SklCoin: Toward a Scalable Proof-of-Stake and Collective Signature Based Consensus Protocol for Strong Consistency in Blockchain
工作量证明共识协议有两个主要的局限性：浪费能量和只提供关于区块链状态的概率保证。介绍了一种新的拜占庭共识协议SklCoin及其软件架构。该协议利用了两个想法：1）权益证明概念，以动态形成代表块矿工（利益相关者）的权益比例共识组，以及2）可扩展的集体签名，以有效地不可逆地提交交易。SklCoin具有即时终结的特性，所有矿工立即同意区块的有效性。此外，SklCoin由于其快速的矿工选举机制，支持高交易率
2020-08-15 cs.CR
FileInsurer: A Scalable and Reliable Protocol for Decentralized File Storage in Blockchain
随着区块链应用的发展，对区块链中文件存储的要求也在迅速增加。包括Filecoin、Arweave和Sia在内的许多协议都被提出来为区块链应用程序提供可扩展的分散式文件存储。然而，现有协议的可靠性并没有得到很好的保证。受保险思想的启发，我们创新性地提出了一种区块链中的分散式文件存储协议，命名为FileInsurer，以实现可扩展性和可靠性。在通过分布式存储确保可扩展性的同时，FileInsurer通过增强鲁棒性和充分补偿文件丢失来保证可靠性。具体地说，在温和的条件下，我们证明了不超过0.1%的值的所有文件应补偿，即使一半的存储崩溃。因此，存储提供商只需要抵押相对较小的押金来弥补潜在的文件丢失。由于较低的押金负担，存储提供商有更多的动力参与存储网络。FileInsurer可以运行在星际文件系统（IPFS）的顶层，因此可以直接应用于Web 3.0、不可替代令牌和Metaverse。
2022-07-24 cs.CR
Towards a Scalable and Trustworthy Blockchain: IoT Use Case
最近，区块链作为一种新技术获得了发展势头，产生了大量新的分散式应用程序（例如，物联网（IoT）。然而，它与物联网的整合仍然面临着几个问题（例如，可伸缩性、灵活性）。配置资源以支持大量连接的物联网设备意味着拥有可扩展和灵活的区块链。为了解决这些问题，我们提出了一种适用于物联网的可扩展和可信赖的区块链（STB）架构;该架构使用区块链分片和Oracle以完全分布式和可信赖的方式在不可靠的物联网设备之间建立信任。特别是，我们设计了一个点对点的甲骨文网络，确保数据的可靠性，可扩展性，灵活性和可信度。此外，我们引入了一种新的轻量级共识算法，该算法可以显着扩展区块链，同时确保区块链参与者之间的互操作性。结果表明，我们提出的机顶盒架构实现了灵活性，效率和可扩展性，使其成为一个有前途的解决方案，适用于物联网环境。
2022-01-27 cs.CR cs.NI
Towards Blockchain-enabled Open Architectures for Scalable Digital Asset Platforms
如今，人们对部署区块链和分散式账本技术非常感兴趣，以此作为解决当前金融和数字资产基础设施缺陷的一种手段。许多数字资产和加密货币项目的关注点都集中在区块链系统和智能合约上。许多项目都试图将区块链作为新的去中心化金融世界的核心。然而，这种以区块链为中心的主流观点目前面临着一些障碍和挑战。在本文中，我们认为去中心化经济的正确观点应该是以资产为中心，目标应该是在现实世界中对资产进行一致的生命周期管理，并在区块链上进行数字表示。我们引入了数字孪生的概念，以捕捉现实世界的资产及其链上表示之间的关系。利用数字孪生容器来允许链下状态持久性和链上状态可追溯性，其中容器可以部署在区块链上以及传统的应用服务器上。数字孪生容器成为传统基础设施和新兴区块链基础设施之间的桥梁，允许传统系统与区块链系统一致地互操作。我们相信这种以资产为中心的观点是区块链和分散式分类账技术新兴领域的正确发展方向。
2021-10-24 cs.CR
Bitcoin-NG: A Scalable Blockchain Protocol
以比特币为基础和领导的加密货币已经显示出作为匿名在线支付、廉价汇款、无信任数字资产交换和智能合约的基础设施的前景。然而，比特币衍生的区块链协议具有固有的可扩展性限制，在吞吐量和延迟之间进行权衡，并阻止实现这种潜力。本文介绍了Bitcoin-NG，这是一种旨在扩展的新区块链协议。基于比特币的区块链协议，Bitcoin-NG具有拜占庭式的容错能力，对极端客户流失具有鲁棒性，并共享相同的信任模型，避免了生态系统的质的变化。除了Bitcoin-NG之外，我们还介绍了几个新的度量标准，用于量化类似比特币的区块链协议的安全性和效率。我们实现了Bitcoin-NG，并使用两种协议的未更改客户端，在操作比特币系统大小的15%上进行了大规模实验。这些实验表明，Bitcoin-NG具有最佳扩展性，带宽仅受单个节点的容量限制，延迟仅受网络传播时间限制。
2015-11-11 cs.CR
