YAC: BFT Consensus Algorithm for Blockchain
在异步接收事件并受到拜占庭故障影响的去中心化系统中，共识是许多现实应用程序的常见问题。去中心化系统的进步，如分布式账本（即，区块链）技术，只会增加在去中心化系统中找到状态机复制共识的性能和安全解决方案的重要性。YAC是一种实用的分散式共识算法，它解决了经典拜占庭容错共识算法中存在的消息传递效率低和强领导者等问题。该算法是开源的，目前用于为Hyperledger Iroha区块链项目提供拜占庭容错共识。我们提供了安全性和活性的证明，以及实证结果表明，我们的算法可以扩展到几十个验证同行。
2018-09-03 cs.DC
BlockDFL: A Blockchain-based Fully Decentralized Peer-to-Peer Federated Learning Framework
针对P2P联邦学习中的投毒、泄露与高通信开销问题，提出基于区块链、PBFT投票、两层评分和梯度压缩的BlockDFL框架，在40%恶意节点下仍保持准确率。
2024-01-24 cs.DC
GoHammer Blockchain Performance Test Tool
去中心化服务越来越多地被开发，其去中心化应用程序也越来越多地被开发，但其性能指标没有得到足够的测试。应该测试区块链网络可以支持的交易总数，以及选择不同共识协议、使用不同区块间隔和区块大小的性能影响。有一些区块链性能工具，但大多数都是为特定的区块链框架构建的，需要复杂的配置。GoHammer工具旨在为以太坊/Quorum区块链框架提供一个易于使用，灵活的测试工具。将测试每秒事务处理（TPS）值和几个性能指标。该工具也是可以与Tubu-io集成的一系列工具的一部分。该工具将有助于开发更有效的分散系统，并将降低开发分散应用项目的成本。
2021-04-26 cs.DC
Decentralized Federated Learning Based on Committees and Blockchain
机器学习算法无疑是近年来最流行的算法之一，神经网络也展示了前所未有的精度。在日常生活中，不同的社区可能有不同的用户特征，这也意味着训练一个强模型需要不同社区的联合，因此隐私问题亟待解决。联邦学习是一种流行的隐私解决方案，每个社区不需要暴露特定的数据，只需要将子模型上传到协调服务器就可以训练更强大的模型。但是，联邦学习也存在一些问题，如协调服务器的安全性和公平性问题。这个问题的一个行之有效的解决方案是联邦学习的分散实现。本文应用区块链、共识算法等去中心化工具，设计了一个支持联盟环境下联邦学习去中心化运行的支持系统，涉及激励、安全、公平等问题的探索。最后，我们通过实验验证了我们的系统的性能，联邦学习的效果，和隐私保护的可用性。
2022-05-23 cs.DC
A Topos-Theoretic Interpretation of Blockchain Systems: Sheaves of Consensus and the Logic of Decentralized Truth
本文提出用拓扑论（层范畴理论）作为区块链系统的数学语言，将共识过程建模为局部一致性到全局真理的构造，超越传统有限状态机模型。
2026-06-19 cs.DC
A Blockchain-based Decentralized Self-balancing Architecture for the Web of Things
边缘计算是一种分布式计算范例，其依赖于网络中的终端设备的计算资源来带来诸如低带宽利用率、响应性、可扩展性和隐私保护等益处。应用范围从大规模传感器网络到物联网，涉及多个领域（农业，供应链，医学）。. . ).然而，由于边缘设备的容量有限，资源使用优化是一个挑战，通常以集中的方式处理，这仍然是一个重要的限制。在本文中，我们提出了一种分散的方法，该方法依赖于区块链和共识算法的组合来监控网络资源，并在必要时在运行时迁移应用程序。我们将我们的解决方案集成到一个应用程序容器平台中，从而提供了一个能够进行通用计算的边缘架构。我们通过在国家文化遗产建筑中实施概念验证来验证和评估我们的解决方案。
2019-04-21 cs.DC
Proposal for a fully decentralized blockchain and proof-of-work algorithm for solving NP-complete problems
我们提出了一个工作量证明算法，奖励区块链矿工使用计算资源解决NP完全难题。由此产生的区块链将公开存储和改进现实世界应用程序问题的解决方案，同时保持安全且功能齐全的交易分类账。
2017-09-02 cs.CR cs.DC
Compress-Store on Blockchain: A Decentralized Data Processing and Immutable Storage for Multimedia Streaming
数据存储的去中心化对于基于区块链的解决方案来说是一个具有挑战性的问题，因为区块大小对可扩展性起着关键作用。此外，多媒体数据的特定需求要求区块链技术内部进行各种更改。考虑到安全多媒体流的最流行的应用之一，即，视频监控，目前尚不清楚如何明智地编码激励，不变性和压缩到一个可行的生态系统。在这项研究中，我们提供了一个真正的计划，实现这种编码的视频监控应用程序。所提出的方案提供了一种新的集成数据压缩，不可变的链下数据存储使用一种新的共识协议，即工作证明存储（PoWS），以便使网络的矿工节点能够执行完全有用的工作。提出的想法是实现基于区块链的环境在视频存储业务中更绿色应用的第一步，该业务可以有效地利用系统资源。
2022-03-12 cs.DC
HyperProv: Decentralized Resilient Data Provenance at the Edge with Blockchains
