當(dāng)今,加密貨幣是行業(yè)和學(xué)術(shù)界的熱點話題。作為最成功的加密貨幣之一,比特幣在2016年的資本市場達(dá)到了 100億美元。區(qū)塊鏈?zhǔn)羌用茇泿诺暮诵募夹g(shù),具有去中心化、去信任等特點,所有交易都存儲在區(qū)塊列表中。利用這些特性,區(qū)塊鏈可大大節(jié)省成本并提高效率。隨著物聯(lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展,環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)極大地提高了政府日常運作的效率和透明度。但是,目前大多數(shù)現(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)都是以集中的方式提供服務(wù),并且嚴(yán)重依賴人來控制。高度集中的系統(tǒng)架構(gòu)容易受到外部攻擊,此外,不法分子破壞數(shù)據(jù)真實性相對容易,導(dǎo)致公眾對環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)信任度不高。針對這些問題,本文提出基于區(qū)塊鏈的環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)安全傳輸方案。監(jiān)測設(shè)備獲取的數(shù)據(jù)經(jīng)過簽名發(fā)送至數(shù)據(jù)采集終端,數(shù)據(jù)采集終端驗證數(shù)據(jù)后將其寫入?yún)^(qū)塊鏈,智能合約對公眾關(guān)心的數(shù)據(jù)進(jìn)行實時分析并對外發(fā)布結(jié)果。以PM2.5監(jiān)測為例,探討環(huán)境監(jiān)測區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)在PM2.5數(shù)據(jù)傳輸中的應(yīng)用。使用Hyperledger Fabric搭建了環(huán)境監(jiān)測區(qū)塊鏈,實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測數(shù)據(jù)的發(fā)布和查詢功能。區(qū)塊鏈的引入將大大提高環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)中數(shù)據(jù)的安全性與真實性,從而為環(huán)境相關(guān)的科學(xué)研究,決策部署提供更可靠的信息。在聯(lián)盟區(qū)塊... 

【文章來源】：長沙理工大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖２．１區(qū)塊結(jié)構(gòu)??２．１．２交易和簽名??無論是加密貨幣交易還是簡單的數(shù)據(jù)交換，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點都需要公鑰－私鑰對

?碩士學(xué)位論文???小節(jié)討論了每種類型的示例。此外，在圖２．２中展示了各種共識算法的分類。??／?ＰｏＷ?￣??ＰｏＳ??１?ＤＰｏＳ?—??ｙ基于麵ｐ〇ｌ?ｎ??／??／?ＰｏＥＴ???／?＇?ＰｏＳｐａｃｅ??共識算法／??＼ｙ?ＰＢＦＴ??」基手ＢＦＴ??Ｓｕｍｅｒ?ａｇｌ??＼?Ｒｉｐｐｌｅ??基于投票＜?１?■???Ｐａｘｏｓ??＼?基于ＣＦＴ?Ｋ?丨?Ｒａｆｔ??＼?Ｆｅｄｅｒａｔｅｄ??圖２．２共識算法分類??（１）?ＰｏＷ??ＰｏＷ是比特幣網(wǎng)絡(luò)中所使用的共識算法。在分散網(wǎng)絡(luò)中，必須選擇某個節(jié)點來記錄??交易。最簡單的方法是隨機選擇節(jié)點進(jìn)行記賬，但這種方法很容易受到攻擊。因此，如??果一個節(jié)點想要發(fā)布一個區(qū)塊，那么必須完成大量工作來證明該節(jié)點不會攻擊網(wǎng)絡(luò)。通??常，這樣的工作意味著需要進(jìn)行大量的計算機運算。在ＰｏＷ算法中，網(wǎng)絡(luò)中的每個節(jié)??點計算區(qū)塊頭的散列值。計算哈希值的節(jié)點稱為礦工，發(fā)布新區(qū)塊稱為挖礦。區(qū)塊頭包??含一個隨機數(shù)，礦工會頻繁地更改隨機數(shù)以獲得不同的哈希值。共識要求計算值必須等??于或小于某個給定值［４７］。當(dāng)一個節(jié)點達(dá)到目標(biāo)值時，它會將區(qū)塊廣播到其他節(jié)點，所有??的節(jié)點均需驗證散列值的正確性。如果區(qū)塊得以驗證，其他礦工會將這個新區(qū)塊附加到??本地的區(qū)塊鏈上。??在完全同步的系統(tǒng)中，盡管兩個節(jié)點幾乎同時發(fā)布區(qū)塊，維護(hù)正確的區(qū)塊序列也非??常容易。但在地理上，鑒于不能保證所有分散的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的同步性，所以該條件下，??維護(hù)正確的區(qū)塊序列沒有可行性。如果區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的多個節(jié)點同時廣播有效區(qū)塊，則??１２??