Scalable and Communication-efficient Decentralized Federated Edge Learning with Multi-blockchain Framework
新兴的联邦边缘学习（Federated Edge Learning，FEL）技术在保证机器学习性能的同时，也解决了数据隐私带来的“数据孤岛”问题，引起了广泛关注。然而，大规模自由电子激光仍然面临着以下关键挑战：（1）缺乏一个安全和通信效率高的模型训练计划的自由电子激光;（2）没有可扩展的和灵活的框架，更新本地模型和全球模型共享（交易）管理。为了弥合差距，我们首先提出了一个区块链授权的安全FEL系统，该系统具有由主链和子链组成的分层区块链框架。该框架可以通过单独管理本地模型更新或模型共享记录来实现性能隔离，从而实现可扩展和灵活的分散式FEL。然后设计了一个一致性证明方案，以去除低质量的模型更新，并以分散和安全的方式管理合格的模型更新，从而实现安全的FEL。为了提高区块链授权的FEL的通信效率，梯度压缩方案被设计成生成稀疏但重要的梯度，以在不影响准确性的情况下减少通信开销，并且还进一步加强训练数据的隐私保护。安全性分析和数值结果表明，所提出的方案可以实现安全的，可扩展的，和通信效率的分散FEL。
2020-08-10 cs.CR
ElectAnon: A Blockchain-Based, Anonymous, Robust and Scalable Ranked-Choice Voting Protocol
近年来，远程投票变得越来越重要，尤其是在新冠肺炎疫情爆发之后。区块链技术及其去中心化、安全性和透明度等好处鼓励远程投票系统使用区块链。对现有解决方案的分析表明，匿名性、鲁棒性和可扩展性是基于区块链的选举系统中的常见问题。在这项工作中，我们提出了ElectAnon，一个基于区块链的排名选择选举协议，专注于匿名性，鲁棒性和可扩展性。ElectAnon通过使选民能够匿名地通过零知识证明投票来实现匿名性。鲁棒性是通过使用定时状态机消除当局在投票过程中的直接控制来实现的。结果表明，ElectAnon在现有工程中具有可扩展性，因为与以前的工程相比，它将天然气消耗量减少了89%。建议的协议包括一个候选人的建议系统和可交换理货库。扩展也提出了最小化的信任假设的选举当局。我们的代码可以在https://github.com/ceyonur/electanon上找到。
2022-11-08 cs.CR cs.DC
A Hybrid Blockchain-IPFS Solution for Secure and Scalable Data Collection and Storage for Smart Water Meters
本文提出一种混合区块链与IPFS的方案，通过将智能水表大数据卸载至链下IPFS以优化存储效率，实验证明该方案能减小区块大小、提高吞吐量并改善出块时间，有效解决物联网高容量数据的安全可扩展管理问题。
2025-02-05 cs.CR cs.ET
VoteMate: A Decentralized Application for Scalable Electronic Voting on EVM-Based Blockchain
针对在线投票易被操纵、中心化系统缺透明度与保密性的问题，本文提出基于EVM区块链的去中心化投票应用VoteMate，依托区块链透明防篡改、端到端可验证的特性，结合密码学层保障选民保密性与投票安全。
2025-05-21 cs.CR
A scalable verification solution for blockchains
比特币和以太坊的矿工可以说共同构成了人类历史上最强大的计算资源，但它们在处理和验证交易方面的能力并不比典型的智能手机强。本文描述的系统绕过了这个瓶颈，并为以太坊带来了可扩展的计算。我们的新系统包括一个金融激励层，在这个金融激励层之上是一个争议解决层，后者是一个多功能的“验证游戏”。除了安全的外包计算之外，直接的应用还包括去中心化的矿池，其运营商是以太坊智能合约，一种具有可扩展交易吞吐量的加密货币，以及一种在不相交的加密货币系统之间转移货币的无信任手段。
2019-08-12 cs.CR econ.TH
Chirotonia: A Scalable and Secure e-Voting Framework based on Blockchains and Linkable Ring Signatures
在本文中，我们提出了一个全面的和可扩展的框架，建立安全的设计电子投票系统。投票的去中心化、透明性、确定性和不可篡改性由区块链上的专用智能合约授予，而投票者的真实性和匿名性则通过（可证明安全的）加密签名来实现。这些与适当的智能合约约束相结合，也可以防止双重投票。详细介绍了我们的设计，重点是它的安全保证和设计选择，使其能够扩展到大量的选民。最后，我们提出了一个概念验证的实现所提出的框架，作为开源。
2021-11-03 cs.CR cs.DC
Polynomial Multiproofs for Scalable Data Availability Sampling in Blockchain Light Clients
