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题名一种适用于分布式电力交易的安全高效区块链共识算法
- 1
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作者
房永浩
姚中原
李敏
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室
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出处
《计算机工程》
北大核心
2025年第8期250-261,共12页
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基金
河南省科技重点项目(222102210168)
嵩山实验室预研项目(YYJC032022021)
河南省科技攻关项目(222102210168)。
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文摘
分布式电力交易成为电力能源交易的未来发展趋势,区块链凭借其技术特性为分布式电力交易中缺乏监管机制、交易成本过高、信息规则不明等问题提供解决思路。然而,随着分布式电力交易规模逐渐增大,区块链系统吞吐量降低,这也间接限制了分布式电力交易的成交速度。为此,提出一种适用于分布式电力交易的高效安全的区块链共识算法。基于分布式电力交易网络内节点的历史交易特性,使用聚类算法将共识网络规划为多共识集双层网络结构,并采用双层共识流程提升共识的并行性。同时,设计高效的单共识集内领导节点选举策略,可以快速确定表现良好、性能较优的领导节点。最后,引入结合零知识证明与密钥分享的认证方法,进一步降低恶意节点参与共识的可能性。实验结果表明,所提共识算法的抗拜占庭节点数量可以抵御双花攻击等多种区块链攻击,能够显著降低共识通信开销与时延,有效提高系统吞吐量。
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关键词
区块链
分布式能源交易
共识算法
零知识证明
密钥分享
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Keywords
blockchain
distributed energy trading
consensus algorithm
zero-knowledge proof
key sharing
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分类号
TP393
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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题名零知识证明赋能区块链的进展与展望
被引量：2
- 2
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作者
贾淼
姚中原
祝卫华
高婷婷
斯雪明
邓翔
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院)
河南测绘职业学院时空大数据产业学院
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2024年第12期3669-3677,共9页
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基金
国家重点研发计划“区块链”专项(2023YFB2703600)。
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文摘
因为去中心化和不可篡改等特点,区块链技术已经广泛应用于社会治理、教育和医疗等领域。然而,随着应用的不断深入,需求的不断增多,区块链系统面临着安全问题、存储不足以及价值孤岛等一系列挑战。因此,区块链在隐私保护、扩容和跨链互操作性方面的需求日益凸显。将零知识证明(ZKP)技术赋能区块链,可以使区块链实现高级别的匿名性和事务隐私保护,基于ZKP的有效性证明可取代完整的数据由侧链或链下角色提交给主链,基于ZKP的共识证明可更高效地提升区块链跨链协议的性能。针对ZKP赋能区块链的现状亟待综合对比分析的问题,研究ZKP赋能区块链的进展与展望,而基于ZKP技术赋能区块链的相关进展,系统性地总结了近年来的代表性方案。首先,介绍了零知识技术的发展脉络;其次,分类总结基于ZKP技术的区块链的代表性应用,重点介绍这些应用的实现思路和创新点,并基于典型案例对这些应用在区块大小、证明大小、交易费用等指标上分析性能;最后,展望ZKP技术在区块链隐私保护、扩容和跨链的发展前景中的应用。
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关键词
区块链
隐私保护
扩容
跨链
零知识证明
非交互零知识证明
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Keywords
blockchain
privacy protection
expansion
cross-chain
Zero-Knowledge Proof(ZKP)
Non-Interactive Zero Knowledge(NIZK)proof
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分类号
TP311.13
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名适用于物联网的区块链轻量化技术综述
被引量：1
- 3
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作者
陈姿芊
牛科迪
姚中原
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院)
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2024年第12期3688-3698,共11页
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基金
国家重点研发计划“区块链”专项(2023YFB2703600)。
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文摘
区块链技术凭借去中心化和加密等特性被用于物联网(IoT),然而传统区块链在IoT环境下存在扩展性差、延迟高、密码组件消耗高、共识计算复杂和数据存储规模大等问题。针对传统区块链在IoT设备中性能不佳的问题,对区块链轻量化技术进行综述。首先,将区块链架构分为单链结构和有向无环图(DAG)结构,并比较了两类区块链架构中的轻量化操作;其次,从迭代结构、压缩函数和硬件实现方面分析轻量级hash函数;再次,介绍共识算法和存储中的轻量化方案;最后,结合文献调研成果归纳总结区块链轻量化技术的设计思路,展望未来的研究方向。
