基于微服务的在线租房平台的研究与实现
这是一篇关于在线租房,互信,微服务,区块链,共识算法的论文, 主要内容为近年来,房屋租赁产业蓬勃发展,但是目前各类在线租房平台依旧存在着虚假房源泛滥、中介与二房东混杂等问题,租赁双方缺乏信任。针对以上问题,本文设计实现一个基于微服务和区块链技术的在线租房系统,并对区块链共识算法做出改进。本系统主要分为三个子模块,第一个是针对房东和租客的用户模块,它包含用户注册、消息通知和管理个人信息等功能;第二个是房源模块,它主要包括发布房源、查找房源、房源展示和预约看房等功能;第三个是基于华为云区块链平台的认证模块,它将租房业务核心数据上链,通过公安局、房管局、征信中心的三方认证来确保房源与用户信息的真实性。本系统涉及的所有用户信息、房源数据和租赁合同,都以IPFS哈希值的形式存储在区块链智能合约上,保证数据的安全性和可追溯性。本系统根据不同的业务功能进行服务的拆分,应用扩展性强、耦合度低的微服务架构进行系统设计。系统采用Dubbo作为分布式服务框架,以Zoo Keeper作为注册中心来管理和调度服务,通过远程调用的方式实现服务间的通信。为了应对高并发请求,系统采用Redis缓存数据,应用Rocket MQ消息队列异步处理请求,减少数据库My SQL的压力,提升了系统的吞吐性。系统的服务端在Spring Boot和Spring MVC框架上实现,开发完成后,采用黑盒测试对系统功能进行验证。本文的区块链认证平台选用基于实用拜占庭容错(PBFT)的共识算法,并且提出了一种能够改善该共识算法可扩展性的方法。在N个节点的系统中,PBFT的通信复杂度达到O(N2),考虑到网络延迟的存在,当节点达到一定数量后,该算法的效率会迅速下降,严重制约其可扩展性。为了解决上述问题,本文提出一种基于一致性协调器的PBFT共识算法。首先,在区块链网络中选取一个主节点来执行共识算法,并与一致性协调器通信。接着,协调器会从每个节点的交易池中收集交易。然后,根据相等性对交易进行分类,仅当某些交易不相等时,协调器才会请求主节点对其中的故障交易执行共识算法。最后,协调器按时间顺序对所有达成共识的交易进行排序,并请求主节点生成一个包含所有已处理交易的新区块。实验证明,当系统节点数从4增加到80时,传统PBFT算法的交易时延增长50.29倍,引入协调器的PBFT算法交易时延的增长34.12倍,增长率仅为前者的67.8%,系统的可扩展性有明显改善。综上,本文使用微服务架构实现在线租房平台,并且改进了区块链认证模块中PBFT共识算法的可扩展性,使之能够大规模应用于本系统中。目前,本系统已在国内某互联网租房企业稳定运行近一年。
基于区块链的物联网数据存储技术的研究
这是一篇关于区块链,物联网,数据安全,去中心化,共识算法的论文, 主要内容为智能感知、无线传输技术的快速发展正推动着万物互联时代的加速到来。智能交通、智慧医疗、智慧农业等物联网应用场景下的大量数据也得到了相关企业的青睐,不同企业组织渴望借助大数据、人工智能等数据处理技术帮助企业实现智能化模式调整与结构升级。然而由于物联网数据的存储与共享大多选择借助集中式云平台,该模式下的中心数据库需要面对海量数据的维护压力,一旦遭遇中心服务器故障,数据安全将得不到保障。此外不同组织间的云数据共享缺乏统一的数据存储规范与认证方式,导致跨组织的数据协作不便,因此急需寻找一种新的解决途径。区块链具备分布式的存储架构、账本数据集体维护、去信任、数据安全加密、不可篡改等技术特点,适合用来存储不同组织节点之间的数据,保证数据安全,实现组织间数据共享。本文在深入研究区块链技术特点的基础上,针对传统物联网数据存储环节的需求痛点,设计实现了一套与Hyperledger Fabric联盟链技术结合下的物联网数据存储的系统架构,基于Spring Boot、Vue.js等框架开发了面向多个物联网组织下不同身份用户的数据存储、共享的Web应用。