本文提出多项式多重证明机制，通过共享评估微域减少区块链轻客户端的数据可用性采样成本，实验显示证明字节、验证器资源消耗及部署成本降低，同时揭示了分组检索的权衡。
2026-04-17 cs.CR
Building Scalable Decentralized Payment Systems
在过去十年的大部分时间里，以安全的方式增加去中心化区块链的交易吞吐量一直是区块链研究的圣杯。本文介绍了一种扩展区块链的方案，同时保持几乎相同的安全性和去中心化，俗称乐观汇总。我们提出了一个第二层的缩放技术，使用一个不允许的侧链与合并的共识。侧链仅支持以信任最小化的方式交易UTXO和向父链转移资金的功能。客户端代码的优化实现和工程设计，以及与当前部署的系统相比块传播效率的改进，允许使用此侧链扩展远远超过当代区块链所展示的能力，而不会对完整节点产生不必要的资源需求。
2020-07-24 cs.CR
SBvote: Scalable Self-Tallying Blockchain-Based Voting
去中心化电子投票解决方案代表了电子投票领域的一个有前途的进步。电子投票的范例之一，自计票方案，提供了强有力的保护选民的隐私，同时使整个投票过程的可验证。去中心化的智能合约平台成为不可变的公告板的有趣的实际实例，该方案需要保持其属性。现有的基于智能合约的方法采用自计算方案（如OVN或BBB投票），由于其可扩展性限制，仅适用于董事会投票场景。我们工作的目标是在现有解决方案的基础上实现可扩展性，而不会失去隐私保证和可验证性。我们提出了SBvote，这是一种基于区块链的自计票投票协议，选民数量可扩展，因此适合大规模选举。对我们的概念验证实现的评估表明，该协议的可扩展性仅受底层区块链平台的限制。我们在两个公共智能合约平台上评估了SBvote的可扩展性- Gnosis和Harmony。尽管受到区块链平台吞吐量的限制，SBvote可以容纳数百万选民的选举。
2022-06-13 cs.CR cs.DC
Scalable Zero-Knowledge Proofs for Verifying Cryptographic Hashing in Blockchain Applications
eCampus University（欧洲校园大学）；University of Macerata（马切拉塔大学）；V. N. Karazin Kharkiv National University（哈尔科夫国立大学）；Zpoken OÜ（Zpoken有限责任公司）
本文提出了一种生成和验证零知识证明的方法，用于确保加密哈希的计算完整性，重点在SHA-256算法上，利用Plonky2框架实现高效可扩展性。
2024-07-03 cs.CR
A Scalable Multi-Layered Blockchain Architecture for Enhanced EHR Sharing and Drug Supply Chain Management
针对医疗数字化中的数据安全、隐私与可扩展性问题，提出含五层结构的可扩展多层区块链架构，用于EHR共享与药品供应链管理，经Caliper基准测试验证提升了交易吞吐量、降低了通信开销，兼具安全互操作与供应链监控能力。
2024-12-09 cs.CR cs.DC
Secure and Scalable Blockchain Voting: A Comparative Framework and the Role of Large Language Models
针对区块链电子投票落地面临的可扩展性、算力、隐私等挑战，本文提出比较框架分析主流共识模型的局限并给出优化策略，同时探索LLM在相关环节的新作用，为全国级安全可扩展的智能区块链投票系统及原型构建提供基础。
2025-10-02 cs.CR cs.SE
Tiramisu: Layering Consensus Protocols for Scalable and Secure Blockchains
加密货币有望通过使商业民主化来彻底改变现代经济。这些货币在基于区块链的分布式账本上运行。现有的基于区块链的免许可协议提供了无与伦比的好处，如去中心化，匿名性和透明度。然而，这些协议在性能上受到影响，这阻碍了它们的广泛采用。特别是，完成时间长和交易率低使它们无法取代Visa网络等集中支付系统。许可的区块链协议提供了有吸引力的性能保证，但由于其中心化的性质，它们不适合部署分散的加密货币。研究人员已经开发了几种多层区块链协议，这些协议结合了许可和非许可区块链协议，以实现高性能和去中心化。文献中现有分层区块链协议的关键思想是将区块链操作分为两层，并使用不同类型的区块链协议来管理每一层。然而，许多这样的作品都带有诚实多数的假设，这可能无法准确反映现实世界，参与者可能是自私或理性的。这些假设可能会使协议容易受到现实世界中的安全威胁，正如专注于探索这些协议的博弈论攻击的文献所强调的那样。我们概括了现有的协议在文献中采取的“分层”的方法，并提出了一个框架来分析系统的BAR模型，并提供了一个广义的博弈论分析这样的协议。通过我们的分析，我们确定了分布式账本在更现实的环境中安全运行所需的关键系统参数。
2022-03-24 cs.CR cs.GT