数据来源和谱系对于确保研究和应用中信息的完整性和可重复性至关重要。这对于分布式场景尤其具有挑战性，在分布式场景中，数据可能来自分散的来源，而没有单个可信实体的任何中央控制。我们介绍了HyperProv，一个基于许可区块链Hyperledger Fabric（HLF）的数据来源通用框架，据我们所知，这是第一个移植到基于ARM的设备（如Raspberry Pi（RPi））的系统。HyperProv通过一组使用智能合约的内置查询来跟踪元数据，操作历史和数据沿袭，从而实现对出处数据的轻量级检索。HyperProv通过NodeJS客户端库提供方便的集成，还包括通过SSH文件系统的链下存储。我们评估了HyperProv在x86-64机器上的性能、吞吐量、资源消耗和能效，以及在边缘物联网用例的RPi设备上的性能。
2019-10-13 cs.DC
BlendSM-DDM: BLockchain-ENabled Secure Microservices for Decentralized Data Marketplaces
为了促进物联网（IoT）在智能社区和智能城市中的优势，最近提出了一种称为智能物联网集成器（I3）的实时数据市场中间件平台。在通过市场促进设备所有者和第三方应用程序之间轻松交换实时物联网数据流的同时，I3目前是一个单一社区的单片集中式平台。虽然面向服务的架构（SOA）已经在物联网和网络物理系统（CPS）中被广泛采用，但是对于单一架构来说，难以为大量分布式物联网设备和不同应用供应商提供可伸缩、互操作和可扩展的服务。传统的安全解决方案依赖于集中的权威机构，这可能是性能瓶颈或容易出现单点故障。受容器化微服务和区块链技术的启发，本文提出了一种Blockchain-Enabled Secure Microservices for Decentralized Data Marketplaces（BlendSM-DDM）。在许可的区块链网络中，引入了基于微服务的安全机制，以保护市场参与者之间的数据交换和支付。BlendSM-DDM能够为数据市场提供分散，可扩展和可审计的数据交换。
2019-09-21 cs.DC
Decentralized Healthcare Systems with Federated Learning and Blockchain
本文针对医疗数据因隐私限制难以共享的问题，回顾了整合区块链与联邦学习构建去中心化医疗系统以实现医疗记录安全共享的最新研究进展。
2023-06-24 cs.DC
VDKMS: Vehicular Decentralized Key Management System for Cellular Vehicular-to-Everything Networks, A Blockchain-Based Approach
针对蜂窝 V2X 网络的密钥管理与隐私安全问题，提出基于区块链、SSI 和 DID 的去中心化 VDKMS，并评估其架构、性能、安全性、兼容性及应用潜力。
2023-10-18 cs.DC
DeLottery: A Novel Decentralized Lottery System Based on Blockchain Technology
在本文中，我们设计了DeLottery，一个基于区块链技术和智能合约的去中心化彩票系统。彩票是几个世纪以来的一种经典的娱乐和慈善形式。面对彩票与信息技术结合的瓶颈，我们将智能合约和区块链应用于彩票行业的去中心化，智能化和安全的系统。此外，我们还受到RANDAO算法的启发，RANDAO是区块链场景中一种出色的随机数生成方式。详细介绍了该系统的组成和功能。我们在区块链网络中实现了DeLottery，并展示了所提出的彩票系统的运行过程和安全性。
2019-11-06 cs.CR cs.DC
Smart Red Belly Blockchain: Enhanced Transaction Management for Decentralized Applications
本文针对去中心化应用区块链的交易管理瓶颈，提出交易验证缩减与逐子块存储优化，并基于 SRBB VM 构建 Smart Red Belly Blockchain，在跨五大洲200节点实验中最高达4000 TPS。
2025-01-04 cs.DC
Leveraging Public-Private Blockchain Interoperability for Closed Consortium Interfacing
随着私有区块链平台的日益普及，在贸易、金融、物流等各个领域运营的财团，正在变得普遍。尽管拥有支持透明性和分布式控制的完全去中心化架构的优势，但现有的私有区块链将数据、资产和流程限制在其封闭边界内，这限制了向最终消费者提供安全和可验证的服务。因此，诸如具有多个卖家的电子商务或具有云服务提供商集合的云联盟等平台不能与现有的区块链平台一起分散。本文提出了一种分散的网关架构，通过互操作利用公共和私有区块链平台的独特组合，将私有区块链与最终用户连接起来。通过去中心化云联合的用例，我们证明了解决方案的可行性。我们使用以太坊和Hyperledger Fabric与三个服务提供商进行的测试床实现表明，这样的联盟可以在可接受的响应延迟内运行，同时可以扩展到每秒64个并行请求，用于云基础设施配置。对Mininet仿真平台的进一步分析表明，随着参与服务提供商数量的增加，该平台可以很好地扩展，对延迟的影响最小。
2021-04-20 cs.DC
Decentralized Cross-Blockchain Asset Transfers
