Decentralized network congestion control for DAG-based distributed ledger system
IIT Kanpur（坎普尔印度理工学院）
提出一种基于变量和行为的节点特定PoW模型，通过非合作博弈和纳什均衡证明，解决基于DAG的DLT网络中的交易垃圾信息导致的拥塞问题。
2026-09-10 cs.CR cs.DC cs.NI
Security Analysis of Distributed Ledgers and Blockchains through Agent-based Simulation
在本文中，我们描述了LUNES-Blockchain，这是一个基于代理的区块链模拟器，它依赖于并行和分布式模拟（PADS）技术来获得高可扩展性。该软件被组织为一个多级模拟器，允许模拟一个虚拟环境，由运行特定分布式账本技术（DLT）协议的许多节点组成，例如比特币或以太坊区块链。该虚拟环境在较低级别的对等（P2P）网络覆盖之上执行，该网络覆盖可以基于不同的拓扑结构并具有给定数量的节点和边缘。不同抽象级别的功能由不同的软件模块以不同的时间粒度单独管理。这允许在需要的地方（以及何时）进行准确的模拟，并增强了模拟性能。使用LUNES-Blockchain，可以模拟DLT上不同类型的攻击。在本文中，我们特别关注P2P层，考虑自私挖掘，51%攻击和Sybil攻击。对于自私挖掘和51%攻击，我们的目标是了解攻击者的哈希率（即区块链网络中处理能力的一般度量）可以影响不当行为的结果。另一方面，在过滤拒绝服务（即Sybil攻击），我们调查在底层P2P网络的传播协议，使系统更有弹性的不同数量的节点，丢弃的消息。结果证实了基于模拟的技术的DLT的安全方面的调查的可行性。
2021-09-17 cs.CR cs.DC cs.MA
Drawing the boundaries between Blockchain and Blockchain-like systems: A Comprehensive Survey on Distributed Ledger Technologies
本综述提出包含数据、共识、执行和应用四层的参考模型及新分类法，通过分析44种DLT方案与26种共识机制，厘清了区块链与类区块链系统的差异并指明未来研究方向。
2024-09-26 cs.CR cs.DC
A Survey on Zero Knowledge Range Proofs and Applications
在过去的几年里，人们越来越多地利用分布式账本技术（DLT），包括区块链。鉴于其重要性，人们感兴趣的主要议题之一是隐私机制的研究和开发，例如零知识证明（ZKP）。ZKP是一种加密技术，可用于隐藏放入分类账的信息，同时仍然允许对这些数据进行验证。在这项工作中，我们描述了构建零知识范围证明（ZKRP）的不同策略，例如Boudot在2001年提出的方案; Camenisch等人在2008年提出的方案，以及2017年提出的Bulletproofs。我们还比较了这些策略并讨论了可能的用例。由于Bulletproofs是最有效的构造，我们将详细描述其算法和优化。防弹不仅比以前的方案更有效，而且还避免了可信设置，这在分布式账本技术（DLT）和区块链的背景下是不可取的。在加密货币的情况下，如果设置阶段受到损害，就有可能凭空产生资金。有趣的是，Bulletproofs也可以用来构造通用的零知识证明（ZKP），因为它可以用来证明通用的陈述，因此它不仅限于ZKRP，而且可以用于任何类型的知识证明（PoK）。因此，Bulletproofs导致了一个更强大的工具来为DLT提供隐私。在这里，我们详细描述了防弹协议的ZKRP涉及的算法。此外，我们提出了我们的实现，这是开源的。
2019-07-15 cs.CR
Fake News, Disinformation, and Deepfakes: Leveraging Distributed Ledger Technologies and Blockchain to Combat Digital Deception and Counterfeit Reality
本文综述了利用区块链和分布式账本技术打击假新闻、虚假信息与深度伪造的潜力，回顾现有举措、挑战并提出未来研究方向，以增强在线媒体对网络威胁的韧性。