RiskSEA : A Scalable Graph Embedding for Detecting On-chain Fraudulent Activities on the Ethereum Blockchain
Coinbase
本文提出RiskSEA风险评分系统，通过可扩展的node2vec图嵌入与交易行为特征相结合，并引入嵌入传播和动态嵌入两种方法，有效检测以太坊上的欺诈地址。
2024-10-03 cs.AI cs.CR cs.LG
A Range-Based Sharding (RBS) Protocol for Scalable Enterprise Blockchain
Department of Software Engineering, ÉTS Montréal, Universite de Quebec, Canada（蒙特利尔高等技术学院，魁北克大学，软件工程系）
本文提出RBS协议，通过范围基于分片机制提升企业区块链的可扩展性，减少跨分片延迟，提高吞吐量和效率。
2025-09-13 cs.CR cs.DC
SCALHEALTH: Scalable Blockchain Integration for Secure IoT Healthcare Systems
本研究提出SCALHEALTH，一种基于Hyperledger Fabric的区块链方案，结合认证、IPFS和NFT，通过双区块链（健康与金融）实现安全、去中心化的物联网医疗系统，模拟显示性能优于常规方案。
2024-03-12 cs.CR cs.DC
LSB: A Lightweight Scalable BlockChain for IoT Security and Privacy
区块链（BC）由于其不可变的性质以及相关的安全和隐私优势而引起了极大的关注。BC有潜力克服物联网（IoT）的安全和隐私挑战。然而，BC在计算上是昂贵的，具有有限的可扩展性，并且引起不适合IoT上下文的显著带宽开销和延迟。我们提出了一个分层的轻量级可扩展BC（LSB），它针对物联网要求进行了优化。我们将探讨灵巧家庭环境中的LSB，作为更广泛物联网应用的代表性示例。灵巧家庭中的低资源设备受益于集中式管理器，该管理器建立用于通信的共享密钥并处理所有传入和传出请求。LSB通过形成覆盖网络来实现分散化，在覆盖网络中，高资源设备共同管理公共BC，以确保端到端的隐私和安全性。覆盖被组织为不同的集群以减少开销，并且集群头负责管理公共BC。LSB集成了几个优化，包括轻量级共识，分布式信任和吞吐量管理算法。定性的参数表明，LSB是弹性的几种安全攻击。大量的模拟表明，LSB降低了数据包开销和延迟，并增加了BC的可扩展性相比，相关的基线。
2017-12-08 cs.CR
LightChain: Scalable DHT-Based Blockchain
作为一种仅附加的分布式数据库，区块链被用于各种各样的应用，包括加密货币和物联网（IoT）。现有的区块链解决方案在通信和存储可扩展性以及去中心化方面存在不足。在本文中，我们提出了LightChain，这是第一个在参与节点的分布式哈希表（DHT）上运行的区块链架构。LightChain是一个无需许可的区块链，它在网络中提供可寻址的区块和交易，使所有对等体都可以有效地访问它们。每个块和事务都在对等体的DHT内复制，并以按需方式检索。因此，LightChain中的节点不需要检索或保留整个账本。LightChain是公平的，因为所有参与的同行都有统一的机会参与共识，而不管他们的影响力如何，如哈希能力或股份。我们提供了正式的数学分析和实验结果（模拟和云部署）来证明LightChain的安全性，效率和公平性，并表明LightChain是唯一可以在对等点的腐败多数权力下提供完整性的现有区块链。正如我们通过实验证明的那样，与比特币和以太坊等主流区块链相比，LightChain需要的每个节点存储空间大约小66倍，将新节点引导到系统的速度大约快380倍，并且每个LightChain节点参与协议的可能性相同。
2021-09-01 cs.CR cs.DC
PoAh: A Novel Consensus Algorithm for Fast Scalable Private Blockchain for Large-scale IoT Frameworks
在当今的互联世界中，资源受限的设备被部署用于传感和决策应用，从智能城市到环境监测。这些资源受限的设备被连接起来，以创建通常被称为物联网（IoT）、雾计算和边缘计算的实时分布式网络。区块链在这些领域中获得了很大的兴趣，通过忽略集中式依赖来保护系统，其中工作量证明（PoW）在使整个安全解决方案分散化方面发挥着至关重要的作用。由于设备的资源限制，PoW不适合基于区块链的安全解决方案。本文提出了一种新的共识算法，称为认证证明（PoAh），它引入了一种加密认证机制，以取代PoW资源受限的设备，并使区块链应用程序特定。因此，PoAh既适合私有区块链，也适合许可区块链。此外，PoAh不仅保护了系统，还保持了系统的可持续性和可扩展性。所提出的共识算法的理论评估在仿真场景中，并在实时硬件测试床，以验证其性能。最后，讨论了PoAh及其在物联网和边缘计算场景中与区块链的集成。所提出的PoAh虽然在有限的计算机资源（例如像Raspberry Pi这样的单板计算设备）中运行，但延迟大约为3秒。