今天，存在几种跨区块链资产转移的解决方案。然而，这些解决方案要么是针对特定资产量身定制的，要么忽视了防止资产在运输过程中丢失的最终性保证。在本文中，我们提出了一个跨区块链的资产转移协议，该协议支持任意资产，并符合最终性要求。在区块链之间自由转移资产的能力可以增加交易吞吐量，并通过允许开发人员设计利用多个区块链的容量和功能的数字资产，为开发人员提供更大的灵活性。
2021-10-10 cs.CR cs.DC
Blade: A Blockchain-supported Architecture for Decentralized Services
去中心化的服务和应用程序为其用户提供了许多优势，例如改善隐私，控制和独立于第三方。无论如何，去中心化是以某些缺点为代价的，例如增加应用程序复杂性或通信开销。这将促进分散式服务和应用程序的开发和部署。在本文中，我们介绍了刀片，一个软件平台，旨在通过实现可重用的解决方案，为开发人员在设计分散式服务架构时面临的经常性挑战，减轻分散式服务的开发，部署和管理工作。这包括用于例如身份管理、访问控制、请求处理、真实性和完整性验证、发现或路由的功能。刀片服务器在刀片服务器实例中实现了所有这些功能，该实例可以部署在轻量级设备上，例如NAS，Raspberry Pi或家中的路由器。这允许没有专业知识的用户使用现有硬件运行刀片实例，开销很小。Blade支持多种语言的Blade模块，这些模块可以实现扩展功能，例如去中心化应用程序的接口、前端和业务逻辑，例如去中心化即时消息服务或在线社交网络。基于Oracle GraalVM，刀片模块可以用各种程序设计语言实现，并利用刀片服务器实例提供的功能。刀片模块发布在基于以太坊的去中心化市场中，可以通过刀片实例直接安装。
2022-07-29 cs.DC
Data Storage in the Decentralized World: Blockchain and Derivatives
我们已经进入了一个去中心化解决方案的重要性变得更加明显的时代。区块链技术及其衍生物是分布式账本技术，用于在网络的对等点之间保存数据注册表。该分类账在连续的循环加密链中得到保护。比特币加密货币的成功证明，区块链技术及其衍生品可以用来消除中介机构，为网络空间提供安全。然而，在区块链技术的实施中存在一些挑战。本章首先解释区块链技术的概念以及我们可以存储在其中的数据。区块链的主要优势是它提供的安全服务。本节继续描述这些服务。区块链的挑战;描述了量子计算时代的区块链异常、能耗、速度、可扩展性、互操作性、隐私和密码学。这些挑战的选择解决方案。区块链的显着衍生物，使用不同的解决方案（有向无环图，分布式哈希表，八卦共识协议）来解决其中的一些挑战。然后解释了区块链中的数据存储和不断发展的数据解决方案。给出了分散式解决方案与集中式数据库系统的比较。提出了一种多平台可互操作的可扩展体系结构（MPISA）。在结论中，我们包括了去中心化世界中数据存储的演变假设。
2020-12-18 cs.CR cs.DC
Decentralized Applications: The Blockchain-Empowered Software System
区块链技术在学术界和资本市场都引起了极大的关注。然而，对数千种可用加密货币的压倒性猜测和众多的首次代币发行（ICO）骗局也带来了关于这一新兴技术的臭名昭着的辩论。本文追溯了区块链系统的发展，以揭示去中心化应用程序（dApps）的重要性和区块链的未来价值。我们调查了最先进的dApp，并讨论了区块链开发的方向，以满足dApp的理想特性。读者将获得dApp研究的概述，并熟悉区块链的最新发展。
2018-10-12 cs.CR cs.CY cs.DC
Blockchain Based Decentralized Replay Attack Detection for Large Scale Power Systems
大规模电力系统由区域公用设施组成，这些设施具有实时的流式传输传感器读数的资产。为了检测网络攻击，需要以集中的方式分析全球采集的实时的传感器数据。然而，由于业务上的限制，这种集中的分享机制成了一个主要障碍。在本文中，我们提出了一个基于区块链的去中心化框架，用于检测具有传感器数据完全隐私的协调重放攻击。我们开发了一种贝叶斯推理机制，采用本地报告的攻击概率，为区块链框架量身定制。我们将我们的框架与基于广播八卦框架的传统分散算法进行了理论和经验上的比较。在私有以太坊区块链上的实验的帮助下，我们表明我们的方法实现了良好的检测质量，并且在准确性，及时性和可扩展性方面显著优于八卦驱动的方法。
2021-10-04 cs.DC cs.MA
CollaChain: A BFT Collaborative Middleware for Decentralized Applications
共享经济正在集中服务，导致互联网的滥用。我们可以列出数据黑客，全球中断甚至使用数据来操纵其所有者所造成的日益严重的损害。不幸的是，没有分散的网络，用户可以以安全的方式进行点对点交互。区块链激励参与者单独验证每一笔交易，并将他们的区块强加给网络。因此，智能合约请求的验证是计算密集型的，而关于唯一状态的协议并没有充分利用网络。在本文中，我们提出了Collachain，这是一种新的拜占庭容错区块链，与利用协作的最大DApps生态系统兼容。首先，执行智能合约的参与者合作验证交易，从而将现代区块链所需的验证数量减半（例如，Ethereum、Libra）。第二，共识的参与者合作将他们的区块提案组合成一个超级区块，从而随着系统增长到数百个节点而提高吞吐量。此外，Collachain为用户提供了在不下载区块链的情况下安全交互的可能性，因此允许通过移动设备进行交互。Collachain在性能上优于Concord和Quorum区块链，在Twitter DApp（去中心化应用程序）工作负载下，其吞吐量峰值为4500 TPS。最后，我们展示了Collachain的可扩展性部署在200个节点位于5大洲的10个国家。
2022-03-23 cs.DC