2024-02-06 cs.CR cs.CY
Blockchain and BIM (Building Information Modeling): Progress in Academia and Industry
在建筑领域，BIM（建筑信息建模）承诺提高数据质量，并为各方提供共享的统一视图。虽然BIM工具和交换格式存在，但数据的分发和保护是一个持续的挑战。分布式账本技术和区块链为这一任务提供了一个可能的解决方案，它们承诺了诸如防篡改、可追溯性/可重复性以及资产和知识产权的安全数字化等质量属性。然而，分布式账本技术在构建环境中的实际应用和采用需要对工具成熟度，性能和标准化有很好的理解。此外，BIM工具与区块链后端的面向用户的集成需要关注。本文的贡献是对BIM和区块链/DLT交叉点的工业和学术进展的概述。
2021-05-17 cs.CR cs.DC
Consensus Algorithms of Distributed Ledger Technology -- A Comprehensive Analysis
本文对分布式账本技术中的三十种共识算法进行了综合分析，通过十一种属性比较其权衡，并探讨了它们在信息物理系统中的应用适用性。
2023-09-23 cs.CR cs.DC
A DLT-based Smart Contract Architecture for Atomic and Scalable Trading
针对 DLT 状态通道高抵押、难支持异步动态更新及初始化延迟问题，提出基于智能合约 CNS 的原子、可扩展、隐私保护协议，并用 UC 框架证明其安全属性。
2021-05-06 cs.CR cs.DC
Blockchain in the Government Technology Fabric
在加密货币的成功（和炒作）的推动下，分布式账本技术（DLT），特别是区块链，已经获得了广泛受众的广泛关注，他们认为区块链是以成本和时间有效的方式执行业务流程的关键。全球各国政府对这种有前途但刚刚起步的技术的反应各不相同-从冷漠或采取观望态度：让系统自行塑造，到创建监管沙箱和赞助能力建设，或者在某些情况下（可以说）过度监管并试图将区块链精灵放回瓶子里。政府可能扮演的角色包括：监管加密货币和首次代币发行（ICO），制定管理区块链采用的监管框架，特别是在关键基础设施行业，促进能力建设，最后，在政府本身的活动中采用区块链技术-无论是在内部还是使用它们提供公共服务。在本文中，我们调查了最后一项，即区块链和相关分布式账本技术在政府技术（GovTech）堆栈中的使用，并讨论了与现有举措和方法相关的优点和问题。
2019-05-21 cs.CR cs.CY
Blockchain Oracle Design Patterns
区块链是分布式账本技术（DLT）的一种形式，其中数据在通过互联网连接的用户之间共享。交易是区块链上的数据状态更改，以安全和透明的方式永久记录，无需第三方。此外，将智能合约引入区块链增加了区块链的可编程性，并彻底改变了软件生态系统，导致去中心化应用程序（DApps）吸引企业和组织采用这项技术。虽然很有前途，但区块链和智能合约无法访问外部系统（即，链下），其中真实世界的数据和事件驻留;因此，智能合约在性能和可编程性方面的可用性将仅限于链上数据。因此，引入\emph{blockchain oracles}以缓解该问题，并且将其定义为发送和验证外部信息（即，反馈），并将其提交给智能合约，以触发区块链中的状态更改。在本文中，我们将研究和分析区块链预言机如何向区块链和智能合约提供反馈。我们将区块链预言机技术分为两大类，例如基于投票的策略和基于声誉的策略。前者主要依赖于参与者的赌注来最终确定结果，而后者则考虑声誉以及数据正确性和完整性的真实性证明机制。然后，我们提供了一个结构化的描述模式的详细每一个分类，并讨论了研究方向的结束。
2021-06-17 cs.CR cs.DC
Chain Table: Protecting Table-Level Data Integrity by Digital Ledger Technology
本文提出数据库内链式表设计及数据写入原则，无需完整区块链系统即可实现表级数据完整性，兼顾简洁性与安全性。
2025-07-18 cs.CR cs.DB
