基于区块链的航空监视信息可信存储系统的研究与实现

发布时间：2020-03-31 13:20

【摘要】：民航事业的快速发展对我国空中交通管制系统的信息化建设提出了更高的要求。航空监视信息可信存储技术作为保障空中交通安全的重要手段,长期以来备受重视。现有的中心化航空监视信息存储方式存在着数据被篡改的隐患。区块链是一种新兴的去中心化基础架构和分布式计算范式,目前已被成功运用于金融、能源、云计算等多个行业领域。本文的研究重点是使用区块链技术为航空监视信息可信存储提供去中心化数据保护。联盟链被认为是一种需要认证的区块链,联盟链中的每个区块链节点都需要被授权以加入联盟链。分布式共识是联盟链技术的核心问题。为了解决现有工作量证明算法在联盟链中应用存在的计算资源浪费、数据确认时间长、吞吐量低等缺点,本文研究并设计了一种基于消息传递技术的高性能区块链共识算法。该算法由定制客户端、一致性协议、检查点协议、视图切换协议、区块同步协议五部分组成。本文设计的联盟链共识算法实现了完善的拜占庭错误容忍,可在包含恶意节点的异步网络中正常工作。基于上述联盟链共识算法,本文设计并实现了一个航空监视信息可信存储系统。该系统由通用模块、客户端模块、区块链网络模块和数据持久化模块构成。该系统通过去中心化地记录每名调度员所接触的数据和其执行的操作,从而在可信存储航空监视信息的同时,提供了一个可靠的调度责任追查机制。集成测试和性能测试的结果表明,本文设计并实现的联盟链共识算法和航空监视信息可信存储系统以较小的计算开销和通信开销提供了快速、安全、可靠的去中心化数据存储服务,同时该系统的数据吞吐量较现有区块链共识算法,得到了大幅提升。
【图文】：

哈希,指针,区块

哈希指针在传统Ｃ语言指针概念的基础上增加了指针指向数据的哈逡逑希值。因此，哈希指针不仅可以指明数据的存储位置，还可以通过计算数字摘要逡逑验证该数据是否被篡改。如图２－２所示，本文将区块链定义为由包含哈希指针的逡逑区块组成的链表。逡逑逦表２－１哈希指针的伪代码表示逦逡逑１．逦ｃｌａｓｓ邋ＨａｓｈＰｏｉｎｔｅｒ邋｛逡逑２．逦Ｓｔｒｉｎｇ邋ｄｉｇｅｓｔ；逡逑３．逦ＨａｓｈＰｏｉｎｔｅｒ邋ｐｒｅｖｉｏｕｓ；逡逑４－邋｝逦逡逑区块链一般被分为公有链、联盟链和私有链三种。公有链中区块链节点数量逡逑最多。公有链不进行用户身份认证，各个区块链节点使用随机生成的公钥作为自逡逑己的身份。所有人都有权向公有链中添加数据，并且存储在公有链中的数据也可逡逑以被任何人读取。联盟链中区块链节点数量较少，区块链节点加入联盟链之前，逡逑需要向某一个中心化组织登记，在通过审核后才能加入联盟链，各个区块链节点逡逑在联盟链中使用真实身份工作，联盟链也被称为授权区块链。因此，联盟链往往逡逑被用于同一行业中的不同机构，，这些机构之间存在一定程度的不信任关系。私有逡逑链中区块链节点数量最少，并且全部区块链节点都归属于同一个机构，因此

流程图,区块,客户端,数据确认

图３－２数据确认流程图逡逑ＢＦＴ算法中ｃｏｍｍｉｔ阶段的任务由区块仅负责向区块链节点广播数据，也负责。为此，客户端引入数据确认机制和的一条数据在两个区块生成间隔后内端会重新向区块链节点发送这条数据，被保存在Ｔ个节点的区块链上，是何一个区块链客户端确认过的数据不换小节中进一步讨论客户端确认机制。条数据生成一条存储快照，提示用户这户日后对其查询。客户端对某条数据执
【学位授予单位】：北京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.13;V355.1

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