能平台高运维成本、运营过程不透明等弊端,从区块链技术的角度,研究了分布式储能点对点共享场景下的区块链建模问题。在对区块链相关技术进行深入研究与分析的基础上,结合分布式储能共享场景与区块链技术进行了契合度分析,进而提出利用联盟链作为分布式储能点对点共享模式的底层技术支撑。然后,提出全节点与轻节点两类节点概念,对联盟链中的节点构成与权限进行了重新定义,并提出采用授权证明机制（Proof of Authority,PoA）作为联盟链的共识机制。最后,在实验室环境下利用以太坊平台对联盟链进行实现,通过转账、挖矿、智能合约的部署与调用等操作对联盟链的基本功能进行仿真测试,验证了本文所提出并构建的分布式储能共享联盟链的可用性与优越性。其次,针对集中式共享储能模式对电网已有储能资源利用率不高,现有文献将储能共享协议编写成智能合约造成的高昂的人力成本以及给区块链系统带来巨大存储负担等问题,提出一种基于以太坊智能合约的分布式储能点对点共享双层交易模式。首先,针对所提储能共享模式的相关基础概念进行了细致阐述,分析了以太坊与智能合约的特性,提出在区块链网络中将储能与合约对应,结合储能充放电特性构建分布式储能合约模型,并编写了储能合约。然后提出一种基于储能控制权的双层交易模式,在智能合约的支持下,控制权交易层完成储能控制权的转移之后,承租方才能在指令层对储能进行远程的充、放电操作。将上述合约在以太坊虚拟机中进行仿真测试,测试通过后将合约部署到第2章构建的分布式储能共享联盟链中,并通过一个共享案例模拟了分布式储能点对点共享流程,验证了所提共享模式的可行性与优越性。最后,将第2、3章设计并实现的分布式储能共享联盟链以及相关智能合约进行封装,开发了共享储能去中心化应用。参与到储能共享模式的用户通过访问该去中心化应用即可在去中心化条件下完成储能控制权的转移并对储能设备执行远程的充、放电操作。该应用具有便捷、友好的人机交互页面,避免了用户直接与区块链交互时的繁琐操作,具有一定的应用价值。

关键词： 区块链   智能合约   电子投票   隐私保护  

摘要： 电子投票在社会活动尤其是经济和政治领域中发挥着重要的作用。在设计投票系统时,如何保证投票结果的可信性以及投票者的隐私始终是最重要的问题。目前,大多数电子投票协议都依赖于一个完全可信的公共公告板。然而,在现实的电子投票系统中,公共公告板所显示的信息往往会受到投票者和公众的质疑,甚至会被黑客或恶意的投票管理者篡改。区块链以及智能合约的兴起为电子投票协议的设计提供了新的思路。本文提出了一个半诚实模型下基于智能合约的去中心化安全电子投票协议。区块链以及其上运行的智能合约为电子投票系统提供了一个信息可信的公共公告板以及计算可信的运行环境。包含可链接环签名的选票可以保证投票结果的正确性,并避免一票多投的情况发生。此外,无可信中心的门限加密方案可保证在选票统计阶段之前,任何人都不能获得解密的私钥,从而保证所有投票者能够同时获得投票结果且在投票过程中没有人能够获得中间结果。投票结果的可信性不完全依赖于投票管理员,而由投票管理员和所有投票者共同保证。在协议中,部分恶意的投票者不会破坏投票的最终结果。若所有投票者都是恶意的,投票会被中止,而不会产生错误的结果。本文对协议的安全性进行了详细的分析。然而在本协议中,随着投票规模的增大、恶意选民的增加,恶意选民所造成的计算资源的浪费不断增大,系统健壮性不断减弱。本文提出了一个恶意模型下基于智能合约的去中心化安全电子投票协议。为增强投票协议的健壮性,本文提出了恶意模型下的无可信中心门限加密方案。恶意的参与者能够被及时检测出来并被禁止参与密钥生成,以保证恶意参与者不会造成的无效加密操作,避免了计算资源的浪费。通过在投票协议中引入选民代表角色,选民代表负责进行公钥的生成以及私钥的保存,有效的降低了选民的计算消耗。在此协议中,协议中止所造成的计算资源损失较小,整个协议的隐私性与公平性得到保证。经分析,本方案适合大规模投票活动。根据安全电子投票协议,本文完成了基于以太坊的安全电子投票智能合约的开发,并根据不同角色所需要的不同功能完成了去中心应用系统的开发。该系统通过太坊所提供的相应接口实现与以太坊上智能合约的交互。同时本文测试了不同规模投票所消耗的计算资源以及各项操作的运行时间,并对实验结果进行了分析。