具体研究了以下几点内容:1、调研了国内外的物联网数据存储研究的方案与现状,从数据采集到共享各环节的安全漏洞入手,详细分析了物联网数据存储的业务需求,从需求出发制定了 Fabric区块链网络结合下的不同组织参与的物联网数据存储系统架构。2、提出并设计了集区块链节点与物联网终端为一体的智能物联网网关以解决数据源的真实性方案,并基于该网关搭建了能力受限的感知设备的数据采集与传输网络。针对传统物联网数据存储中用户知情权、参与权受限的问题,设计建立了用户与设备之间的之间联系与操作管控。为了降低不同组织间的信任成本与认证成本,采用Fabric CA统一作为不同用户身份证书的管理机构,为用户提供一个放心、安全的数据共享环境。3、针对现有Fabric网络共识部署复杂度高,且不完全去中心化的问题,在分析系统用户需求及应用场景的基础上设计了适合于物联网场景下的分布式共识节点拓扑,提高了系统的容错能力。4、设计并实现了用户账户管理、数据存储、与区块链网络交互等模块的具体功能,基于MVC的设计思想及前后端分离的开发模式完成了整个系统的部署搭建,提升了系统的灵活和易维护性。
基于一致性共识算法的区块链技术在物流信息平台的应用
这是一篇关于区块链,共识算法,Raft算法,Pbft算法的论文, 主要内容为随着时代的发展,社会对于物流货运行业的依赖程度也越来越高,而为了满足社会的需求,出现了一大批物流货运公司,他们利用更加科学的管理和更加高效的工具来提升物流货运的效率。但是相应的问题也随之出现,比如物流货运公司各自为战,形成了许多的数据孤岛;小公司没有科学的管理和要求导致服务质量和服务态度较差;缺乏有效可信的监督,发生纠纷时客户往往不占据优势等。为了解决上述问题,本文提出利用Hyperledger Fabric平台,设计并开发一款区块链物流信息平台,利用区块链优秀的不可篡改性、去中心化、开放自治性来弥补当前物流货运领域存在的不足之处。同时,共识算法作为区块链技术中最重要的技术之一,已有的流行的共识算法在面对不同环境时候的表现也不尽相同,为了使开发出的平台能够更好的适应当前阶段物流信息平台的发展和业务需求,设计出一种全新的能够适应物流货运行业的区块链共识算法。新设计的算法以Raft算法和Pbft算法为基础,通过在开始运行之前对节点进行分组,在组内使用Raft算法进行共识,同时为了确保系统具有容错能力,各个小组的领导者节点代表本组在组间使用Pbft算法进行共识。同时对Pbft算法的主节点的选择方式做出部分修改,节点的选择方式依旧使用轮循的方式进行选择,但是在进行排序的时候将排序依据由节点序号修改为小组序号。通过上述方式来解决共识算法不能很好的适应特定的系统背景和系统目标的问题。区块链物流信息平台使用Fabric作为基础平台,对区块链物流信息平台进行了角色和流程分析以及可行性分析;在确定了系统是可行的之后对系统进行结构设计、上链数据设计等,信息平台使用本文设计的共识算法进行共识,同时系统设计了简单的界面来降低使用者的学习成本。通过之上一系列的试验和研究,最终设计并实现的区块链物流信息平台能够在保证业务能够正确流转的前提下,系统的性能在节点较多时,较没有使用修改的共识算法有了巨大的进步,与Fabric内置共识算法相比也有巨大的提升,系统的整体表现和性能等指标符合预期目标。
基于区块链的安全高效政务数据共享方案