2020-01-21 cs.CR cs.DC
LiteChain: A Lightweight Blockchain for Verifiable and Scalable Federated Learning in Massive Edge Networks
针对海量边缘网络中联邦学习面临的通信、存储及安全度量挑战，提出轻量级区块链LiteChain，通过分布式聚类算法构建两级网络结构并引入CBFT共识与安全更新机制，在降低延迟和存储开销的同时有效抵御攻击。
2025-03-06 cs.CR cs.DC
Pioplat: A Scalable, Low-Cost Framework for Latency Reduction in Ethereum Blockchain
针对以太坊区块链中延迟敏感场景的低延迟需求，提出由多洲中继节点和改造全节点组成的Pioplat低成本框架，通过节点选择策略和低延迟协议有效降延迟，已在五大洲验证可行性并开源实现。
2024-12-11 cs.CR cs.DC
FAPL-DM-BC: A Secure and Scalable FL Framework with Adaptive Privacy and Dynamic Masking, Blockchain, and XAI for the IoVs
本文提出FAPL-DM-BC框架，结合自适应隐私学习、动态掩码、区块链溯源、安全聚合与可解释AI，为车联网提供安全、可扩展且可解释的联邦学习方案。
2025-01-02 cs.CR
Optimal Sharding for Scalable Blockchains with Deconstructed SMR
针对区块链分片的规模-安全两难问题，本文提出Arete协议，通过解构SMR流程、分离安全与活性考量，实现更优规模分片与交易并行处理，实验证明其性能优于现有最先进分片协议。
2025-03-24 cs.CR
MAP the Blockchain World: A Trustless and Scalable Blockchain Interoperability Protocol for Cross-chain Applications
针对现有区块链互操作协议的可扩展性差与信任问题，研究提出无需信任的MAP协议，通过跨链中继与优化的zk轻客户端方案降本，经大规模评估与实际部署验证有效，还构建了首个真实跨链数据集。
2024-11-01 cs.CR
DEXON: A Highly Scalable, Decentralized DAG-Based Consensus Algorithm
区块链系统是一个复制的状态机，必须是容错的。在设计区块链系统时，通常会在去中心化、可扩展性和安全性之间进行权衡。在本文中，我们提出了一种新的区块链系统DEXON，它实现了高度的可扩展性，同时在现实世界的环境中保持分散和健壮。我们有两个主要贡献。首先，我们为区块链提供了一个高度可扩展的分片框架。该框架采用任意数量的单链并将其转换为\textit{blocklattice}数据结构，从而使\textit{high scalability}和\textit{low transaction confirmation latency}具有渐进最优的通信开销。其次，我们提出了一个单链协议的基础上，我们的新的可验证的随机函数和一个新的拜占庭协议，实现高分散和低延迟。
2018-11-19 cs.CR cs.DB cs.DC
Cross-Referencing Method for Scalable Public Blockchain
本文提出一种跨域交叉引用方法，通过域内交易分发和滞后签名交换，在保持去中心化的同时将公有区块链容量提升至每秒5.6万笔交易，并显著增强防篡改性。
2021-07-27 cs.CR cs.DC
Scalable Data Notarization Leveraging Hybrid DLTs
针对公有链费用高、私有链信任不足的问题，本文提出基于混合区块链架构和新型数据结构的可扩展数据公证方法，并以供应链产品护照验证其在存储与成本权衡上的有效性。
2025-01-08 cs.CR cs.DC
hChain 4.0: A Secure and Scalable Permissioned Blockchain for EHR Management in Smart Healthcare
针对智慧医疗中IoMT设备健康数据的安全防护与实时场景可扩展性需求，提出集成AES、PHE、私有通道、假名化和ABAC的许可链hChain 4.0，实现高隐私EHR管理，经实验验证其可扩展性、成本效益和安全性更优。
2025-05-20 cs.CR
Fairness, Integrity, and Privacy in a Scalable Blockchain-based Federated Learning System
University of Bayreuth（拜罗伊特大学）；FIM Research Center（FIM研究中心）；Fraunhofer FIT（弗劳恩霍夫应用信息技术研究所）
