面向5G物联网数据共享的区块链关键技术研究
发布时间：2021-01-06 09:05
5G的到来,将开启一个“万物互联”的时代。海量的物联网数据蕴含着巨大价值,而现有基于云的数据共享机制,面临访问篡改、追踪溯源困难等问题,无法确保用户数据的共享安全。新兴的区块链技术,能够不依赖可信第三方,实现陌生节点间的安全传递,可为云环境下的5G物联网数据共享提供解决思路。但是作为发展中的技术,区块链在性能和安全方面仍难以满足5G物联网数据共享的需求,存在几点不足:1)可扩展性差,难以满足5G物联网大规模的数据共享需求;2)共识效率低,难以满足5G物联网实时高效的数据共享需求;3)隐私泄露,难以满足5G物联网隐私安全的数据共享需求。针对上述问题和不足,首先提出基于区块链的5G物联网数据共享方案,在实现可信数据共享的同时提升区块链可扩展性;然后提出基于可信列表的改进拜占庭容错算法,在提升共识效率的同时降低通信带宽开销;最后提出基于混币的区块链隐私保护方法,在提升隐私安全防护能力的同时降低计算和存储开销。综合三方面研究,旨在对区块链的性能和安全进行优化,使其更好地应用于5G物联网数据共享场景,主要贡献如下:1.为实现可信安全的数据共享,提出一种基于区块链的5G物联网数据共享方案。该方案首...
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文组织结构图
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文第16页下交易机制。该机制将大量的链上交易转移到链下进行，实现了交易和验证的分离，减少了链上操作次数，目的是提升区块链可扩展性、提高数据共享的处理速度。2.2背景介绍2.2.1区块链技术简介区块链是由多个区块按时间顺序串联起来的链式结构，而区块则由区块头和区块体构成，如图2.1所示。区块头包含版本号、区块高度、前一个区块的哈希值（父哈希）、当前区块的哈希值（目标哈希）、时间戳、默克尔（Merkle）根和随机数。其中，随机数是用于工作量证明（PoW）算法的计数器，它是选填项，由采用的共识算法而定。区块体则包含具体的交易信息。为确保数据的完整性，并实现对某笔交易快速验证，区块链中采用默克尔（Merkle）树证明机制[95]。图2.1区块链的数据结构默克尔（Merkle）树由计算机科学家RalphMerkle提出，是一个哈希二叉树结构，相邻的两个哈希作为“子哈希”计算得出“父哈希”，最终得到一个“根哈希”称作MerkleRoot。利用默克尔（Merkle）树，可以单独下载一个分支对部分数据进行校验，实现高效的交易验证。如图2.2所示，为校验交易Tx6的完整性，只需获取Hash5、Hash78和Hash1234，按照图中路径依次向上运算，就可实现完整性验证。图2.2默克尔（Merkle）树结构
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文第16页下交易机制。该机制将大量的链上交易转移到链下进行，实现了交易和验证的分离，减少了链上操作次数，目的是提升区块链可扩展性、提高数据共享的处理速度。2.2背景介绍2.2.1区块链技术简介区块链是由多个区块按时间顺序串联起来的链式结构，而区块则由区块头和区块体构成，如图2.1所示。区块头包含版本号、区块高度、前一个区块的哈希值（父哈希）、当前区块的哈希值（目标哈希）、时间戳、默克尔（Merkle）根和随机数。其中，随机数是用于工作量证明（PoW）算法的计数器，它是选填项，由采用的共识算法而定。区块体则包含具体的交易信息。为确保数据的完整性，并实现对某笔交易快速验证，区块链中采用默克尔（Merkle）树证明机制[95]。图2.1区块链的数据结构默克尔（Merkle）树由计算机科学家RalphMerkle提出，是一个哈希二叉树结构，相邻的两个哈希作为“子哈希”计算得出“父哈希”，最终得到一个“根哈希”称作MerkleRoot。利用默克尔（Merkle）树，可以单独下载一个分支对部分数据进行校验，实现高效的交易验证。如图2.2所示，为校验交易Tx6的完整性，只需获取Hash5、Hash78和Hash1234，按照图中路径依次向上运算，就可实现完整性验证。图2.2默克尔（Merkle）树结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cloud Storage Security Assessment Through Equilibrium Analysis[J]. Yuzhao Wu,Yongqiang Lyu,Yuanchun Shi. Tsinghua Science and Technology. 2019(06)