这是一篇关于区块链,身份认证,政务数据共享,软件保护扩展,共识算法的论文, 主要内容为信息时代的到来推动着数据资产的发展,加快政府部门间数据共享,建设数字服务型智慧政府是各个政府部门的共同目标。然而,由于当前政务数据被分别保管在各个部门中,共享机制不健全、数据责任归属难等原因,显著影响了政务数据共享的效率,数据难以充分共享。因此,如何确保安全高效的政务数据共享是一个关键问题。为解决这一问题,本文基于区块链主要从两方面对政务数据安全高效地共享展开研究:一方面,申请访问数据的政府部门负责人作为数据请求者需要进行身份认证,保证其身份的合法性,只有身份认证成功的数据请求者才能进行下一步的政府部门间数据共享;另一方面,提出一种新的安全政务数据共享方案,将保护数据集的挑战减少到保护数据处理的挑战。研究内容如下:(1)针对基于可信第三方的中心化身份认证方案存在着信息泄露、单点故障和密钥托管等问题,本文设计了一种基于多属性授权中心的高效身份认证方案。首先,数据请求者每个属性的私钥由对应的属性授权中心生成,数据请求者得到属性私钥后生成个人私钥。其次,提出动态密钥生成算法,结合区块链和智能合约定期更新数据请求者的密钥,防止外部攻击者窃取,保证身份认证的可追溯性并减少隐私泄露的风险。再次,将区块链和星际文件系统(Inter-Planetary File System,IPFS)结合存储数据请求者的属性字段信息,进一步降低区块链的存储成本,提高信息存储的有效性。最后,实验结果表明该身份认证方案保证了身份信息的隐私安全性,且在计算开销和通信开销方面比同类型的认证方案有更好的性能。(2)针对传统数据共享平台存在源数据泄露的问题,本文设计了一种基于区块链的安全政务数据共享方案。首先,设计共享政务数据的元数据模板,以统一标准便于其他政府部门查看。其次,将共享政务源数据改进为共享政务数据的处理结果,采用Intel软件保护扩展(Software Guard Extensions,SGX)保证源数据、数据处理过程和共享结果的安全性,政务数据处理的任务以执行智能合约的形式完成。再次,提出基于节点信誉改进的股份授权证明共识算法,设计奖惩机制动态地管理节点的信誉值以减少恶意节点的作恶概率。最后,实验结果表明以上方案保证了政务源数据的安全,提高了区块链节点参与共识的效率和积极性。
基于超级账本共识算法的研究与应用
这是一篇关于区块链,超级账本,慈善募捐,共识算法的论文, 主要内容为“施善于人”自古以来就是中华民族的优良传统之一,是中国优秀传统文化的结晶和崇高精神境界的体现,是人类文明进步的重要标志。随着互联网技术的发展和公众对慈善事业的重视,推动了我国慈善事业在各个领域的发展。但是传统慈善系统在捐款的各个环节中存在:资金使用情况不透明、善款来源不明、信息不对称、集中式服务器信息易篡改等问题。而区块链技术的去中心化、匿名性、可追溯性等特性可为慈善募捐系统解决这些痛点问题,提供了全新的解决方案。通过阅读相关文献,分析慈善事业和区块链技术在国内外的研究现状并对比不同区块链技术,本文选择联盟链的代表之一:Hyperledger Fabric作为课题的研究对象,将Fabric技术与慈善募捐系统相结合,提高慈善机构的透明度和公信力,帮助慈善机构进行信用重建。本文主要工作内容如下:(1)目前Fabric排序服务采用Raft共识算法,针对Raft共识算法中的拜占庭问题,本文通过研究分析PBFT与Raft两种具有代表性共识算法,将其优势相结合,在Raft基础上引入节点通信机制,并应用Schnorr聚合签名与验证机制,设计与实现适用于联盟链的SRaft算法。并从理论推导和仿真实验两方面证明SRaft算法通过多次通信与签名机制能够容忍部分拜占庭节点,使系统具有较高的灵活性与可扩展性。(2)设计与实现基于Fabric区块链的慈善募捐系统。针对具体业务场景,详细分析系统需求和功能,并设计系统整体架构。结合区块链系统体系结构,搭建与使用Fabric区块链平台实现慈善募捐系统的核心功能,并详细展示身份管理、项目管理和后台管理的页面。最后,对系统进行全面的功能和性能测试,验证系统的可靠性和稳定性,以确保系统能够成功实现预期设计。
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