Operations Smart Contract to Realize Decentralized System Operations Workflow for Consortium Blockchain
企业已经注意到像Hyperledger Fabric这样的联盟区块链，这是最有前途的平台之一，可以在不依赖任何特定组织的情况下进行有效的分散交易。基于区块链的联盟系统通常将在多个组织中构建。在这种基于区块链的系统中，以分散的方式跨多个组织的系统操作对于保持引入联盟区块链的价值至关重要。随着联盟区块链的发展，去中心化的系统操作最近变得越来越现实。例如，Hyperledger Fabric v2.x的发布，其中区块链网络的各个操作任务，例如通道（Fabric的子网络）配置更改的命令执行和链码（Fabric的智能合约）的升级，可以以分散的方式部分执行。然而，操作工作流还包括预先共享、协调和预先同意操作信息（例如，配置参数），之后可以进行操作执行，并且该之前的过程依赖于昂贵的手动任务。为了实现基于联盟区块链的系统的高效去中心化运营工作流，我们提出了一种去中心化的组织间运营方法，我们称之为运营智能合约（OpsSC），它将运营工作流定义为智能合约。此外，我们使用Hyperledger Fabric v2.x设计和实现了用于区块链网络运营的OpsSC。本文介绍了运营渠道和链码的OpsSC，这对于管理区块链网络至关重要，通过澄清这些操作的详细工作流程。OpsSC的实现已经开源，并注册为Hyperledger Labs项目之一。
2022-05-10 cs.CR cs.DC cs.SE
Smart Grid Management using Blockchain: Future Scenarios and Challenges
能源系统的分散管理和协调是新兴趋势，物联网和区块链的采用为更安全，更有弹性和更有效的能源分配提供了新的机会。尽管分布式账本技术在能源领域的应用前景广阔，但分散式智能电网管理解决方案的开发仍处于早期阶段。在本文中，我们定义了一个基于区块链的智能电网管理平台的分层架构，该平台具有能源数据计量和防篡改注册，通过智能合约执行业务，以及基于Oracle的高计算服务集成，支持未来电网管理方案的实施。从使用拟议的区块链平台及其相关挑战的实施角度讨论了三种这样的场景：点对点能源交易，分散管理，以及能源灵活性的聚合和面向社区的虚拟电厂的运营。
2020-12-11 cs.DC
Crowdsourcing Work as Mining: A Decentralized Computation and Storage Paradigm
工作量证明（PoW）共识机制在当前的区块链系统中很流行，这导致人们越来越担心由于大量无意义的计算而造成的巨大能量浪费。为了解决这个问题，我们提出了一种新颖的节能区块链系统CrowdMine，它利用有用的众包计算来实现分散的共识。CrowdMine解决用户提出的计算任务，并利用任务求解过程中的计算来保护分散的链上存储。通过我们设计的“众包工作证明”（PoCW）协议，我们的系统为在无信任和分散的环境中进行计算和存储提供了一个有效的范例。我们进一步表明，该系统可以抵御区块链上的潜在攻击，包括短期51\%攻击，问题构造攻击和解决方案窃取攻击。我们还实现了40个分布式节点的系统，以证明其性能和鲁棒性。据我们所知，这是第一个支持去中心化的有用工作证明（PoUW）的系统，其中一般用户提出的任务发布在无许可和无信任的网络中。
2022-11-12 cs.DC
Utilizing Parallelism in Smart Contracts on Decentralized Blockchains by Taming Application-Inherent Conflicts
由于共识协议本身的瓶颈，传统的公共区块链系统通常具有非常有限的交易吞吐量。随着共识技术的最新进展，性能限制已经大大提高，通常达到每秒数千笔交易。这样一来，事务执行就成了一个新的性能瓶颈。利用事务执行中的并行性是解决此问题并进一步提高事务吞吐量的一种明确而直接的方法。尽管最近的一些文献引入了并发控制机制来并行执行智能合约交易，但它们所能实现的加速效果远不理想。主要原因是，所提出的并行执行机制不能有效地处理许多区块链应用程序中固有的冲突。在这项工作中，我们深入研究了以太坊中的历史交易执行痕迹。我们观察到，应用程序固有的冲突是限制可利用的并行执行过程中的主要因素。我们建议使用分区计数器和特殊的交换指令，打破应用程序的冲突链，以最大限度地提高潜在的加速比。当我们评估可实现的最大并行加速比时，这些技术将此限制加倍，与串行执行相比，总体加速比为18倍，从而接近最佳值。我们还提出了OCC-DA，一种具有确定性中止的乐观并发控制调度器，这使得在公共区块链设置中使用OCC调度成为可能。
2022-02-10 cs.DC
A Blockchain-based Decentralized Data Sharing Infrastructure for Off-grid Networking
离网网络是最近出现的一种解决方案，用于连接未连接的网络或为可能不受信任的参与者的网络提供替代服务。然而，目前使用的系统由于其集中化的性质而表现出局限性，因此证明不足以确保信任。区块链技术可以成为在这种网络中实现信任和透明度的工具。在本文中，我们介绍了一个平台，安全和隐私尊重分散的数据共享之间的不可信的参与者在离网网络。所提出的架构通过将现有的区块链框架（Hyperledger Fabric，Indy，Aries）与离网网络设备和分布式文件系统集成来实现这一目标。我们评估所提出的平台，通过实验，并显示其吞吐量和延迟的结果，这表明其足够的性能支持离网分散的应用程序。
2020-07-08 cs.DC cs.SI
BMS: Secure Decentralized Reconfiguration for Blockchain and BFT Systems