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关键词
区块链
物联网
轻量化
HASH函数
共识算法
存储可扩展性
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Keywords
blockchain
Internet of Things(IoT)
lightweight
hash function
consensus algorithm
storage scalability
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分类号
TP311.13
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
-
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题名面向物联网的区块链共识算法综述
- 4
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作者
牛科迪
李敏
姚中原
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院)
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2024年第12期3678-3687,共10页
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基金
国家重点研发计划“区块链”专项(2023YFB2703600)。
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文摘
目前大多数共识算法都需要较高的计算能力或特定的通信环境,不适合用于资源受限的物联网(IoT)。针对传统的区块链中的共识算法应用到IoT时的局限性,综述了面向IoT的区块链共识算法。首先,从基于实用拜占庭容错算法(PBFT)的改进共识算法、基于其他共识算法的改进算法和适用IoT的新型区块链共识算法这3个类别的方向介绍和总结归纳面向IoT的共识算法;其次,建立共识算法的基本评价指标体系,并从去中心化、可扩展性、安全性、延迟和能耗等5个方面对比共识算法;最后,分析面向IoT的共识算法面临的挑战与未来研究方向。基本评价指标体系分析表明,新型共识算法比基于传统共识算法进行改进的共识算法更适配IoT,为面向IoT的区块链共识算法研究提供了参考。
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关键词
区块链
共识算法
物联网
实用拜占庭容错算法
基本评价指标体系
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Keywords
blockchain
consensus algorithm
Internet of Things(IoT)
Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT)algorithm
basic evaluation index system
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分类号
TP311.13
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名典型区块链存储与查询技术综述
被引量：15
- 5
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作者
潘恒
钱海洋
姚中原
刘炜
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室
郑州市区块链与数据安全共享重点实验室
郑州大学网络空间安全学院
上海交通大学计算机科学与工程系
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出处
《郑州大学学报（理学版）》
CAS
北大核心
2022年第6期34-50,共17页
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基金
国家重点研发计划项目(2018YFB1201403)。
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文摘
区块链系统可以作为一种新型分布式数据库系统,适用于医疗、政务、教育等众多领域。然而,目前区块链自身存在着节点存储压力大、存取效率低、查询单一化等问题,限制了区块链应用的发展。为探明以上问题的原因以及找到合适的优化方法,选取比特币、以太坊、Hyperledger Fabric、FISCO BCOS四个在数据存储与查询方面极具代表性的区块链系统,对其在数据存储及查询处理机制上进行总结、分析。在此基础上,归纳了现有区块链系统存储、查询方面存在的常见问题,总结了现有区块链存储与查询技术的优化方法,并对未来主要研究问题进行展望。
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关键词
比特币
以太坊
Hyperledger
Fabric
FISCO
BCOS
数据结构
存储系统
查询处理
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Keywords
bitcoin
ethereum
Hyperledger Fabric
FISCO BCOS
data structures
storage systems
query processing
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分类号
TP315
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
-
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题名链上链下一致性保护技术综述
- 6
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作者
高婷婷
姚中原
贾淼
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院)
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2024年第12期3658-3668,共11页
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基金
国家重点研发计划“区块链”专项(2023YFB2703600)。
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文摘