关键词： 蚁群算法   区块链   物流服务交易   去中心化   蚁群智能合约  

摘要： 电商、物流、金融、政务、旅游等现代服务业飞速发展。但是,它们的服务交易合约仍处于一种手工操作或人机交互阶段,操作过程缺少自动化、智能化。而服务交易合约的相关数据、内容、定价、支付方式等合约信息因其交易中心化,存在合约信息的不可透明、无法追溯、可篡改和可抵赖等信用及安全存储问题。随着人工智能和区块链技术的发展,为物流等现代服务交易中存在的问题提供了新的思路。运用区块链解决服务交易的去中心化、不可篡改、无法追溯、可篡改和可抵赖等问题;利用群体智能解决物流服务交易的自动化和智能化问题。因此,我们融合区块链和群体智能技术对物流服务交易合约算法进行研究,具有重要的科学意义和应用价值。首先,对传统物流服务交易模式及其工作流程进行分析研究,根据当前物流服务交易系统的环境和架构,构建一个传统物流服务交易的中心化模型。然后,根据区块链技术的特点给出解决传统物流服务交易中心化模型下存在问题的基本思路。融合物流区块链的结构,以及物流服务交易中的信息发布、协商、制定合约、支付等交易流程和区块链的链接关系,构建去中心化的物流服务交易群智合约模型,以解决物流服务交易中心化模型数据集中化问题。然后根据蚁群算法的优势,解决物流服务交易智能化匹配问题,并提出了改进的蚁群算法。根据基于区块链的物流服务交易群智合约模型和改进的蚁群算法,提出了基于区块链的物流服务交易蚁群智能合约算法。最后,在基于以太坊的实验环境下,对算法进行多节点的物流服务交易的仿真实验。实验结果表明,文中提出的算法可实现多节点、多用户的物流服务智能合约的创建、存储和执行,解决了当前物流服务中心化、交易操作缺少智能化及其存在的信用问题。

关键词： 财务共享   财务众包平台   微任务   智能合约  

摘要： 随着世界经济全球化的日益发展,市场竞争也日趋激烈,国内外企业纷纷利用自身优势抢占市场份额,为拓展业务范围、扩张自身规模而建立了许多分支机构。对于集团总部而言,由于各个分支机构在业务等方面存在差异,其财务制度也不尽相同,出现了财务记账不一致、效率低下等问题。于是国内一些集团公司开始借鉴国外企业财务共享模式,在本土建立财务共享服务中心,这是对国内的财务模式的一场大变革。本文案例中H公司从2016年开始构建财务共享服务中心,历经一年有余的时间,根据市场情况和集团战略定位,建立了一个为体系内各分支机构提供财务核算、报销审核等业务的财务共享服务中心,在各项工作逐渐步入正轨的同时,也出现了成本依旧居高不下、人员流失严重等问题。本文首先论述了在互联网+的大背景下,财务共享服务中心面临的机遇与挑战,分析财务众包平台构建的目的和意义。其次,对H公司财务共享服务中心概况加以介绍,梳理现阶段公司的业务流程,分析得出H公司财务共享服务中心构建财务众包平台的必要性并作出了可行性分析。再次,以H公司财务共享服务中心为例,分析其业务模块,找到适合投入平台的相关业务并拆分成微任务,将微任务分类,重新构建流程。最后,对财务众包平台的实施提出了一些建议。

