我國各大高校學(xué)生數(shù)量眾多、人員密度大,近幾年來,由于消防管理體系的不完善,校園火災(zāi)事故頻頻發(fā)生,各高校沒有嚴(yán)格按《高等院校消防安全管理規(guī)定》實施,其原因主要有以下三點:1)由于消防安全管理責(zé)任重大,高校各個部門間處于弱信任,如各二級單位主體責(zé)任沒到位,與保衛(wèi)消防部門的監(jiān)管信任關(guān)系不強(qiáng);2)高校消防數(shù)據(jù)沒有形成二級單位間的互聯(lián)、互通,導(dǎo)致各部門在消防工作中形成數(shù)據(jù)孤島,很難充分發(fā)揮作用;3)高校二級單位與保衛(wèi)消防部門之間沒有形成快速有效監(jiān)督的模式,各個二級單位的消防數(shù)據(jù)可信度不高,導(dǎo)致校園消防無法快速有效的進(jìn)行預(yù)警。針對以上問題,本文提出全新的基于私有區(qū)塊鏈技術(shù)的校園消防安全管理模式(Campus Fire Management Model based on Private Blockchain,CFMM-PBC),采用私有區(qū)塊鏈架構(gòu)來生成和存儲各種消防數(shù)據(jù),為高校消防相關(guān)部門提供安全不可篡改的消防數(shù)據(jù),且信息可全程追溯。針對消防管理的高效率查詢需求,設(shè)計了基于MPT(Merkle Patricia Tree)上的消防數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu),提高了CFMM-PBC的查找效率同時保證查詢結(jié)果的高準(zhǔn)確性。以PBFT作為CFMM-PBC的共識機(jī)制的基礎(chǔ),改進(jìn)設(shè)計了消防安全管理的區(qū)塊生成協(xié)議、一致性協(xié)議以及視圖切換請求與策略、垃圾回收機(jī)制,提高了CFMM-PBC共識機(jī)制中的共識效率,解決了CFMM-PBC中不同部門之間的信任問題。本文搭建了基于私有區(qū)塊鏈環(huán)境,將以上模型應(yīng)用于消防安全管理中,實驗表明,改進(jìn)的方法能夠?qū)崿F(xiàn)低通信的開銷、滿足區(qū)塊生成的延遲和吞吐量的要求以及支持毫秒查詢時間,且CFMM-PBC可以實現(xiàn)部門與部門之間強(qiáng)信任、數(shù)據(jù)互通互信、相互監(jiān)督的模式,從而解決了相關(guān)的問題。對于上級部門的動態(tài)監(jiān)管,還有待管理模型的進(jìn)一步改善。
【學(xué)位單位】：杭州電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TP311.13;G647.4
【部分圖文】：

鏈技術(shù)的相關(guān)概念本質(zhì)上是一個對等網(wǎng)絡(luò)（peer-to-peer）的分布式賬本數(shù)串鏈接的數(shù)據(jù)區(qū)塊，其鏈接指針是運(yùn)用密碼學(xué)哈希算法的區(qū)塊頭部哈希值[23]。區(qū)塊鏈中的每個區(qū)塊中都會包含據(jù)，該數(shù)據(jù)是通過哈希算法得到的，這樣可以保證該交整的區(qū)塊鏈系統(tǒng)包含許多方面的技術(shù)，其中存儲數(shù)據(jù)的字簽名、時間戳技術(shù)、P2P 網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議以及共識機(jī)制拜占庭容錯機(jī)制，有比特幣錢包和匿名交易機(jī)制[24]。正得區(qū)塊鏈可以在無中心的網(wǎng)絡(luò)中得以運(yùn)轉(zhuǎn)不息，并為區(qū)接以及驗證等功能提供了動力[25]。的基礎(chǔ)架構(gòu)主要有三層：網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用層[26]，

圖 2.2 拜占庭共識過程拜占庭容錯協(xié)議允許網(wǎng)絡(luò)檢測任意形式的惡意節(jié)點的行為，而有問題量少于節(jié)點總數(shù)的三分之一，則所有工作節(jié)點還可以達(dá)成共識，保證運(yùn)行。即 < /3，其中 是受損節(jié)點的數(shù)量，是網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點的總數(shù)量Castro 和 Liskov[36]在 1999 年第一次提出了實用拜占庭容錯系統(tǒng) PB了拜占庭協(xié)議的運(yùn)行復(fù)雜度，從指數(shù)級別降低到多項式級別，Hyper鏈[37]技術(shù)也應(yīng)用了該 PBFT 共識機(jī)制，Hyperledger 項目主要是研究關(guān)賬本管理方向, Hyperledger 包括三大組件：區(qū)塊鏈（Blockchain）、aincode）、成員權(quán)限管理（Membership）。首先，PBFT 共識機(jī)制為分各節(jié)點的共識問題提供了很好的解決方案，尤其對于私有區(qū)塊鏈，因塊鏈中節(jié)點數(shù)量較少、節(jié)點的出錯率比較低且節(jié)點的可行性高。其次，機(jī)制中，如果發(fā)生拜占庭問題，需要通過大量的網(wǎng)絡(luò)通信開銷。 Merkle 哈希樹1 Merkle 哈希樹

圖 2.3 Merkle 哈希樹區(qū)塊鏈中的 Merkle 樹，是一種二叉樹，用于存儲交易信息，每個交易兩兩配對，構(gòu)成 Merkle 樹的葉子節(jié)點，進(jìn)而生成整個 Merkle 樹。Merkle 樹使得用戶可以通過從區(qū)塊頭得到的 Merkle 樹根和別的用戶所提供的中間哈希值列表去驗證某個交易是否包含在區(qū)塊中。提供中間哈希值的用戶并不需要是可信的，因為偽造區(qū)塊頭的代價很高，而中間哈希值如果偽造的話會導(dǎo)致驗證失敗[39]。如圖 2.3，為驗證區(qū)塊中包含數(shù)據(jù)塊 003 所對應(yīng)的交易，除了 Merkle 樹根外，用戶只需要節(jié)點 A 對應(yīng)的哈希值 Hash(C,D)以及節(jié)點 F 對應(yīng)的哈希值 Hash(004)除了數(shù)據(jù)塊 003 外，他并不需要其他數(shù)據(jù)塊所對應(yīng)的交易明細(xì)。通過三次哈希計算，用戶就可以確認(rèn)數(shù)據(jù)塊 003 所對應(yīng)的交易是否包含在區(qū)塊中。實際上，若區(qū)塊包含圖 2.3 所對應(yīng)的 Merkle 樹，且區(qū)塊所包含的 4 個交易的容量均達(dá)到最大值，下載整個區(qū)塊可能需要超過 400000 個字節(jié)，而下載兩個哈希值加上區(qū)塊頭部僅僅需要 120 個字節(jié)，就此例子而言，可以減少數(shù)據(jù)的大量傳輸。2.3.2 哈希算法

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本文編號：2828999