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传统医疗信息系统中总是存在医疗健康数据安全存储难和共享难的问题,不同身份的人员在访问和共享医疗健康数据时都受到比较严格的限制,且验证身份和数据的真实性需要大量的资源和时间。针对传统医疗信息系统中存在的存储集中、共享安全性低和达成一致困难等问题,提出了一个基于联盟区块链的医疗健康数据安全模型。该模型根据目前的医疗资源分布情况将医疗机构划分等级,使用股份授权证明机制Delegate Proot of Stake,DPOS和实用拜占庭机制(Practical Byzantine Fautt Tolerante,PBFT)结合的混合共识机制保证在没有中心节点的情况下联盟中医疗机构可以快速达成一致,共享医疗健康数据;并根据区块链去中心、安全可信和防止篡改等特点,将数据记录及其他重要信息存储在区块链上,而将完整医疗数据加密存储在分布式数据库(Distributed Database,DDB)中,在安全存储用户医疗健康数据的同时,提高了数据在各医疗机构间的共享效率。安全性分析表明,该模型在容错范围内可以保护医疗健康数据,防止其被篡改和共谋;一致性分析表明,该模型有99的概率保证联盟中医疗机构达成共识并共享医疗数据。
区块链爱好者
2020-06-04 22 0
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医疗机构现有数据库存储的单一性和集中性,使得电子医疗数据的安全性、完整性和可追溯性无法得到保证,从而导致患者的医疗隐私受到威胁。虽然已有研究提出了基于云存储等数据安全存储的方案,但是其需要依赖一个完全可信的第三方来保证交互的可靠性。为此,文中提出了去中心化的区块链信息管理方案来实现医疗数据的安全存储。该方案采用了改进PBFT共识算法和优化Hash加密算法,将医疗数据安全有效地存储于分布式数据库中,保证了医疗数据的完整性和可追溯性;同时,设计了全新的数据交互系统来阻止第三方与数据库的直接交互,以防止不可信的第三方恶意破坏医疗数据,保证了数据的安全性;最后,通过访问控制与Lucene检索机制保护患者的隐私并实现医疗数据的快速检索。实验分析表明,相较于工作量证明Proof of Work,POW、股份授权证明(Delegated Proof of Stake,DPOS)等算法,改进的PBFT共识算法为医疗区块链系统提供了更优的稳定性和吞吐量;相比于普通的数据库交互,数据交互系统有效地阻止了对数据库的直接操作,具有较好的安全性和防篡改性。实验数据表明,去中心化的医疗数据存储系统、改进的PBFT共识算法以及数据交互系统的架构,实现了医疗数据的安全、可追溯和防篡改,解决了医疗数据集中存储、不可追溯和易受攻击等难点,为进一步推动区块链技术应用于医疗信息行业的发展奠定了基础。
区块链爱好者
2020-06-04 6 0
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在5G时代,大规模物联网应用对网络架构提出了异构性、可扩展性、移动性和安全性四大挑战。基于TCP/IP的网络架构存在IP标识与位置绑定的二义重载问题,难以应对这四大挑战。命名数据网络Named Data Networking,NDN将内容作为第一语义,具有网络层和应用层逻辑拓扑一致性。NDN对这四大挑战的支持分别体现在:网络层命名屏蔽了底层异构细节,端到端解耦及网络层缓存使得NDN天然支持多对多通信和广播,消费者驱动的通信模式为消费者移动性提供原生支持,面向内容的内生安全更轻量可信。文中总结了基于NDN构建物联网亟待解决的问题,并对NDN与边缘计算、软件定义网络和区块链结合来构建边缘存储和计算模型、集中式与分布式结合的控制模型、分布式安全模型提出了展望。
区块链爱好者
2020-06-04 2 0
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信息系统中存在着大量的安全设备日志,这些安全设备日志对系统监控、查询、安全审计和故障诊断等都十分重要,因此对其进行安全存储与处理具有重要意义。文中提出了一种基于链上链下相结合的日志安全存储与检索模型,该模型结合区块链与分布式存储技术,实现了去中心化、去信任、数据难以篡改的安全设备日志存储,并对外向安全管理员提供密文检索接口,同时可以利用区块链技术实现数据的完整性校验。安全性分析论证了该模型能够保证安全设备日志的安全可靠存储,同时性能分析证明了该模型具有良好的检索效率。
区块链爱好者
2020-06-04 2 0
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共识机制是区块链技术的核心。授权股权证明Delegated Proof-of-Stake,DPoS作为一种共识机制,其中每个节点都能够自主决定其信任的授权节点,从而实现快速共识验证。但DPoS机制仍然存在着节点投票不积极以及节点腐败的安全问题。针对这两个问题,文中提出了基于奖励的DPoS改进方案,投票奖励用以激励节点积极参与投票,举报奖励用以激励节点积极举报贿赂节点。Matlab仿真结果表明,投票奖励方法的引入提高了节点投票的积极性。与原始DPoS共识机制下投票节点数占比45~50相比,两种投票奖励方法使得参与投票节点数占比分别增加至65~70以及55~60。相比原始DPoS共识机制下不接受贿赂节点占比会随着恶意节点贿赂力度的加大而不断减少的情况,举报奖励方法的引入使得选择举报节点的占比出现了明显增加,在投票轮数为20的情况下,选择举报节点的总占比可以增至54。实验结果表明,奖励制度的引入不但能够提高节点投票的积极性,而且增强了普通节点对恶意节点的贿赂抵抗性,使恶意节点成“代理人节点”的概率变小,保障了网络安全性。