关键词： 信息安全   区块链   智能合约   医疗数据存储  

摘要： 随着云计算技术日益成熟，数据云存储化可以帮助人们随时随地存储和共享数据，使数据的流通更加便捷。然而，频频发生的数据信息泄露事件表明数据安全问题不容忽视，如何安全地存储和访问数据是一个重要的研究课题。随着区块链技术的迅速发展，去中心化的数据存储方式成为可能。去中心化的存储方式可以解决当前云存储中的单点失败问题，相较于中心化存储它还拥有低价格，高吞吐等一系列优点。此外，区块链维护了一个不可篡改的交易日志，具有透明性、信息不可伪造与篡改、匿名性等特点，结合区块链技术，数据的安全存储和共享有了新的方法。本文深入研究了区块链技术在数据安全存储和共享方向的应用，主要工作如下：　　1、提出了一个结合了去中心化存储系统IPFS、Ethereum区块链和基于属性加密技术的框架。在该框架中，数据拥有者有能力为用户生成密钥，并对自己的数据指定访问策略进行加密，实现了对数据的细粒度访问控制。同时，基于部署在Ethereum区块链上的智能合约，实现了去中心化存储系统中密文上的关键词搜索功能，解决了传统云存储中云服务器不诚实返回搜索结果的问题。最后，我们在Linux系统和以太坊官方测试网络Rinkeby环境下对方案进行模拟，实验结果表明我们的方案是可行的。　　2、为解决医疗行业中存在的信息孤岛困境和医疗数据的安全存储与共享等问题，我们基于联盟（许可）区块链技术，提出了一个基于区块链的医疗数据安全存储和共享方案。在该方案中，患者将医疗记录加密后存储到链下，并在区块链中记录对应的相关信息，通过区块链提供的不可篡改的链式数据记录来实现访问控制和历史记录查看等功能。为帮助患者更高效的管理密钥，采用了树形的密钥结构，患者只需要记住一个主密钥，就可以生成子密钥来加密数据。最后，在腾讯云主机上搭建了有7个节点的Quorum联盟链，在其上部署智能合约模拟交易来对方案的正确性和可行性进行验证，并给出了功能和安全性分析。

关键词： 隐私匹配   云外包   安全多方计算   区块链   智能合约  

摘要： 隐私匹配是网络信息安全领域的重要研究内容,也是设计安全协议的基本工具,其在人类基因研究、国土安全与社交网络等方面有着广泛的应用。隐私匹配是指存在多个参与者有各自的元素集合想要计算出共有的集合信息,参与者在计算出匹配结果的同时不泄露自己的隐私数据,在隐私匹配计算结束后所有参与者都能得到最终匹配结果,并且不能获得其他参与者的数据信息。现有多方隐私集合匹配协议存在计算不公平和查询效率低的问题。针对现存的多方隐私匹配协议运行效率低和应用在云外包环境中会造成参与者隐私数据泄露的问题,提出了一个基于Paillier同态加密与布隆过滤器的云外包多方隐私匹配协议。协议中通过使用基于NTRU的代理重加密算法,将每个参与者的公钥加密产生的密文转换成相同公钥加密的密文,并把大量的计算外包给云服务器。然后通过布隆过滤器具有较低的计算复杂度、较高的空间利用率与较高的查询效率的优势,提高了协议计算过程中对信息的加密、解密与查询效率。最终,在协议的计算过程中参与者仅需少量计算,且无需交互。针对现存的隐私匹配协议不能有效解决公平性的问题。提出一个基于云外包的去中心化的隐私匹配协议。在协议中,结合了门限同态加密和布隆过滤器实现了没有可信第三方的去中心化的多方隐私匹配协议。我们使用智能合约来执行验证计算。如果参与者的不诚实行为被检测到,则将要被处以罚金。最后,参与者有动机诚实的执行协议且每个参与者都能获得交集结果。最后,给出了形式化的协议安全分析和相应的证明,并与其他的隐私匹配协议进行了比较。实验结果表明我们的协议能良好的运行且有一定的实用性,可以在不泄露用户隐私信息的前提下计算出匹配结果,满足现实应用的需求。