Chain of Antichains: An Efficient and Secure Distributed Ledger Technology and Its Applications
自区块链和比特币（Nakamoto（2008））（一种去中心化的分布式账本系统及其相关的加密货币）问世以来，世界已经见证了一系列更新的适应和应用。尽管区块链的原始分布式账本技术（DLT）被认为是安全和分散的，但交易的确认在设计上是低效的。最近采用的基于有向无环图（DAG）的分布式账本有效地验证交易，而无需物理和环境成本高昂的块构建过程（Lerner（2015））。然而，集中控制的确认对多重验证的可能性使DAG不符合分散式分布式账本的资格。在这方面，我们引入了一个创新的DLT，通过基于给定的DAG交易池重建一个反链链。每个反链（盒子）包含不同的节点，其批准的交易由随后的增广节点递归验证。boxer节点关闭盒子，并保留由box-genesis节点确认的所有交易的散列。拳击手和盒子基因的指定是有条件的随机分散。这些盒子通过递归确认（boxchain）串行连接，而不会产生盒子生成的成本。奖励（boxcoin）支付给生态系统中的贡献节点，这些节点的信任建立在双重安全的确认协议上。保值的支付媒介（boxdollar）是本文讨论的众多实际应用之一。
2019-01-14 cs.CR cs.DC
Verifiable Anonymous Identities and Access Control in Permissioned Blockchains
在本文中，我们解决了共享许可区块链中的身份和访问控制问题。我们提出了ChainAchor系统，为区块链上的实体提供匿名但可验证的身份。ChainAchor还为寻求向区块链提交交易的实体提供访问控制，以读取/验证许可区块链上的交易。共识节点通过简单查找匿名成员公钥的（只读）列表来对共享许可区块链实施访问控制。ChainAnchor还提供了属于区块链上实体的交易的不可链接性。这允许实体在交易受到质疑（例如监管或合规要求）时可选地披露其身份，但不会影响其剩余交易的匿名性和不可链接性。
2019-03-11 cs.CR
Cross-Chain Options: A Bridgeless, Universal, and Efficient Approach
本文提出一种无桥、通用且高效的跨链期权协议，通过写方担保消除持有者抵押需求，并利用双重认证防止签名将转移延迟减半，实现安全交易。
2025-05-26 cs.CR cs.ET
All that Glitters is not Bitcoin -- Unveiling the Centralized Nature of the BTC (IP) Network
区块链通常由点对点（P2P）网络管理，为所谓的分布式账本（DLT）提供支持和基础，分布式账本是一种复制、共享和同步的数据结构，在地理上分布在多个节点上。比特币（BTC）区块链是迄今为止最知名的DLT，用于记录基于BTC数字货币的同行之间的交易。在本文中，我们专注于BTC P2P网络的网络侧，从纯粹的基于网络测量的方法分析其节点。我们提出了一个BTC爬虫能够发现和跟踪的BTC P2P网络通过主动测量，并使用它来分析其主要属性。通过对BTC网络的多个快照的综合分析，以及利用BTC网络和DLT上其他公开可用的数据源，我们揭示了BTC P2P网络，定位了其活跃节点，研究了它们的性能，并跟踪了过去两年来网络的演变。在其他相关调查结果中，我们发现：（i）自2018年初BTC价格大幅下跌以来，BTC网络的规模在过去12个月内几乎保持不变;（ii）大多数BTC P2P网络位于美国和欧盟国家;（iii）尽管网络位于西部，但大部分采矿活动和相应收入都由位于中国的主要矿池控制。通过额外分析BTC硬币在独立BTC实体之间的分布（即，单个BTC地址或由同一参与者控制的BTC地址组），我们还得出结论：（iv）BTC远不是它所宣传的分散和不受控制的系统，所有BTC实体中只有4.5%持有约85%的流通BTC硬币。
2020-02-19 cs.CR cs.NI
Blockchain Mining Games with Pay Forward
我们研究了为参与比特币协议的矿工增加一个额外选项所产生的战略影响。我们建议，在添加区块时，矿工也有能力向前支付第一个成功扩展分支的矿工所收取的金额，使他们有能力影响采矿的激励措施。我们制定了一个随机游戏的研究，这种激励措施，并表明，有了这个额外的选项，较小的矿工可以保证，即使是更强大的矿工的最佳反应是遵循预期的行为预期的协议设计者。