长寿命区块链和拜占庭容错（BFT）系统的重新配置带来了根本的安全挑战。在最先进的权益证明（PoS）区块链的情况下，权益重新配置允许所谓的远程攻击，这可能导致分叉。类似地，通常基于BFT的许可区块链系统在内部重新配置，这使得它们容易受到类似的“我仍然在这里工作”攻击。在这项工作中，我们提出了BMS（区块链/BFT会员服务），为BFT和区块链系统提供安全和动态的重新配置服务，防止远程和类似的攻击。特别是：（1）我们为许可区块链提出了一个根BMS，作为以太坊智能合约实现，并评估了它对最近提出的Mir-BFT协议的重新配置，（2）我们讨论了我们的BMS如何扩展到PoS区块链，以及它如何将PoS股权解除绑定时间从几周/几个月减少到几分钟，（3）我们讨论了BMS对分层部署以及多个根BMS的可能扩展。
2021-09-08 cs.CR cs.DC
SurferMonkey: A Decentralized Anonymous Blockchain Intercommunication System via Zero Knowledge Proofs
区块链互通系统使区块链之间的消息交换成为可能。这种互操作性促进了创新，释放了流动性和对资产的访问。然而，区块链是孤立的系统，最初并不是为互操作性而设计的。这使得跨链通信，或简称桥梁，本质上是不安全的。更确切地说，跨链系统面临着自私理性参与者的安全挑战，例如最大可提取价值（MEV）和审查。我们建议使用跨链通信的零知识证明（ZKP）来解决这些挑战。保护跨链通信比保护单链事件要复杂得多，因为这样的系统必须针对链上和链下分析来保护用户安全。为了实现这一目标，我们提出了以下两个贡献：DACT协议和支持DACT协议的SurferMonkey基础设施。DACT协议是一个全球解决方案，用于解决不可知区块链相互通信的匿名性和安全性挑战。由于使用ZKP，DACT中断了链上和链下分析。SurferMonkey是一个去中心化的基础设施，在实践中实现了DACT。由于SurferMonkey工作在区块链应用层，因此任何去中心化应用程序（dApp）都可以使用SurferMonkey向另一个区块链上的dApp发送任何类型的消息。使用SurferMonkey，用户既不会被审查，也不会暴露于MEV。通过应用去中心化的主动安全，我们获得了对自私理性参与者的弹性，并提高了对网络攻击的安全标准。我们已经通过逆向工程Tornado Cash和应用IDEN 3 ZKP电路实现了SurferMonkey的概念验证。SurferM…
2022-10-24 cs.CR cs.DC
SPDL: Blockchain-secured and Privacy-preserving Decentralized Learning
分散式学习涉及在远程移动设备、边缘服务器或云服务器上训练机器学习模型，同时保持数据本地化。尽管许多研究已经表明了保护隐私、提高训练性能或引入拜占庭弹性的可行性，但没有一个研究同时考虑了所有这些因素。因此，我们面临以下问题：\textit{how can we efficiently coordinate the decentralized learning process while simultaneously maintaining learning security and data privacy?}为了解决这个问题，在本文中，我们提出了SPDL，一个区块链安全和隐私保护的分散学习方案。SPDL将区块链、拜占庭容错（BFT）共识、BFT约束聚合规则（GAR）和差分隐私无缝集成到一个系统中，确保高效的机器学习，同时保持数据隐私、拜占庭容错、透明度和可追溯性。为了验证我们的计划，我们提供了严格的分析收敛性和遗憾的存在拜占庭节点。我们还建立了一个SPDL原型，并进行了广泛的实验，以证明SPDL是有效的，高效的强大的安全性和隐私保证。
2022-01-06 cs.CR cs.DC
Blockchain-based Decentralized Identity Management for Healthcare Systems
针对传统中心化医疗身份管理的单点故障与隐私风险，本文提出基于Hyperledger Indy和Aries的许可链去中心化身份管理系统BDIMHS，利用零知识证明等技术提升了数据安全性与患者自主权。
2023-07-30 cs.CR cs.DC
GFL: A Decentralized Federated Learning Framework Based On Blockchain
Polytechnic Institute, Zhejiang University（浙江大学理工学院）；School of Software Technology, Zhejiang University（浙江大学软件学院）；College of Computer Science and Technology, Zhejiang University（浙江大学计算机科学与技术学院）；School of Public Affairs, Zhejiang University（浙江大学公共管理学院）
联邦学习（FL）是一个快速发展的领域，已经提出了许多集中式和分散式的FL框架。然而，如何提高FL框架的通信性能，保持FL框架在恶意节点攻击下的安全性和鲁棒性，是当前FL框架面临的一大挑战。在本文中，我们提出了银河联邦学习框架（GFL），一个基于区块链的去中心化FL框架。GFL引入了一致性哈希算法来提高通信性能，并提出了一种新的环形分散FL算法（RDFL）来提高分散FL的性能和带宽利用率。此外，GFL引入星际文件系统（IPFS）和区块链，进一步提升通信效率和FL安全性。实验结果表明，GFL在恶意节点和非独立同分布（Non-IID）数据集的数据投毒下，提高了通信性能和分散FL性能.