关键词： 云存储   VCG机制   智能合约   纠删码   安全性  

摘要： 大数据时代给数据储存和交易方式带来了机遇与挑战。然而,传统的云存储资源交易系统一般是借助于一个中心节点,通过这个中心服务器完成资源交易,因此导致了交易的高成本、数据的代理锁定以及单点失败等问题。同时,传统的云存储资源交易方式更容易受到恶意用户的攻击,比如分布式拒绝服务(DDoS)和女巫攻击。另外,基于纠删码存储策略,是通过提高数据冗余的方式保证数据可用性的重要方法,将一个数据块分割成多个子块,并将这些子块存储到地理位置不同的提供者手中。因此,如何解决云存储资源中心化交易问题,以及如何选择提供者问题有着巨大的研究价值。在本文中,我们提出了一种分布式的云存储资源采购算法。首先,为了从众多提供者中选择出合适的提供者,我们基于拍卖机制的反向Vickrey-Clarke-Groves(VCG)拍卖的方式选择提供者。因为这种拍卖方式具有真实性,使参与者真实报告其对商品的评价;第二,根据这种拍卖方式,我们设计了一种智能合约,实现云存储的分布式交易,并且由于区块链技术去除了第三方交易机构,因此可以有效地降低交易成本;第三,我们利用纠删码存储策略的方式将数据分布式的存储到不同的提供者手中,提高了数据冗余,同时保证存储资源的可用性;最后,我们将设计的智能合约部署到以太坊私有链上进行仿真测试,结果表明我们提出的交易系统的是完全可行的。本文提出了拍卖原理在区块链上的设计和实施方法,同时实现了在竞争环境中存储资源的采购交易,并且能使云存储采购交易系统安全和经济的运行。

关键词： 区块链   智能合约   微电网   电力交易  

摘要： 区块链技术的飞速发展,现在已经融入到我们的生活中,对人们的影响也越来越大。区块链技术是被看好的互联网分布式技术,具有很大的发展潜力。区块链技术的最大特征是信息交互,去集中化管理,点对点对等分布式交易,在能源互联网中具有很好的发展前景。区块链去中心化管理,解决信任问题,分布式存储,各节点均可以广播交易,区块链上的交易区块在微电网交易系统中不断的增加且交易数据不可逆,保证了区块链中信息的真实性,数据不可篡改,为整个微电网的电力交易系统提供一个透明,开放,可信任的交易平台。本文首先对比传统电力交易和基于区块链的分布式交易,比较分析二者性能优缺点,针对传统电力系统交易上依赖于银行信用部门等第三方机构,进行电量交易,操作流程多、工作时间长、效率也不高的缺点,并根据能源市场的未来进行展望。本文基于区块链的微电网智能合约应用研究,实现传统电力交易市场向分布式能源交易的延伸性发展。同样,对现有的分布式电力能源交易的方式及其弊端进行了分析。研究区块链技术对于分布式电力能源P2P交易的适用性,在连续双边拍卖、竞争均衡价格、节点信用值等基础上,确立支撑分布式能源P2P交易的分布式能源结算共识机制,制定符合中国政策的分布式能源区块链支付模式,提出包括底层构建,系统架构、交易流程在内的基于区块链技术的分布式能源交易方案。其次,针对第一步骤存在的问题,本文基于以太坊平台,Linux操作系统,智能合约的应用,对微电网中的电量交易进行了研究,设计了一种以区块链技术为核心的交易方案,通过对智能合约的设计,有针对性的为微电网中电量交易系统给出了解决方案,同时也分析了关键技术的重点和难点部分。运行智能合约,模拟了电力市场交易的零售市场化,通过实验结果,表明可以降低了电力市场交易的信任成本,并提高了电量买卖结算的效率。最后,在以太坊平台上,实行了微电网中电力的交易,模拟了购售电客户的电力执行交易,整个流程都是通过区块链技术,完成共识机制认证,并将交易信息写入到区块中,可以完成电力的交易并完成调度问题,实验的结果表明是可行的,选取了10个节点,运行一个购售电的智能合约,实验结果的成功率约为93.91%,每笔交易的平均确认时间约为1秒。综上所述,本文基于微电网的区块链技术的智能合约应用研究,可以满足微电网中电力交易双方共同制定因自身需求而动态变化的电量以及电量的价格,同时,又能保证在不同地区的电力交易市场的相互连通。

