区块链研究论文集【21】

ezpod 2020-05-22

函数 汇编 Blog 论文 区块链

区块链作为一种崭新的、颠覆性的技术,是国内外活跃的研究领域和毕业设计选题方向。本文列出最新的一组区块链方面的论文,希望可以对选择区块链毕业设计的同学们有所帮助,这是汇智网编辑整理的区块链毕业设计论文系列中的第21篇。

区块链开发教程链接: 以太坊 | 比特币 | EOS | Tendermint | Hyperledger Fabric | Omni/USDT | Ripple

本文整理了最新的可用于区块链毕业设计的参考论文,如果需要访问区块链毕业设计必读论文系列的最新文章,可以持续关注我们的博客,或加入QQ群:532241998

1、Tree-Chain:适合IoT应用的轻量级共识算法

区块链已经在包括IoT在内的非金融领域受到大量关注,这主要是由于其具有去中心化、安全、可审计以及匿名性。大部分传统的区块链都依赖于高成本的共识算法,因此吞吐量有限,并且交易延迟很大。论文提出了tree-chain,一个可伸缩的快速区块链:

在这里插入图片描述

tree-chain在验证节点引入了两级随机化:

  • 在交易层,基于哈希函数结果(共识代码)随机选择每个交易的验证节点
  • 在区块链层基于验证节点公钥随机分配共识代码

tree-chain还引入了平行链分支,每个验证节点都将交易提交到单独的账本。

实现结果表明tree-chain可以在资源有限的设备上运行,并且处理开销小,可以实现接近实时的交易结算。

论文PDF下载:Tree-Chain: A Fast Lightweight Consensus Algorithm for IoT Applications

2、EthScope:以太坊恶意智能合约分析框架

作为代表性的区块链平台之一,以太坊已经吸引了大量攻击。由于潜在的财产损失风险,因此对检测恶意智能合约并理解其行为存在着迫切的需求。虽然已经有多个系统可以用于智能合约的分析,但现有方案并不能有效分析大量交易并通过重新执行合约来审视恶意行为。

论文提出了一种以交易为中心的安全分析框架,可以利用分析脚本快速从大量交易中 定位可疑行为。论文给出了系统设计,解决了三个工程问题,即不完整状态、可伸缩性和可扩展性。我们实现了原型系统EthScope来解决这些问题,使用数据聚合器来采集并恢复关键的区块链状态,使用重放引擎来重放任意数量的交易,使用监视框架来为分析人员提供用于动态分析智能合约和恶意交易执行的接口:

在这里插入图片描述
通过六种类型的攻击模拟,展示了论文提出的系统的有效性,性能评估表明论文系统能够对超过800万的可疑交易进行大规模分析,并且比Geth提供的jstracer性能提高200~300倍。

论文PDF下载:EthScope: A Transaction-centric Security Analytics Framework to Detect Malicious Smart Contracts on Ethereum

3、工业应用的区块链架构

区块链以及运行在区块链上的智能合约,越来越多的应用在那些需要信任和强身份验证的领域。本论文比较了公有链和许可链在工业领域中的应用,我们提出了基于以太坊实现去中心化应用的完整的原创方案,其中包括一组运行区块链的验证节点,使用PoA共识协议,并且包含一个区块链浏览器用于检查区块链状态以及智能合约的源码,最新区块的哈希摘要被写入公共区块链以保证不可篡改。由验证节点负责授权交易的发送:

在这里插入图片描述

总体来讲,论文方案与公链具有等同的透明度和不可篡改性,同时避免了公链的缺点。

论文PDF下载:A Blockchain Architecture for Industrial Applications

4、不牺牲去中心化和安全性和区块链扩容方案

公链应该能够根据节点数量和交易负载自动扩容。虽然已经有大量的研究和实验,但目前所有已知的方法都是折衷:通过牺牲安全性或去中心化来实现伸缩性。实际上区块链可伸缩性的三难困境已经非正式的提出了,即无法同时实现伸缩性、安全性和去中心化的改善。

在这里插入图片描述

我们提出了一种新的区块链架构,可以实现任意高的交易吞吐量,只需要提供相应比例的节点即可。在此扩容过程中,并不需要损失安全性或去中心化。就我们了解这是第一次提出类似的结构,目前的结论还只是理论性的,我们相信这一理论可以激发实际的应用。

论文PDF下载:Scaling Blockchains Without Giving up Decentralization and Security

5、第二层原子化块链函数调用

第二层原子化跨链函数调用协议支持跨多个以太坊区块链的组合编程,它支持合约间和区块链之间的同步、原子化函数调用:如果其中一部分失败,那么整个函数调用图都会回滚。唯一现存的跨链函数调用协议是区块链的第一层协议,但这需要修改区块链的客户端软件,但在区块链第二层操作则没有这一限制。

在这里插入图片描述

论文提出的协议提供了初始安全性和活性分析,并给出了使用这一协议与使用非原子化
区块链交易的开销比较。协议的原子化行为是通过额外的交易实现的。如果没有状态更新,
那么需要根链上的3个交易加分支链上的1个交易;如果由状态更新,那么需要根链上的
2个交易加分支链上的1个交易。

论文PDF下载:Layer 2 Atomic Cross-Blockchain Function Calls

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