2021-04-13 cs.CR cs.DC cs.LG
DBNode: A Decentralized Storage System for Big Data Storage in Consortium Blockchains
本文针对联盟区块链大数据存储负担问题，提出面向Hyperledger Fabric的去中心化存储系统DBNode，通过纠删码分块与层次化组织、两层哈希槽与镜像策略以及智能合约访问控制，实现高效、高可用且受控的数据存储。
2024-09-30 cs.CR cs.DC
An Empirical Study of Blockchain-based Decentralized Applications
去中心化应用（Dapp）是指由多个用户通过去中心化网络执行的应用。近年来，dapp的数量保持快速增长，主要是由于区块链技术的普及。尽管dapps作为一种典型的应用程序类型越来越重要，被认为可以促进区块链的采用，但人们对dapps在实践中的使用方式和效果知之甚少。此外，关于传统应用程序是否以及如何转换为dapp的深入知识还没有。为了弥合知识差距，本文对从三个流行的开放式Dapp市场收集的734个Dapp的广泛数据集进行了全面的实证研究，即，以太坊，dapp的状态和DAppRadar。我们分析了dapp的流行程度，并总结了dapp中智能合约的组织模式。基于这些发现，我们得出了一些启示，以帮助dapp开发者和用户更好地理解和部署dapp。
2019-02-13 cs.CR cs.DC
Tubu-io Decentralized Application Development & Test Workbench
分散的服务正在日益发展，并正在试验在不同领域适当使用这些服务。自治代码，也称为智能合约，可以使用集成开发环境（IDE）开发。然而，这些工具缺乏实时环境测试。底层的区块链技术也在不断发展，要抓住所有的发展并不容易。需要一个易于使用的界面，开发人员可以看到他们的代码的结果。Tubu-io分散式应用程序开发工作台的开发是为了让程序员在区块链网络上部署智能合约并轻松与它们交互。它还可以用于在区块链测试平台上为初级区块链开发人员教授去中心化应用程序编程。最后，它将减少开发时间和开发分散应用程序项目的成本。
2021-03-20 cs.DC cs.SE
Blockchain based trust & authentication for decentralized sensor networks
传感器网络和无线传感器网络（WSN）是物联网发展的关键组成部分。这些网络受到两种约束。通过可变性和进化性以及诸如能量消耗、计算复杂性或存储器使用的约束节点资源来表示适应性。在这种情况下，现有的协议和模型都不允许可靠的对等身份验证和信任级别管理。在虚拟经济交易领域，比特币提出了一种新的去中心化和进化的方式，通过区块链来建模和确认对等网络中的信任和数据有效性。提出了一种基于区块链技术的传感器网络安全模型及其协议，以保证传感器网络从生命周期的开始到结束，加密认证数据的有效性和完整性，并关联节点的信任级别。
2017-06-06 cs.CR cs.DC
Towards Secure Decentralized Applications and Consensus Protocols in Blockchains (on Selfish Mining, Undercutting Attacks, DAG-Based Blockchains, E-Voting, Cryptocurrency Wallets, Secure-Logging, and CBDC)
本文研究了区块链和去中心化应用的安全性问题，提出安全参考架构、共识安全、钱包安全、e-投票协议及安全日志记录改进方案，提升区块链系统的整体安全性。
2025-12-15 cs.CR cs.DC cs.GT
Reliable, Fair and Decentralized Marketplace for Content Sharing Using Blockchain
Youtube和Vimeo等内容共享平台已经推广了按次付费模式，让艺术家将他们的内容货币化。然而，艺术家仍然受到控制内容列表和广告的集中式平台的支配，在观看次数或收入方面几乎没有透明度和公平性。另一方面，消费者远离出版商，无法验证内容的原创性。在本文中，我们开发了一个可靠和公平的内容共享平台，而无需中央服务器。该平台被构建为一个分散的数据存储层，以容错的方式存储和共享内容，其中对等体也参与区块链网络。区块链用于管理内容列表，并作为可审计和公平的市场交易处理器，使用智能合约自动支付内容创建者和存储促进者。我们展示了基于Hyperledger Fabric构建的区块链层和基于Tahoe-LAFS构建的数据层的系统，并表明我们的设计是实用的，可扩展的，开销低。
2020-09-23 cs.CR cs.DC
BotDetect: A Decentralized Federated Learning Framework for Detecting Financial Bots on the EVM Blockchains
本文提出一种基于智能合约编排的去中心化联邦学习框架，用于在EVM区块链上检测金融机器人，在保护隐私的同时实现高准确率检测。
2025-01-21 cs.CR cs.DC
A Decentralized Dynamic PKI based on Blockchain
在传统的公钥基础设施（PKI）中，证书颁发机构（CA）扮演着核心角色，这使得它非常脆弱，容易受到攻击和操作失败。维护CA和撤销列表的要求很高，特别是在松散连接的大型系统中。基于日志的公钥基础设施已被提议作为一种补救措施，但它们并不能有效地解决问题。我们基于区块链和信任网络模型为去中心化和动态PKI提供了一个通用模型和解决方案，其中传统的CA和数字证书被删除，所有内容都在区块链上注册。公钥的注册、撤销和更新是基于已经是系统一部分的一定数量的实体之间的共识机制。系统中的任何节点都可以是审计员，一旦发现恶意活动，就可以启动撤销程序。撤销列表不再需要，因为任何节点都可以通过见证人有效地验证公钥。
2020-12-30 cs.CR cs.DC
Secure Decentralized IoT Service Platform using Consortium Blockchain