关键词： 区块链   数据溯源   PROV   智能合约  

摘要： 在大数据背景下,数据固有或潜在的价值使其成为重要的资产。生活中常见的数据一般都经过了一系列的处理,由于中间过程缺少必要的透明度,用户很难判断其来源和可靠性。数据溯源已成为一种数据基础设施。然而,传统的数据溯源系统一般采用中心化方式存储数据,易遭受内部、外部攻击,且存在单点故障等问题,使数据的安全性受到威胁。因此,如何存储数据并实现可信的数据溯源是亟需解决的问题。区块链是一种随着比特币系统发展起来的、基于互联网的去中心化信任管理机制,其难以篡改、可溯源等特性为可信的数据溯源提供了新的解决途径。现有的基于区块链的数据溯源方案大多是针对特定应用场景采用比特币区块链实现溯源,没有考虑到通用性,并缺少对溯源数据模型的研究,本文提出一种基于PROV数据模型和区块链的、不依赖于特定应用场景的数据溯源方案。本文探索了物联网环境下的数据溯源应用,主要解决了三个层面的问题:(1)针对非参与方假冒数据的问题,采用公钥密钥技术设计了数据溯源参与各方的身份真实性验证机制并且仿真实现和验证了该机制;(2)针对目前溯源数据标准不一且缺乏对溯源数据模型的研究的问题,基于PROV数据模型建立并且仿真实现了用于描述溯源数据的溯源数据模型,以便跟踪数据的变化并识别导致变化的实体;(3)针对溯源数据可能被篡改导致的数据不可信的问题,设计了一套溯源数据管理的智能合约,其中,封装了数据溯源参与各方读取和写入溯源数据的逻辑,通过智能合约将溯源数据存储到区块链上,保证存储和验证的溯源数据的可信性。最后,在以太坊区块链平台上设计和仿真实现了一个基于React的JavaScript Web应用程序的溯源数据原型。为了评估上述方案的正确性和可行性,本文搭建了一个以太坊的私有区块链模拟网络,对上述方案进行实现和测试,实验证明所提出的方案的正确性和可行性。

关键词： 威胁情报   区块链   智能合约   数据共享   以太坊  

摘要： 网络威胁情报是来源于情报学、网络安全和大数据的重叠领域。在复杂的网路空间环境下,通过对网络威胁情报的获取、分析和共享,企业、组织和安全人员能够快速获取新的入侵威胁指标及其他更详细的信息,以此来识别、阻断和追踪网络入侵者,并能够预防更多网络威胁。威胁情报的共享能够帮助受到相关网络攻击的组织迅速地识别威胁并做出相应的防护措施。因此,网络威胁情报共享能够提高网络防护的效率,迅速阻止网络攻击蔓延。但是目前网络威胁情报共享中,存在集中部署访问受限、情报数据复杂度高导致的规范统一困难、共享数据易被窃取或篡改、共享双方去信任等问题,直接影响到网络威胁情报数据作为数据资产进行统一安全的情报共享。而区块链技术所具备的点对点传输、分布式存储、可追溯、不可篡改等特性,能够解决目前网络威胁情报数据共享中存在的一些问题。不同于现有的中心化数据共享平台,数据都集中在第三方机构上,区块链系统中各个节点相互平等存在,所有节点共同维护数据共享中产生的情报数据信息,有效地解决了恶意操作行为,增加了数据共享的可信度与安全性。根据上述背景,论文提出了一种基于区块链智能合约的网络威胁情报共享机制,并在以太坊区块链平台上完成了威胁情报共享平台的搭建。主要研究工作和成果有:一、研究区块链的组网方式、密码学技术、数据结构和共识算法。在此基础上研究以太坊的技术架构以及以太坊平台上智能合约的工作原理和执行流程。二、构建基于区块链智能合约的网络威胁情报共享机制,提出网络威胁情报数据的分类方法和在区块链上网络威胁情报数据的共享方法。三、结合提出的网络威胁情报共享机制进行情报共享平台的设计,包括共享平台的层级架构和平台功能设计。根据网络威胁情报共享平台上的业务逻辑,使用solidity语言设计开发智能合约,将网络威胁情报数据类型、用户类型、共享数据等内容以合约形式定义成结构体,在合约中定义这些数据的状态变量、功能函数、结构类型和合约事件。四、在以太坊平台上,通过智能合约开发实现各个功能模块的业务逻辑,基于truffle框架进行平台开发完成网络威胁情报共享平台的实现,并搭建私有链集群完成对网络威胁情报共享平台的功能测试。