联邦机器学习（FL）允许在敏感数据上集体训练模型，因为只需要共享客户端的模型，而不需要共享其训练数据。然而，尽管对外语的研究已经引起了人们的关注，但这一概念在实践中仍然缺乏广泛的采用。其中一个关键原因是实施FL系统的巨大挑战，同时为所有参与客户实现公平，完整性和隐私保护。为了解决这个问题，我们的论文提出了一个融合区块链技术、局部差分隐私和零知识证明的FL系统。我们使用多元线性回归实现的概念验证表明，这些最先进的技术可以结合到FL系统中，该系统可以在可扩展和透明的系统中调整经济激励，信任和保密要求。
2021-11-11 cs.AI cs.CR cs.DC
OptChain: Optimal Transactions Placement for Scalable Blockchain Sharding
区块链分片协议的一个主要挑战是超过95%的交易是跨分片的。这些跨分片的事务不仅降低了系统吞吐量，还使确认时间加倍，并耗尽了本已稀缺的网络带宽。跨分片交易是否即将成为分片方案？在本文中，我们提出了一种新的分片范例，称为OptChain，其中跨分片事务被最小化，从而使确认时间和吞吐量提高了近两倍。通过将事务视为在线图中的节点流，OptChain利用轻量级和动态事务放置方法将相关和即将相关的事务分组到相同的分片中。同时，OptChain在分片之间保持时间平衡，以保证高并行性。我们使用P2P库进行了全面的大规模模拟，证实了性能的显著提升，跨分片事务减少了10倍，确认时间减少了两倍多，吞吐量增加了50%。当与Omniledger分片协议相结合时，OptChain每秒可提供6000个事务，确认时间为10.5秒。
2021-10-18 cs.CR cs.DC
Fission: A Provably Fast, Scalable, and Secure Permissionless Blockchain
我们介绍了Fission，这是一种新的无权限区块链，在系统吞吐量和交易确认时间方面实现了可扩展性，同时保留了区块链平等和去中心化的核心价值。Fission通过采用一种新的延迟-惰性管道模型来克服系统吞吐量瓶颈，该模型通过块管道实现非常高的系统吞吐量，自适应分区机制可以自动扩展到交易量，以及可证明安全的节能共识协议，以确保安全性和鲁棒性。Fission应用由中继网络和对等网络组成的混合网络。中继网络的目标是通过最小化信息传播延迟来最小化交易确认时间。为了优化中继网络中存在的流失，动态网络拓扑结构和网络异构性的性能，我们提出了一种超快速的博弈论中继选择算法，实现了近最优的性能在一个完全分布式的方式。Fission的点对点网络补充了中继网络，并通过使用户能够贡献其存储和带宽用于信息传播（有激励）来提供非常高的数据可用性。我们提出了一个分布式的在线数据检索策略，最佳卸载中继网络，而不会降低系统性能。通过以整体的方式重新创新区块链技术的所有核心元素-计算，网络和存储，Fission旨在实现可扩展性，安全性和分散性之间的最佳平衡。
2018-12-14 cs.CR cs.DC cs.NI
SettleFL: Trustless and Scalable Reward Settlement Protocol for Federated Learning on Permissionless Blockchains (Extended version)
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Queen's University Belfast（女王大学 Belfast分校）；National University of Singapore（新加坡国立大学）
SettleFL是一种去中心化且可扩展的奖励结算协议，通过优化链上成本和提供即时最终性，解决联邦学习中高频率训练与区块链成本的冲突问题。
2026-02-26 cs.CR cs.LG
Scalable Byzantine Consensus via Hardware-assisted Secret Sharing
对区块链技术的兴趣激增，重新激发了对有效拜占庭共识方案的研究。特别是，区块链社区一直在寻找方法，将传统的拜占庭容错（BFT）协议有效地集成到区块链共识层中，允许各种金融机构安全地商定交易顺序。然而，现有的BFT协议由于其$O(n^2)$消息复杂度而只能扩展到数十个节点。在本文中，我们提出了FastBFT，一个快速和可扩展的BFT协议。FastBFT的核心是一种新颖的消息聚合技术，它将基于硬件的可信执行环境（TEE）与轻量级秘密共享原语相结合。将该技术与几种其他优化（即，乐观执行、树形拓扑和故障检测），FastBFT即使在大规模网络中也能实现低延迟和高吞吐量。通过系统的分析和实验，我们证明了FastBFT具有更好的可扩展性和性能比以前的BFT协议。
2018-11-14 cs.CR cs.DC
Sharing pandemic vaccination certificates through blockchain: Case study and performance evaluation