区块链不可篡改的特性保证了链上数据的一致性,而链下数据可能在记录、存储、传输的过程中遭到破坏,这会造成链上和链下数据不一致的问题,进而极大地影响区块链技术的落地发展;因此,需要一些机制保证链上链下数据的一致性。针对链上和链下数据不一致的问题,总结目前的一些链上链下一致性保护技术。首先,介绍链上链下一致性的基本概念,并指出一致性问题的重要性;其次,从预言机机制、数据完整性机制和链上链下数据协同机制这3个方面综述链上链下一致性保护技术,并对比分析一些链上链下一致性保护方案;最后,从3个方面展望链上链下一致性保护技术,为区块链从业者和研究者们进一步深入探讨和研究链上链下一致性保护方法提供理论参考,进而促进区块链应用的落地。
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关键词
区块链
一致性
预言机
数据完整性
链上链下数据协同
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Keywords
blockchain
consistency
oracle
data integrity
on-chain and off-chain data collaboration
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分类号
TP311.13
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名基于改进公证人机制的联盟链跨链隐私保护方案
被引量：4
- 7
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作者
郭晓涵
姚中原
张勇
郭尚坤
王超
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省网络密码技术重点实验室(信息工程大学)
河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院)
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2023年第10期3028-3037,共10页
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基金
河南省重大公益专项(201300210300)
河南省网络密码技术重点实验室研究课题(LNCT2021⁃A14)
河南省科技攻关项目(222102210168)。
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文摘
联盟链跨链交互既增强了联盟链应用的功能,又扩展了应用的使用范围,因此对促进联盟链应用推广和产业发展意义重大。然而,目前联盟链跨链交互依然存在着用户身份和资产交易信息隐私泄露的问题,进而阻碍了联盟链跨链交互技术的广泛应用。针对以上问题,提出一个基于改进公证人机制的联盟链资产跨链隐私保护方案。首先,在合约层引入哈希锁定机制来改进传统的单签名公证人跨链方式,从而降低传统公证人机制中心化作恶的风险;其次,利用同态加密的特性在保证交易合法的前提下,实现对交易资产的可用不可见;同时,利用多密钥生成中心(KGC)模式的标识密码算法实现在网络层上的用户身份隐私保护。理论分析和实验结果表明,所提方案对联盟链跨链交互时交易中的用户身份信息和资产信息具有良好的隐私保护效果,且相较于其他同类方案在签名和验证方面的开销更低。
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关键词
区块链
公证人
哈希锁定
同态加密
标识密码
隐私保护
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Keywords
blockchain
notary
hash locking
homomorphic encryption
Identity-Based Cryptography(IBC)
privacy protection
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
TP311.13
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名跨链综述:机制、协议、应用与挑战
被引量：2
- 8
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作者
陈龙飞
姚中原
潘恒
权高原
斯雪明
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机构
中原工学院前沿信息技术研究院
河南省区块链与数据共享国际联合实验室(中原工学院)
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出处
《计算机应用》
CSCD
北大核心
2023年第10期3017-3027,共11页
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基金
河南省重大公益专项(201300210300)
河南省科技攻关项目(222102210168)
+1 种基金
河南省网络密码技术重点实验室开放基金资助项目(LNCT2022⁃A12)
嵩山实验室预研项目(YYJC032022021)。
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文摘
随着区块链技术及应用的不断发展,人们对区块链之间的交互需求日益增加。然而,区块链技术的孤立性和封闭性以及不同区块链之间的异构性造成了区块链的“价值孤岛”效应,这严重阻碍了区块链技术集成应用的广泛落地和良性发展。区块链跨链技术解决了不同区块链之间的数据流通、价值转移和业务协同等问题,也是提升区块链可扩展性和互操作性的重要技术手段。根据跨链技术的实现复杂性和功能丰富性程度,从三个方面分类总结了区块链跨链技术:一是基础的跨链机制,二是基于这些机制构建的跨链协议,三是提供了系统架构的跨链应用。最后,总结了跨链互操作中存在的问题,从而为区块链跨链技术的进一步研究提供了系统性理论参考。
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关键词
区块链
互操作
跨链机制
跨链协议
跨链应用
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Keywords
blockchain
interoperation
cross-chain mechanism
cross-chain protocol
cross-chain application
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分类号
TP309
[自动化与计算机技术—计算机系统结构]
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