面向用户信任需求和个性化交易的可信区块链关键技术研究

Data storage based on blockchains has been an important research direction in recent years. Because there are malicious nodes and node collusion attack in practical applications of industry, the block chain systems are faced with a lot of trust risks for account verification and information dissemination. Aiming at solving such problems, this project proposes to study the key technologies for trusted blockchains. A node’s trust calculation method is proposed based on a trusted blockchain. On the basis of outlier detection and . the abnormality degree computation of nodes, we improve the timeliness of trust calculation. Through nodes' similarity, correlation, and behavior clustering, we detect their collusion attack. We use the consistency method to perform accounting and authenticate the related information for a user’s trust requirements and personalized transactions. By utilizing highly trusted nodes to process high priority tasks, we can improve the efficiency and credibility to verify accounting-related information. We propose a path-optimization algorithm for propagating trusted information through trustworthy forwarding nodes to collect and disseminate users' personalized information, so as to improve more credible and more efficient dissemination of information. We plan to design and implement the prototype and enable its application in the field of B2B so as to validate the effectiveness of the proposed models and algorithms. This project provides a feasible theoretical framework for trusted blockchains with a solution that can be easily accepted by users, thereby furthering the applications of blockchains.

基于区块链的数据存储是近年来兴起的一个重要的热点研究领域。企业界在实际应用中发现区块链系统存在着恶意节点和节点合谋攻击等问题，导致区块链系统的记账、验证和信息传播面临着很多的信任风险。针对上述问题，研究可信区块链关键技术：提出基于信任区块链的节点信任度计算方法，依据离群点检测和节点异常程度计算结果，提高信任计算的时效性，通过分析节点相似度、相关性及行为模式聚类对节点合谋攻击进行检测；基于一致性方法，设计一种面向用户信任需求和个性化交易的记账/验证算法，采用高信任节点处理高优先级任务，以提高记账、验证的效率和可信性；提出一种信息可信传播路径优化算法，通过可信转发节点收集并传播用户个性化交易信息，促进信息的可信高效传播；设计与实现原型系统，通过在B2B领域的应用，验证模型和算法的有效性。为可信区块链建模提供一种可行的理论框架和易于被用户接受的解决方案，进一步拓展区块链的应用领域。

针对区块链交易和区块处理效率低及可靠性低问题，面向用户信任需求和个性化交易处理，开展如下研究：.1) 提出一种基于节点角色分类的联盟链共识机制，对联盟链节点计算信任值，按照节点信任值的高低，分别划分为记账节点、验证节点、传播节点等角色，通过由高信任值的记账节 点和验证节点参与联盟链共识过程，从而减少交易时延和节约系统能耗。实验结果表明该方法能有效减少交易时延和节约能耗。.2) 提出一种基于交易优先级划分的联盟链优化共识机制，节点根据交易优先级高低对交易进行传播、验证和打包，提高了高优先级交易的处理速度，从而提高联盟链系统的吞吐量。实验结果表明该方法能提高联盟链个性化交易处理吞吐量。.3) 提出一种基于节点分组的混合共识机制，以优化交易传播路径并降低共识时延，通过Group proxy节点快速验证交易并达成共识，以提高联盟链吞吐量和安全性。实验结果表明该机制在降低共识时延和资源消耗，提高吞吐量和容错性。.4) 提出一种基于节点分组的联盟链区块编码存储模型，根据联盟链中节点存储复杂度、区块存储消耗和可靠性设计区块优化存储方法。实验结果表明该方法在存储消耗和可靠性方面具有较好性能。.5) 提出一种区块链网络中面向块传输的可信节点选择优化模型，根据节点传输块的状态、块传输的可信性和连通性，选择可信节点进行区块传输。实验结果表明该方法可提升区块传输效率和安全性。.6) 提出一种基于区块链通道节点行为的动态演化博弈模型，考虑了节点攻击成本与在部署防御策略的情况下的攻击成功率，以帮助节点以一定的概率抵抗来自内部节点的攻击，实现有效的防御，从而降低区块链信道网络的不稳定性，以提高有效降低交易传输时延和提高成功率。 .7) 针对交易传输性能影响通道选择的问题，提出一种基于非合作博弈理论的区块链通道交易传输模型，考虑了通道余额、通道状态和节点的通道偏好，提出一种优化的通道交易传输算法。实验结果表明该方法能有效提高交易传输成功率、降低传输时延和开销。