区块链爱好者
2020-06-04 2 0
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随着物联网的飞速发展,环境监测系统极大地提高了政府日常运作的效率和透明度。但是,大多数现有的环境监测系统都是以集中的方式提供服务,并且严重依赖人工控制。高度集中的系统架构容易受到外部攻击;此外,不法分子破坏数据真实性相对容易,导致公众对环境监测数据的信任度不高。针对这些问题,文中首先提出一种基于区块链的环境监测数据传输方案,监测设备获取的数据经过签名发送至数据采集终端,数据采集终端验证数据后将其写入区块链,智能合约对公众关心的数据进行实时分析并对外发布结果;其次,提出一种基于分组的PBFT共识算法,以提高系统的可扩展性。文中对方案进行了分析,结果表明,环境监测区块链保障了环境监测数据的安全性、真实性、完整性;同时结合具体案例验证了该方案的可行性。
区块链爱好者
2020-06-04 7 0
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在大数据背景下,数据信息隐私和可控性成为了关注点。现有的计算模式大多依赖于第三方机构,第三方的不可依赖性和对信息的掌控易导致信息的安全性无法得到保证,容易出现大量隐私问题。为解决此问题,文中结合区块链的特征和安全多方计算,提出了一种安全、高性能的共享及多方计算模型,使得用户能在自主控制数据的同时也能保证数据计算和共享的安全性。该方案首先以链上存储和链下存储相结合作为基础,在该存储环境下,利用代理重加密方式进行数据共享;然后使用改进的共识算法确保节点间的一致性,进而在MapReduce计算框架中使用改进的同态加密算法实现在无需解密隐私数据的情况下直接用密文进行数据处理和安全计算;最后对方案的正确性与安全性进行分析并进行实验仿真。分析结果及仿真结果表明,该模型在数据量较大时具有高性能的优点,且在运算效率方面有比较大的提升。
区块链爱好者
2020-06-04 6 0
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区块链系统的实现方案普遍存在性能和容量上的缺陷,使其无法取得更广泛的普及和应用。分片被视为最有可能解决区块链瓶颈的技术,然而目前主流的实现方案普遍存在牺牲去中心化或者安全性来提升性能的问题。基于现有分片技术的研究,文中提出了基于跳跃Hash和动态权重的分片构建算法,该算法满足高效性、公平性、自适应性等特点,网络分片效率对比以太坊提升了8,分片数量动态增减时节点迁移的工作量对比以太坊降低了25;同时引入了异步共识组机制,提升了分片的交易安全性,能够有效处理跨分片交易。理论分析和实验证明,基于跳跃Hash和异步共识组的区块链动态分片模型的最大交易性能可达5000笔每秒。
区块链爱好者
2020-06-04 2 0
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车载自组织网络简称车载网是一种由车辆节点和路侧节点(基础设施)构成的自组织网络,是智能交通(Intelligent Transport System,ITS)领域的核心技术之一。区块链的分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等技术可保证车载网中的安全性、可靠性,但是区块链的强一致性和链式结构特点无法满足车载网的两个主要特性,即车辆节点快速移动性和网络不稳定性。文中重点研究区块链在车辆节点移动性和网络不稳定性条件下的节点、存储、跨链、共识等技术特性,分析存在的问题并提出解决方法,最后展望区块链在车载网中的新应用及研究方向,为今后的研究提供参考。
区块链爱好者
2020-06-04 14 0
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公有链无集中控制节点、去中心化和允许任意节点加入的特点使其拥有高效、低成本和高数据安全性的优势,但由于其允许任意节点接入,因此将增加公有链网络的脆弱性。基于Client Puzzle,提出一种节点接入控制模型CPACMClient Puzzle based Access Control Model,使新节点接入公有链前利用算力进行工作量证明,完成工作量证明后才可接入公有链。该模型在维持公有链去中心化的同时,增加了接入控制。实验证明,该模型在不影响诚实节点加入的情况下,能以较高成功率限制低诚意节点和低算力节点的加入,并且能防止节点间的伙同,防范了恶意行为,提高了公有链网络的安全性。
区块链爱好者
2020-06-04 2 0
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