这项工作提出了一个可扩展的、基于区块链的平台，用于安全共享COVID-19或其他疾病疫苗接种证书。作为一个指示性用例，我们通过考虑欧盟国家来模拟大规模部署。通过大量的模拟计算资源的使用，网络响应时间和带宽方面的建议平台进行评估。基于结果，该计划在所有主要的评估标准显示出令人满意的性能，这表明它可以为真正的实现设定步伐。与相关工作相比，拟议平台是新颖的，特别是从大规模全面实施及其评估的角度来看。
2021-01-12 cs.CR cs.CY cs.PF
A Threshold Homomorphic Blockchain Architecture for Secure and Scalable IoT Sensor Data Aggregation
Telecom Paris, Institut Polytechnique de Paris（巴黎电信学院，巴黎理工学院）
针对物联网传感器聚合的安全可扩展需求，提出拓扑感知同态区块链架构Phi-PHE-BC，结合门限Paillier解密与图分析，在Hyperledger Fabric 2.5上实现低延迟，为物联网数据聚合提供实用方案。
2026-08-25 cs.CR cs.NI
Cross-Channel: Scalable Off-Chain Channels Supporting Fair and Atomic Cross-Chain Operations
跨链技术促进了孤立区块链之间的互操作性，用户可以在其上自由通信和转移价值。现有的跨链协议在处理链上事务时存在可扩展性问题。链下渠道作为一种很有前途的区块链扩展技术，可以在不涉及链上交易结算的情况下实现小额支付交易。然而，现有的通道方案只能应用于单个区块链内的操作，无法支持跨链服务。因此，在本文中，我们提出了跨渠道，这是第一个支持跨链服务的链下渠道。我们引入了一种新的分层通道结构，一个新的分层结算协议，和一个智能通用公平交换协议，以确保跨链交互的可扩展性，公平性和原子性。此外，交叉通道提供了强大的安全性和实用性，避免了高延迟在异步网络。通过在阿里云平台上部署50个Cross-Channel实例，我们证明了Cross-Channel非常适合处理高频率、大规模的跨链交易，并以少量的gas和延迟开销带来了显著的吞吐量提升。
2022-12-14 cs.CR
Optimistic TEE-Rollups: A Hybrid Architecture for Scalable and Verifiable Generative AI Inference on Blockchain
DGrid AI
本文提出OTR，一种混合验证协议，通过结合可信执行环境和乐观欺诈证明，实现区块链上高吞吐量、低延迟且可验证的生成AI推理。
2025-12-23 cs.CR
A survey on efficient parallelization of blockchain-based smart contracts
智能合约平台面临的主要问题是达成共识所需的时间和计算能力。在经典的区块链模型中，每个操作实际上都是由每个节点执行的，既可以更新状态，也可以验证其他节点执行的计算结果。在这个简短的调查中，我们概述了一些最先进的方法来获得智能合约的有效和可扩展的计算。特别强调分片，一个有前途的方法，允许并行化，因此更有效地管理网络的计算资源。
2019-02-08 cs.CR
AutoDFL: A Scalable and Automated Reputation-Aware Decentralized Federated Learning
University of La Rochelle（拉罗谢尔大学）
本文提出 AutoDFL 框架，利用 zk-Rollups 和自动化公平声誉模型提升声誉感知 BFL 的可扩展性、效率与安全性，实验显示其吞吐量超过 3000 TPS，gas 最高降低 20 倍。
2025-01-08 cs.CR cs.DC cs.ET
Decentralized User-Centric Access Control using PubSub over Blockchain
我们提出了一种机制，把用户的控制中心，并授权他们决定访问他们的数据集合。重新审视安全性中提供保护的基本机制，我们的解决方案使用能力、访问列表和访问权，这些都遵循理解良好的形式概念来推理访问。这一贡献提出了一种实用、正确、可审计、透明、分布式和去中心化的机制，与当前的新兴环境非常匹配，包括物联网、智慧城市、精准医疗和自动驾驶汽车。它基于分布式授权、加密货币和可扩展计算中使用的经过充分测试的原则和实践。
2017-09-29 cs.CR
Scalable Hierarchical AI-Blockchain Framework for Real-Time Anomaly Detection in Large-Scale Autonomous Vehicle Networks