2019-05-17 cs.CR cs.GT
FLock: Defending Malicious Behaviors in Federated Learning with Blockchain
University of Oxford（牛津大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；McGill University（麦吉尔大学）
联邦学习（FL）是一种很有前途的方法，允许多个数据所有者（客户端）协作训练机器学习模型，而不会损害数据隐私。然而，现有的FL解决方案通常依赖于集中式聚合器来进行模型权重聚合，同时假设客户端是诚实的。即使数据隐私仍然可以保留，单点故障和来自恶意客户端的数据投毒攻击的问题仍然没有得到解决。为了应对这一挑战，我们建议使用分布式账本技术（DLT）来实现Flock，这是一个建立在区块链上的安全可靠的分散式联邦学习系统。为了保证模型质量，我们设计了一种新型的点对点（P2P）审查和奖励/斜线机制，以检测和阻止恶意客户端，由链上智能合约提供支持。此外，奖励/削减机制还可以激励参与者诚实地上传和审查Flock系统中的模型参数。因此，Flock以完全P2P的方式提高了FL系统的性能和鲁棒性。
2022-11-05 cs.AI cs.CR cs.GT
A blockchain-based Decentralized System for proper handling of temporary Employment contracts
临时工作是一种有用的就业情况，适用于企业需要更容易和更快地适应工作量波动或保持人员配置灵活性的所有场合。因此，临时工在许多公司发挥着重要作用，但这种活动受到特殊形式的法律保护，雇主和雇员都必须考虑到许多方面和风险。在这项工作中，我们提出了一个基于区块链的系统，旨在确保尊重参与临时就业的所有参与者的权利，以便为员工提供公平和合法的工作报酬（包括税收），并在雇主破产的情况下提供保护。与此同时，我们的系统希望帮助雇主以完全自动化和快速的程序处理合同。为了解决这些问题，我们提出了D-ES（分散就业制度）。我们首先将雇佣关系建模为一个国家系统。然后，我们描述了使我们能够实现D-ES的技术。事实上，我们提出了一个基于DLT（分布式账本技术）的系统的实现，包括区块链系统和基于Web的环境。由于分散的应用程序平台使我们能够开发智能合约，我们定义了一个在区块链内部工作的离散事件控制系统。此外，我们还讨论了农业中的临时工作作为一个有趣的研究案例。
2017-11-23 cs.CR cs.CY
A Quantum Signature Validation Algorithm for Efficient Detection of Tampered Transactions in Blockchain
本研究提出量子签名验证算法QSVA，结合量子游走与PageRank类搜索算法检测区块链被篡改交易，实现O(√N)的二次加速检测，其中Randomized SearchRank表现更优，为区块链安全提供量子增强新方案。
2025-02-20 cs.CR quant-ph
Homomorphic Encryption-based Vaults for Anonymous Balances on VM-enabled Blockchains
Dusk Network
本文提出了一种基于同态加密的隐私保护智能钱包协议，用于在 VM 支持的区块链上实现用户余额和交易金额的机密性，同时支持合规功能和外部代币兼容性。
2025-11-21 cs.CR
Crossroads: A Smart Contract Layer for Chain-Abstracted Assets
Cornell Tech, IC3（康奈尔理工学院，IC3）
研究提出用于链抽象资产的智能合约层Crossroads，依赖密钥抵押实现资产跨链等功能，有高效资产转移、强最终性保证等优势，经概念验证证明其稳健性，可支持多种应用。
2026-07-08 cs.CR
IOTA-based Directed Acyclic Graphs without Orphans