在过去的十年中，区块链技术在物联网（IoT）系统的研究中越来越受欢迎。作为一种由强大的加密算法保护的分布式和不可变的分类账，区块链为保护物联网系统带来了新的视角。许多研究致力于将区块链集成到物联网设备管理、访问控制、数据完整性、安全性和隐私中。相比之下，区块链促进的物联网通信研究得更少。尽管如此，我们看到了区块链在分散和保护物联网通信方面的潜力。本文提出了一种由联盟区块链技术驱动的创新物联网服务平台。所提出的解决方案将机器对机器（M2M）和人对机器（H2M）通信抽象为物联网设备提供的服务。然后，它通过智能合约和区块链交易实现物联网网络的数据交换。此外，我们引入了辅助存储器层的建议平台，以解决各种数据存储的要求。我们的概念验证实施针对不同块配置下的各种工作负载和连接大小进行了测试，以评估平台的事务吞吐量、延迟和硬件利用率。实验结果表明，我们的解决方案可以在大多数测试场景下保持高性能，并为优化区块链配置以实现最佳性能提供了有价值的见解。
2022-09-25 cs.CR cs.DC
Executable Models and Instance Tracking for Decentralized Applications -- Towards an Architecture Based on Blockchains and Cloud Platforms
University of Fribourg（弗里堡大学）
针对区块链上去中心化应用的可扩展性和执行指定复杂性问题，本文提出可执行模型作为高级抽象，研究其与智能合约耦合以追踪执行，并给出支持可扩展性和去中心化协调的架构。
2022-11-11 cs.DC cs.NI
A Blockchain-based Decentralized Federated Learning Framework with Committee Consensus
Sun Yat-sen University（中山大学）；WeBank Co. Ltd.（微众银行股份有限公司）
联邦学习已被广泛研究并应用于各种场景。在移动计算场景中，联邦学习保护用户不暴露他们的私人数据，同时为各种真实世界的应用程序合作训练全局模型。然而，由于恶意客户端或中心服务器不断攻击全局模型或用户隐私数据，联邦学习的安全性越来越受到质疑。为了解决这些安全问题，我们提出了一种基于区块链的去中心化联邦学习框架，即，基于区块链的联邦学习框架与委员会共识（BFLC）。该框架使用区块链进行全局模型存储和本地模型更新交换。为了使拟议的BFLC，我们还设计了一个创新的委员会共识机制，它可以有效地减少共识计算量，减少恶意攻击。然后，我们讨论了BFLC的可扩展性，包括理论安全性、存储优化和激励措施。最后，我们使用真实世界的数据集进行实验，以验证BFLC框架的有效性。
2020-04-02 cs.DC cs.LG
SCRamble: Adaptive Decentralized Overlay Construction for Blockchain Networks
Athens University of Economics and Business（雅典大学经济与商业学院）
SCRamble通过创新的链接选择策略，减少区块链网络中的区块传播时间，提升交易吞吐量和系统安全性。
2026-01-15 cs.DC cs.NI
Hybrid Blockchain-Enabled Secure Microservices Fabric for Decentralized Multi-Domain Avionics Systems
人工智能（AI）和机器学习（ML）、动态数据驱动应用系统（DDDAS）以及分层云-雾-边缘计算范式的进步为增强多域系统性能提供了机会。作为代表多域场景的一个示例，“凭感觉飞行”系统利用DDDAS框架来支持自主操作并提高机动性、安全性和燃料效率。DDDAS“凭感觉飞行”航空电子系统可以增强多域协调以支持域特定操作。然而，传统的使能技术依赖于集中的方式来进行数据聚合、共享和安全策略执行，并且它引发了与性能、数据出处和一致性瓶颈相关的关键问题。受容器化微服务和区块链技术的启发，本文介绍了BLEM，一种混合Blockchain-Enabled安全微服务结构，以支持航空电子系统的分散，安全和高效的数据融合和多域操作。利用微服务架构的细粒度和松耦合特性，多域操作和安全功能被解耦为多个容器化微服务。提出了一种基于两级委员会共识协议的混合区块链结构，以实现分散的安全架构，并支持现有多域航空电子系统中数据来源的不变性，可追溯性和可追溯性。我们的评估结果表明，所提出的BLEM机制的可行性，以支持分散的安全服务，并保证跨域边界的数据出处的不变性，可追溯性和可追溯性。
2020-04-16 cs.CR cs.DC
Blockchain for Decentralized Multi-Drone to Combat COVID-19
目前，无人机代表了一种很有前途的技术，用于对抗2019年冠状病毒病（COVID-19），因为货物，医疗用品运输到经历疫情爆发的隔离区的给定目标位置。无人机任务将越来越依赖于无人机协作，这要求无人机降低通信复杂性，并以分散的方式进行控制。区块链技术成为工业应用中的必需品，因为它提供了分散的数据，可访问性，不变性和不可逆性。因此，区块链为所有无人机公开数据，并使无人机能够记录有关世界状态、时间、位置、资源、交付数据以及与所有邻居无人机的关系的信息。本文引入分散独立的多无人机协同完成任务。用共识算法改进区块链可以改善网络分区和可扩展性，以对抗COVID-19。多无人机的任务是通过监测和检测、社交距离、消毒、数据分析、运送货物和医疗用品以及公告来对抗COVID-19，同时避免相互碰撞。我们讨论了区块链和多无人机组合的端到端（E2 E）交付应用，以应对COVID-19和未来的大流行病。此外，我们提出的框架的挑战和机遇突出。
2021-02-01 cs.DC cs.SY eess.SY
Blockchain-based Federated Learning for Decentralized Energy Management Systems
Koç University（科奇大学）
本文全面分析了能源互联网领域结合区块链、智能合约与联邦学习的最先进解决方案，识别四种系统模型并探讨其在能源交易、微电网和电动汽车管理等领域的应用，同时指出了未来研究方向。
2023-06-23 cs.AI cs.DC
Rethinking Collaborative Trust for Verifiably Decentralized Blockchain Systems
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）