organization= Dept. of Computer Science \& Engg., International Institute of Information Technology , city= Bhubaneswar , postcode= 751003 , state= Odisha , country= India；organization= Dept. of Computer Science, Maharaja Sriram Chandra Bhanja Deo University , city= Baripada , postcode= 757003 , state= Odisha , country= India
针对大规模自动驾驶车辆网络实时异常检测的挑战，本文提出三层混合安全架构HAVEN，通过解耦实时本地检测与分布式协同，实现低于10ms的检测延迟、94%准确率及拜占庭容错，提升网络安全性与可扩展性。
2025-11-16 cs.AI cs.CR cs.LG
Scalable and Privacy-Focused Company-Centric Supply Chain Management
针对动态供应链中的隐私、可扩展性与可信联盟难题，提出本地化存储并结合无需许可区块链防篡改的 CCChain，实现安全共享、产品近实时追溯及数据不一致检测。
2022-05-22 cs.CR
RollupTheCrowd: Leveraging ZkRollups for a Scalable and Privacy-Preserving Reputation-based Crowdsourcing Platform
本文提出基于 zkRollups 的众包框架 RollupTheCrowd，通过链下存储和零知识证明实现隐私保护的信誉模型，并将 gas 消耗降低 20 倍，实验验证了其可扩展性和实用性。
2024-07-02 cs.CR cs.DC
Blockchain-Based Secure Online Voting Platform Ensuring Voter Anonymity, Integrity, and End-to-End Verifiability
本研究针对在线投票的隐私与安全顾虑，提出结合私有链存加密选票、公链锚定哈希及盲签名令牌保匿名的混合区块链投票模型，实现了原型并验证其可行性与实用性。
2025-09-30 cs.CR
Automated Cybersecurity Compliance and Threat Response Using AI, Blockchain & Smart Contracts
提出集成AI、区块链与智能合约的框架，自动化安全策略合规执行与威胁响应，模拟验证提升合规率与响应速度，实现可扩展、低成本的高效合规管理。
2024-09-12 cs.CR
ShikkhaChain: A Blockchain-Powered Academic Credential Verification System for Bangladesh
针对孟加拉国学术凭证人工验证效率低、欺诈频发的问题，提出基于以太坊智能合约和IPFS的区块链平台ShikkhaChain，支持多角色访问、QR验证与链上撤销，提升了学位可信度与验证效率。
2025-10-03 cs.CR
ACeD: Scalable Data Availability Oracle
在实践中，一种流行的方法通过仅将链下数据的散列提交到区块链中来卸载区块链中的计算和存储。这种机制被认为容易受到拖延攻击：与提交的散列对应的块可能在任何诚实节点处都不可用。将所有块广播到整个网络的直接解决方案可以避免这种数据可用性攻击，但它不可扩展。在本文中，我们提出了ACeD，一个可扩展的解决方案，这个数据可用性问题与$O(1)$通信效率，第一次尽我们所知。关键的创新是一种新的协议，该协议要求每个$N$节点仅接收块的$O(1/N)$，从而保证数据在网络中以分布式方式可用。我们的解决方案创造性地将编码理论设计集成到Merkle树承诺中，以保证高效和防篡改的重建;该解决方案与异步可验证信息分散（保证畸形编码的有效证明）和编码Merkle树（仅提供随机腐败的保证，而不是我们对最坏情况腐败的保证）不同。我们在6000行Rust代码中实现了ACeD的全部功能，通过高性能的实现将功能作为智能合约集成到以太坊中，在以太坊测试网Kovan上展示了高达每秒10，000笔交易的吞吐量和6000倍的天然气成本降低。
2021-03-03 cs.CR
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
A Blockchain-based Platform Architecture for Multimedia Data Management
大量的多媒体数据（即，文本、音频、视频、图形和动画）每天都在生成。传统上，多媒体数据由多媒体服务提供商维护的平台管理，这些平台通常使用集中式架构来设计。然而，这种集中式架构可能会导致单点故障以及关于特许权使用费或其他权利的争议。很难确保数据的完整性并跟踪版权协议中所列义务的履行情况。为了解决这些问题，在本文中，我们提出了一个基于区块链的多媒体数据管理平台架构。我们采用自我主权身份进行身份管理，并设计了一个多层次的能力为基础的访问控制机制。我们使用所提出的方法实现了一个概念验证原型，并使用用例对其进行评估。实验结果表明，该方法是可行的，具有可扩展性.
2020-09-07 cs.CR cs.SE