情況下，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)將會創(chuàng)建一個臨時分支，其中??一個分支在《之后是《＋１，而另一個分支在之后是《＋１＇。在此之后，節(jié)點還會向這些??分支添加更多的區(qū)塊。最終，含有最多區(qū)塊的分支作為有效鏈，而另一個分叉遭到孤立??或遺棄。??４?Ｂ４?—？?Ｂ５??Ｂ１?—？?Ｂ２?—？?Ｂ３?＾?ｚ一一一??、??＼（＾?Ｂ４?—？?Ｂ５?—？Ｉｂ６｜—？?Ｂ７?）??最長的分叉鏈被??１?認(rèn)為是有效的??＾?Ｉ?＾??當(dāng)多于Ｉ名礦工同時發(fā)布區(qū)塊，區(qū)塊???鏈發(fā)生分叉???圖２．３區(qū)塊鏈中的分叉問題??在網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)某一節(jié)點擁有５１％的處理能力時，ＰｏＷ算法是脆弱的１４８１。因此，只??要總計算能力為ｎ彡２／＋１，其中／是單個惡意節(jié)點占用的計算能力，ＰｏＷ算法就具備了??容錯性。在使用ＰｏＷ算法的區(qū)塊鏈中，如比特幣和以太坊，延遲了區(qū)塊決策的“終結(jié)??性”。因此，在５１％的攻擊事件中，區(qū)塊鏈可以回滾到過去的區(qū)塊高度。一旦區(qū)塊“完??成”便不可逆轉(zhuǎn)。在比特幣和以太坊中，交易在６次確認(rèn)后最終確定，６個確認(rèn)在比特??幣中花費６０分鐘，在以太坊中花費２分鐘ｔ４９］。??（２）?ＰＯＳ??ＰｏＳ算法旨在削減ＰｏＷ算法造成的電力消耗１５氣作為ＰｏＷ箅法的替代方案，ＰｏＳ??中的驗證者必須證明代幣數(shù)量的所有權(quán)。人們認(rèn)為，擁有較多代幣的節(jié)點不太可能攻擊??網(wǎng)絡(luò)。ＰｏＳ算法中的“驗證者”即為ＰｏＷ算法中的術(shù)語“礦工”。在ＰｏＳ算法中，驗證??１３??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于區(qū)塊鏈技術(shù)的智能配售電交易平臺架構(gòu)設(shè)計[J]. 韓冬,張程正浩,孫偉卿,張巍,楊文威,肖敏.  電力系統(tǒng)自動化. 2019(07)
[2]基于區(qū)塊鏈的RFID大數(shù)據(jù)安全溯源模型[J]. 劉耀宗,劉云恒.  計算機科學(xué). 2018(S2)
[3]基于區(qū)塊鏈技術(shù)的跨域認(rèn)證方案[J]. 馬曉婷,馬文平,劉小雪.  電子學(xué)報. 2018(11)
[4]基于區(qū)塊鏈和同態(tài)加密的電子健康記錄隱私保護(hù)方案[J]. 徐文玉,吳磊,閻允雪.  計算機研究與發(fā)展. 2018(10)
[5]基于區(qū)塊鏈的智能物件認(rèn)證技術(shù)方案設(shè)計[J]. 段瓊瓊,項定華,史紅周.  信息網(wǎng)絡(luò)安全. 2018(09)
[6]基于聯(lián)盟區(qū)塊鏈的分布式能源交易認(rèn)證模型[J]. 佘維,楊曉宇,胡躍,劉琦,劉煒.  中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報. 2018(04)
[7]無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展[J]. 李建中,高宏.  計算機研究與發(fā)展. 2008(01)



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