针对区块链系统实际去中心化不足的问题，提出基于用户协作多样性而非资源均匀性的去中心化度量框架，通过抗女巫攻击的不对称Shapley值奖励分配和扩展图理论激励跨联盟协作，可缓解各层中心化并扩展至可扩展性等应用。
2026-06-29 cs.CE cs.CR cs.DC
A Framework of Transaction Packaging in High-throughput Blockchains
我们开发了一个去中心化多边市场的协调和分配模型，其中我们的理论分析有望优化高吞吐量区块链或Web 3.0平台上的去中心化交易包装过程。与程式化的集中式平台相比，分散式平台由区块链技术提供支持，允许用户之间进行安全透明的点对点交易。传统的基于单链的区块链受到众所周知的区块链三难困境的困扰。除了基于单链的方案之外，去中心化的高吞吐量区块链采用并行协议来协调区块链三元困境，实现任何任务和所需的分配。然而，不可忽视的网络延迟可能会导致部分可观察性，导致当前高吞吐量区块链协议下分散交易打包过程的不协调和错误分配问题。为了解决这个问题，我们使用博弈论方法考虑去中心化交易包装过程的战略协调机制。在一个易于处理的两阶段模型下，我们发现了部分可观测条件下矿工策略交易包装的贝叶斯纳什均衡。随着计算均衡收益的新算法，我们表明，分散的平台可以实现有效和稳定的市场结果。该模型还强调，拟议的机制可以内生地提供每种气体的基本费用，而无需对初始区块链交易费用机制进行任何重组。作为算法基础的理论结果也暗示了平衡收益的计算复杂性的界限。
2023-01-26 cs.CR cs.DC cs.GT
Protecting the Decentralized Future: An Exploration of Common Blockchain Attacks and their Countermeasures
本研究全面分析常见区块链攻击及其对策，评估不同解决方案的有效性，并强调根据具体应用需求定制防御措施，为区块链安全研究提供重要参考。
2023-06-20 cs.CR cs.CY cs.DB
Haina Storage: A Decentralized Secure Storage Framework Based on Improved Blockchain Structure
本文提出Haina Storage去中心化安全存储框架，通过双向循环链式结构、资源证明决策模型、链结构动态锁定机制和双向数据访问机制，解决现有方案存储容量低和效率低的问题。
2024-04-02 cs.CR cs.DC
Decentralized Blockchain-based model for Edge Computing
区块链技术是当今世界上发展最快的技术之一。它已在不同领域被采用，但主要是在金融系统中，如比特币加密货币。因此，它是一个吸引了包括计算机科学在内的各个领域的研究人员的兴趣的利基。区块链正在被接受的其他领域包括智能电网和物联网（IoT）技术等。虽然它很好，并改善了许多应用领域，但区块链仍然存在一些缺点。例如，它不是为适应正常事务时的高可伸缩性而设计的。另一方面，出现了一种在分布式网络中具有多种应用的并行技术，即边缘计算。它的主要优点是提高了这些网络中pf进程的速度。然而，与区块链一样，边缘计算也有其缺点。它的安全系统和管理系统被认为是不够的。因此，我们的想法是将这两种技术结合起来，利用它们的优势。两者的结合将带来先进的网络服务器、巨大的数据存储和更高的交易安全性。然而，这种融合最好是在采取一些措施的情况下实现。例如，需要解决可伸缩性、令人满意的资源管理以及系统的安全性。为了解决集成问题，本文提出了一种基于分散区块链的边缘计算模型。
2021-06-29 cs.CR cs.DC
FLoBC: A Decentralized Blockchain-Based Federated Learning Framework
The American University in Cairo（开罗美国大学）
全球范围内数据的快速扩展需要更多的分布式解决方案，以便在更广泛的范围内应用机器学习。由此产生的分布式学习系统可以具有不同程度的集中化。在这项工作中，我们展示了我们的解决方案FLoBC，用于使用区块链技术构建一个通用的分散式联邦学习系统，适应任何与梯度下降优化兼容的机器学习模型。我们提出了我们的系统设计，包括两个分散的演员：训练器和验证器，以及我们的方法，以确保该系统的可靠和有效的操作。最后，我们利用FLoBC作为一个实验沙箱，比较和对比训练者与验证者的比例，奖惩政策和模型同步方案对整体系统性能的影响，最终通过例子表明，分散的联邦学习系统确实是一个可行的替代方案，以更集中的架构。
2022-10-07 cs.DC cs.LG cs.MA
SoK: Preventing Transaction Reordering Manipulations in Decentralized Finance
以太坊点对点网络上的用户交易有被攻击的风险。构建去中心化金融（DeFi）的智能合约为以太坊区块链引入了一种新的交易排序依赖。因此，攻击者可以从前端和后端运行的事务中获利。最近出现了多种减轻事务重排序操纵的方法。然而，各种方法在减轻此类攻击方面的成功及其对整个区块链的影响在很大程度上仍未得到研究。在这个知识系统化（SoK），我们分类和分析国家的最先进的交易重排序操纵缓解计划。我们没有将我们的分析局限于一个方案在防止交易重排序攻击方面的成功，而是评估了它对区块链的全面影响。因此，我们能够提供一个完整的图片的优点和缺点，目前的缓解计划。我们发现，目前还没有一个方案能够完全满足区块链生态系统的所有需求。事实上，所有方法都在与区块链生态系统相关的至少一个领域表现出不令人满意的性能。
2022-09-21 cs.CR cs.DC
Infnote: A Decentralized Information Sharing Platform Based on Blockchain
一些国家实施了互联网审查制度，以防止公民获取信息并压制对特定主题的讨论。本文介绍了Infnote，一个平台，有助于消除这些审查制度中的内容共享问题。Infnote是一个基于区块链和点对点网络的去中心化信息共享系统，旨在为用户提供一个易于使用的媒介，让他们自由地分享他们的想法，见解和观点，而不必担心数据篡改和数据丢失。Infnote提供了一个解决方案，能够在任何级别的互联网审查工作。Infnote使用多链架构来支持各种独立的应用程序或应用程序中的不同功能。
2020-02-11 cs.CR cs.CY cs.DC