有向无环图（DAG）正在成为分布式账本技术（DLT）传统区块链架构的一个有吸引力的替代方案。特别是具有随机附件机制的DAG分类账可能提供许多优于区块链的优势，包括可扩展性和更快的交易速度。然而，附加机制的随机性加上防止双重支出交易的要求，使得并非所有交易最终都将被验证的可能性成为可能。这样的事务被称为孤立的，并且永远不会被验证。我们的主要贡献是对Tangle（IOTA DAG架构）的连接机制提出了一个简单的修改。这种修改确保了所有交易都在有限时间内得到验证，并保留了流行的蒙特卡罗选择算法的基本特征。为了证明这些结果，我们推导出一个流体近似的缠结（在无限到达率的限制），并证明该流体模型具有所需的行为。我们还提出了模拟验证有限到达率的结果。
2020-11-12 cs.CR cs.DC
Tithonus: A Bitcoin Based Censorship Resilient System
在适应性强、足智多谋的国家级审查机构面前，提供可靠和秘密的通信是困难的。在本文中，我们介绍了Tithonus，这是一个基于比特币区块链和网络的框架，提供了抗审查的通信机制。与以前的方法相比，我们不完全依赖于缓慢而昂贵的区块链共识机制，而是充分利用比特币的点对点八卦协议。我们开发自适应、快速和经济高效的数据通信解决方案，将客户请求伪装成不显眼的比特币交易。我们提出了安全请求和传输内容的解决方案，具有不可观察性和审查阻力，以及免费，按访问付费和基于订阅的支付选项。与最先进的比特币写入解决方案相比，Tithonus将向审查客户端传输数据的成本降低了2个数量级，并将有效吞吐量增加了3到5个数量级。我们发现，Tithonus客户端发起的交易很难被检测到，而服务器发起的交易不能被审查，而不会给比特币区块链带来分裂世界的问题。
2018-09-29 cs.CR
Blockchain Interoperability Landscape
区块链已经成为许多行业中流行的新兴技术。它适用于广泛的应用程序，从作为不可变分布式账本的基础角色到分布式应用程序的部署。许多组织正在采用该技术，但在新兴领域选择特定的区块链实施会使他们面临重大的技术风险。选择错误的实现可能会使组织暴露于安全漏洞，减少对目标受众的访问，或者在将来切换到更成熟的协议时导致问题。区块链互操作性旨在通过增加区块链的可扩展性来解决这种适应性问题，从而在不牺牲原始区块链性能的情况下添加新的用例和功能。然而，大多数现有的区块链平台都需要为互操作性而设计，而跨平台发送资产等简单操作会产生问题。当几个不同的（单独安全的）协议组合在一起时，单独安全的加密协议可能变得不安全。同样，利用可信的托管人可能会削弱基于区块链的系统所提供的去中心化的大部分好处。尽管在区块链互操作性领域有一些研究和开发，但缺乏对各种基础设施选项的互操作性解决方案的描述。本文提出了一种描述区块链互操作性解决方案的方法，这将有助于关注新的发展，并评估该领域现有和未来的解决方案。
2022-12-19 cs.CR cs.DC
ERC-20R and ERC-721R: Reversible Transactions on Ethereum
区块链是持久的：发布的交易是不可变的，不能改变。当盗窃发生时，撤销有争议的交易的选择有限，这导致了区块链生态系统的重大损失。在本文中，我们提出了最广泛使用的令牌标准ERC-20和ERC-721的可逆版本。有了这些新标准，交易在链上发布后的短时间内有资格撤销。争议期过后，交易不能再被撤销。在短暂的争议期内，发送者可以通过说服一组分散的法官首先冻结有争议的资产，然后说服他们撤销交易来请求撤销交易。在ERC-20和ERC-721的背景下支持可逆性提出了许多有趣的技术挑战。本文探讨了这些挑战，并提出了我们的ERC-20 R和ERC-721 R标准，ERC-20和ERC-721的可逆版本的设计。我们还提供了一个原型实现。我们的目标是发起关于可逆性的更深入的对话，希望减少区块链生态系统中的一些损失。
2022-10-10 cs.CR
Kronos: A Secure and Generic Sharding Blockchain Consensus with Optimized Overhead
针对分片区块链中跨分片交易的安全与效率挑战，该研究提出基于共享缓冲区的通用共识机制Kronos，通过批量认证等技术优化开销，实验验证其吞吐量最高提升12倍、延迟降低50%，可支持数千共识节点。
