区块链信息安全关键技术研究

【摘要】：区块链是密码学、分布式最终共识机制、P2P传输等不同技术的交叉融合,以其去中心化的特征,创造了一个不可篡改的链状可信环境,受到了当前金融、法律、物联网等不同行业的广泛关注。区块链技术已经成为当下研究的热点话题,而如何在项目实际应用中提升区块链的安全性和效率则是目前亟需解决的难题。针对以上问题,本文将区块链底层架构中不同层级作为研究对象,对其中共识机制和智能合约中关键点进行全面分析;并结合冗余机制和动态积分对PBFT协议进行深入研究,提出一种改进的PBFT共识算法,对该算法进行仿真实验进行验证。本文的主要研究内容如下:(1)研究分析区块链底层架构,对现有区块链架构平台从访问权限、出块奖励、合约脚本等方面进行对比,梳理总结其中所涉及的关键技术。对区块链当前智能合约应用原理深入研究,总结智能合约存在的安全隐患。(2)研究分析区块链不同共识机制的原理和特性。对Po W、Po S、DPo S等典型共识机制和衍生相关协议,分析其优势和缺陷,为联盟链共识机制的改进提供理论依据。(3)针对PBFT共识与区块链中联盟链直接结合存在着效率低,拓展性不足、通信量大等问题进行深入研究。将PBFT共识协议与区块链联盟链节点需满足准入资格审核的特性结合,通过设定验证证书、密码冗余机制进行改进。根据节点在周期内达成共识时的表现,创建一个节点积分评价标准,按照初始状态节点的证书或者密码的冗余值、存在周期以及当轮是否达成共识的情况进行积分动态评估,将联盟链中的节点按照积分进行分类。将表现良好的节点分类到当轮的共识节点,降低出现恶意节点的概率,减少共识更换视图和节点的频率,使系统更加稳定。对改进的PBFT协议进行仿真实验,根据节点的不同数量和表现,调整动态积分的参数,按照积分对共识节点进行分类。改进后的PBFT算法,信誉度PBFT算法以及传统PBFT算法之间的性能差异,随着节点数的增加,改进的PBFT算法在性能效率上有一定提高。