[2]基于区块链技术的物联网信息共享安全机制[J]. 葛琳,季新生,江涛,江逸茗. 计算机应用. 2019(02)
[3]区块链共识算法的发展现状与展望[J]. 袁勇,倪晓春,曾帅,王飞跃. 自动化学报. 2018(11)
[4]基于椭圆曲线的Schnorr盲签名[J]. 王化群,张力军,赵君喜. 计算机工程与设计. 2005(07)
硕士论文
[1]基于盲签名技术的比特币混币系统设计与实现[D]. 吴文栋.深圳大学 2015
本文编号：2960305
【文章来源】：战略支援部队信息工程大学河南省
【文章页数】：88 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
本文组织结构图
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文第16页下交易机制。该机制将大量的链上交易转移到链下进行，实现了交易和验证的分离，减少了链上操作次数，目的是提升区块链可扩展性、提高数据共享的处理速度。2.2背景介绍2.2.1区块链技术简介区块链是由多个区块按时间顺序串联起来的链式结构，而区块则由区块头和区块体构成，如图2.1所示。区块头包含版本号、区块高度、前一个区块的哈希值（父哈希）、当前区块的哈希值（目标哈希）、时间戳、默克尔（Merkle）根和随机数。其中，随机数是用于工作量证明（PoW）算法的计数器，它是选填项，由采用的共识算法而定。区块体则包含具体的交易信息。为确保数据的完整性，并实现对某笔交易快速验证，区块链中采用默克尔（Merkle）树证明机制[95]。图2.1区块链的数据结构默克尔（Merkle）树由计算机科学家RalphMerkle提出，是一个哈希二叉树结构，相邻的两个哈希作为“子哈希”计算得出“父哈希”，最终得到一个“根哈希”称作MerkleRoot。利用默克尔（Merkle）树，可以单独下载一个分支对部分数据进行校验，实现高效的交易验证。如图2.2所示，为校验交易Tx6的完整性，只需获取Hash5、Hash78和Hash1234，按照图中路径依次向上运算，就可实现完整性验证。图2.2默克尔（Merkle）树结构
战略支援部队信息工程大学硕士学位论文第16页下交易机制。该机制将大量的链上交易转移到链下进行，实现了交易和验证的分离，减少了链上操作次数，目的是提升区块链可扩展性、提高数据共享的处理速度。2.2背景介绍2.2.1区块链技术简介区块链是由多个区块按时间顺序串联起来的链式结构，而区块则由区块头和区块体构成，如图2.1所示。区块头包含版本号、区块高度、前一个区块的哈希值（父哈希）、当前区块的哈希值（目标哈希）、时间戳、默克尔（Merkle）根和随机数。其中，随机数是用于工作量证明（PoW）算法的计数器，它是选填项，由采用的共识算法而定。区块体则包含具体的交易信息。为确保数据的完整性，并实现对某笔交易快速验证，区块链中采用默克尔（Merkle）树证明机制[95]。图2.1区块链的数据结构默克尔（Merkle）树由计算机科学家RalphMerkle提出，是一个哈希二叉树结构，相邻的两个哈希作为“子哈希”计算得出“父哈希”，最终得到一个“根哈希”称作MerkleRoot。利用默克尔（Merkle）树，可以单独下载一个分支对部分数据进行校验，实现高效的交易验证。如图2.2所示，为校验交易Tx6的完整性，只需获取Hash5、Hash78和Hash1234，按照图中路径依次向上运算，就可实现完整性验证。图2.2默克尔（Merkle）树结构
【参考文献】：
期刊论文
[1]Cloud Storage Security Assessment Through Equilibrium Analysis[J]. Yuzhao Wu,Yongqiang Lyu,Yuanchun Shi. Tsinghua Science and Technology. 2019(06)
[2]基于区块链技术的物联网信息共享安全机制[J]. 葛琳,季新生,江涛,江逸茗. 计算机应用. 2019(02)
[3]区块链共识算法的发展现状与展望[J]. 袁勇,倪晓春,曾帅,王飞跃. 自动化学报. 2018(11)
[4]基于椭圆曲线的Schnorr盲签名[J]. 王化群,张力军,赵君喜. 计算机工程与设计. 2005(07)
硕士论文
[1]基于盲签名技术的比特币混币系统设计与实现[D]. 吴文栋.深圳大学 2015
本文编号：2960305
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