2024-09-12 cs.CR
Permissioned Blockchain-based Framework for Ranking Synthetic Data Generators
Cancer Registry of Norway（挪威癌症登记处）；Norwegian Institute of Public Health（挪威公共卫生研究院）；DNV Healthcare（DNV医疗保健公司）；UiT - Artic University of Norway（挪威北极大学）
本文提出在 Sawtooth 许可链上以智能合约实现排名算法，为合成数据生成器提供透明、可审计且兼顾正负属性的评估选择框架。
2024-05-12 cs.CR cs.DB cs.DC
Blockchain Meets COVID-19: A Framework for Contact Information Sharing and Risk Notification System
COVID-19是人类历史上严重的全球性流行病。尽管有特定的药物和疫苗来遏制这一流行病，但追踪和隔离感染源是减缓病毒传播、降低感染率和死亡率的最佳选择。现有的接触者追踪系统有三个缺点：1。用户数据存储在集中式数据库中，该数据库可能被窃取和篡改，2.用户的机密个人身份可能会泄露给第三方或组织，3.现有的接触者追踪系统仅关注从一个维度的信息共享，例如基于位置的追踪，这大大限制了此类系统的有效性。我们提出了一个利用区块链、智能合约和蓝牙的全球COVID-19信息共享和风险通知系统。为了保护用户隐私，我们设计了一个新的基于区块链的平台，可以从多个维度共享一致且不可篡改的联系人跟踪信息，例如基于位置的间接联系人和基于蓝牙的直接联系人。分层智能合约架构还旨在实现用户关于如何处理和利用用户数据的全球协议，从而提高数据使用的透明度。此外，我们提出了一种机制，从多个方面来保护用户身份隐私。更重要的是，我们的系统可以通过智能合约通知用户风险暴露。我们实现了一个原型系统进行广泛的测量，以证明我们的系统的可行性和有效性。
2022-02-01 cs.CR cs.NI
Detecting Anomalous Cryptocurrency Transactions: an AML/CFT Application of Machine Learning-based Forensics
Universitat Autònoma de Barcelona（巴塞罗那自治大学）；University of Bologna（博洛尼亚大学）；Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）
在塑造货币互联网的过程中，区块链和分布式账本技术（DLT）在金融领域的应用引发了监管方面的担忧。值得注意的是，虽然在这一领域启用的用户匿名可以保障隐私和数据保护，但缺乏可识别性阻碍了问责制，并对打击洗钱和资助恐怖主义和扩散行为提出了挑战。随着执法机构和私营部门应用取证技术来跟踪跨生态系统的加密货币转移，本文重点关注这些技术在其部署影响该领域特征和演变的领域中日益增长的相关性。特别是，这项工作提供了上下文的见解，机器学习和交易图分析的方法的应用。也就是说，它通过各种技术分析了表示为有向图网络的比特币交易的真实数据集。将区块链交易建模为一个复杂的网络表明，使用基于图的数据分析方法可以帮助对交易进行分类并识别非法交易。事实上，这项工作表明，被称为图卷积网络（GCN）和图注意力网络（GAT）的神经网络类型是一种有前途的AML/CFT解决方案。值得注意的是，在这种情况下，GCN的表现优于其他经典方法，GAT首次被应用于检测比特币中的异常。最后，本文坚持公私协同作用的价值，以设计具有可解释性和数据开放性精神的法医战略。
2023-03-18 cs.CR cs.DC cs.LG
DAO to (Anonymous) DAO Transactions
City University of Macau（澳门城市大学）；Binance（币安）；CSIRO（澳大利亚联邦科学工业研究组织）
本文提出Dao²框架，解决组织间转账问题，支持接收方匿名性，通过分布式密钥生成、分布式隐蔽地址生成和阈值签名实现安全传输。
2026-09-10 cs.CR cs.ET
