基于区块链整体架构介绍技术栈层级,以比特币为例分析区块链工作原理,从分布式账本的角度描述区块链账本存储模型和账本分类情况。区块链中的数据通过共识算法在全网传播、达成共识并存储。在不存在可信第三方的情况下,利用智能合约实现交易、事务及分布式应用的独立运行,保证区块链数据的完整性、安全性及合法性。同时将哈希算法与默克尔树相结合降低区块链存储空间,基于数字签名算法为区块链参与者提供匿名身份证明,并使用加解密技术进一步保护区块链数据隐私。针对区块链安全、隐私保护、钱包管理等问题对当前研究的不足和未来的研究方向进行分析和展望。

为满足计算机操作系统中日志数据的完整性保护需求,基于区块链技术,设计并实现可信日志存储与验证系统。存储阶段将本地日志的数据指纹上传至区块链,并保存区块链返回的存储凭证。验证阶段将本地日志的数据指纹与从区块链中获取的数据指纹进行比对,实现日志的完整性验证。分析结果表明,该系统具有去中心化、不可篡改、公开透明等特点,可有效检测日志数据的篡改行为。

针对学分银行模式下所存在的学习记录不透明、学分易篡改、学习成果认证和转换效率低等问题,提出一种区块链学习成果管控模型。设计模型结构并介绍相关原理,给出改进的实用拜占庭容错共识机制,以实现高效、低耗和可扩展的学习成果管控方式。通过建立学习成果认证和转换标准的智能合约,保证模型在自动化与透明环境下执行。实验结果表明,该模型能够为学分银行模式下学习成果的管理提供新的思路和技术支持。

区块链作为一种去中心化的分布式账本技术,主要功能是在无信任的节点之间达成共识。在区块链中合适的共识机制能提高区块链性能,保证交易数据安全。针对权益共识机制中存在的“无风险投注”问题,提出一种新的权益证明共识策略。该策略允许投票节点投出支持票和反对票,若节点对某一分叉投支持票且该分叉最后胜出,则节点获得收益,若节点对某一分叉投出反对票且该分叉最后失败,则节点也获得收益。在以太坊平台上部署智能合约验证该投票策略,结果表明,该策略可以正常执行,并且节点最终达到共识。

点对点加密是一种应用于在线通信软件的加密方式,多数的点对点加密通过非对称加密实现,但公钥分发的方案需要依赖于中心化的服务器,如果中心化的服务器攻击或被攻击则可能造成中间人攻击,从而导致聊天信息被泄露的风险。 为此,提出采用区块链技术进行审计的方式,构建一个去中心化的公钥分发方案。该方案所有公钥修改记录的摘要通过智能合约被保存在由CA共同维护的区块链上,使得恶意的修改记录可被追踪和验证,同时采用基于实用拜占庭容错(PBFT)改进的共识算法,达到低能耗和高效的拜占庭容错。实验结果表明,与原PBFT算法相比,该方案安全性明显提高。