A Survey on Blockchain for Big Data: Approaches, Opportunities, and Future Directions
在过去的几年里，大数据在各种科学和工程领域引起了强烈的兴趣。尽管有许多优点和应用，但为了更好的服务质量，大数据中存在许多有待解决的挑战，例如，大数据分析、大数据管理以及大数据隐私和安全。区块链以其去中心化和安全性的特点，具有改善大数据服务和应用的巨大潜力。在这篇文章中，我们提供了一个关于大数据区块链的全面调查，重点是最新的方法，机会和未来的方向。首先，我们简要概述了区块链和大数据以及它们集成背后的动机。接下来，我们调查了各种用于大数据的区块链服务，包括用于安全大数据采集、数据存储、数据分析和数据隐私保护的区块链。然后，我们回顾了在不同垂直领域（如智能城市，智能医疗，智能交通和智能电网）中使用区块链进行大数据应用的最新研究。为了更好地理解，还介绍和分析了一些具有代表性的区块链大数据项目。最后，挑战和未来的方向进行了讨论，以进一步推动在这个有前途的领域的研究。
2021-02-05 cs.CR cs.DC
Blockchain for Internet of Things: A Survey
物联网（IoT）正在将现有产业重塑为以数据驱动决策为特征的智能产业。然而，物联网的固有特征导致了许多挑战，例如分散化，互操作性差，隐私和安全漏洞。区块链技术为应对物联网的挑战带来了机遇。在本文中，我们研究了区块链技术与物联网的集成。我们将这种区块链和物联网的综合称为物联网区块链（BCoT）。本文提出了一个深入的调查BCoT，并讨论了这种新的范式的见解。特别是，我们首先简要介绍物联网并讨论物联网的挑战。然后，我们对区块链技术进行了概述。接下来，我们将重点介绍区块链和物联网的融合，并提出BCoT架构的建议。我们进一步讨论了在物联网中使用区块链进行5G超越的问题以及BCoT的工业应用。最后，我们概述了开放的研究方向，在这个有前途的领域。
2020-02-07 cs.DC cs.NI cs.SE
A Survey on Blockchain Interoperability: Past, Present, and Future Trends
区块链互操作性正在成为区块链技术的关键特征之一，但实现它所需的知识是分散的。这一事实使得学术界和业界在区块链之间无缝实现互操作性方面面临挑战。鉴于这个新领域的新颖性和潜力，我们对区块链互操作性进行了文献综述，收集了262篇论文和70篇灰色文献，构成了332篇文献的语料库。从这332篇文献中，我们系统地分析和讨论了80篇文献，包括同行评议的论文和灰色文献。我们的评论将研究分为三类：加密货币导向的互操作性方法，区块链引擎和区块链连接器。每个类别又根据规定的标准进一步分为子类别。我们不仅讨论了每个类别和子类别内的研究，而且还讨论了跨类别的研究，提供了区块链互操作性的整体概述，为该领域的系统研究铺平了道路。我们的研究结果表明，区块链互操作性比加密货币具有更广泛的范围。本调查采用了一种有趣的方法：我们系统地联系了灰色文献论文和行业解决方案的作者，以获得他们工作的最新观点。最后，本文讨论了支撑技术、标准、用例、开放挑战，并提出了未来的研究方向。
2021-03-22 cs.CR cs.DC
A Survey of Distributed Consensus Protocols for Blockchain Networks
自比特币诞生以来，加密货币和底层区块链技术吸引了学术界和工业界越来越多的兴趣。在各种核心组件中，共识协议是区块链安全性和性能背后的定义技术。从Nakamoto共识协议的增量修改到创新的替代共识机制，已经提出了许多共识协议来提高区块链网络本身的性能或适应其他特定的应用需求。在这项调查中，我们对最先进的区块链共识协议进行了全面的审查和分析。为了便于讨论我们的分析，我们首先介绍了经典的容错理论中的关键定义和相关结果，这有助于为进一步的讨论奠定基础。我们确定了区块链共识协议的五个核心组成部分，即区块提议、区块验证、信息传播、区块终结和激励机制。然后仔细审查各种区块链共识协议，并进行算法抽象和漏洞分析。调查的共识协议进行了分析，使用五个组件的框架和比较不同的性能指标。这些分析和比较为我们提供了新的见解，在不同的建议，其适用的应用场景，关键假设，预期的容错，可扩展性，缺点和权衡方面的根本差异。我们相信这项调查将为区块链开发人员和研究人员提供关于最先进共识协议的全面视图，并促进设计未来协议的过程。
2020-01-29 cs.CR cs.DC
Exploring Blockchain Technology through a Modular Lens: A Survey
本文提出通用模块化区块链分析框架，从宏观和微观层面系统剖析区块链系统，覆盖网络、共识和分布式账本等核心组件，为设计可扩展、灵活且适应应用的区块链奠定基础，并探讨集成技术与主要挑战。
2023-04-13 cs.CR cs.DC
Quantum Blockchain Survey: Foundations, Trends, and Gaps
Southeast Missouri State University（东南密苏里州立大学）；Indiana University Bloomington（印第安纳大学伯明顿分校）
本文调查量子区块链的基础、趋势与研究缺口，分析后量子区块链与量子区块链的密码学基础、架构设计及实现挑战，探讨安全、可扩展性和部署的权衡，并指出开放性研究问题。
2026-01-19 cs.CR cs.DC cs.ET
Towards the Uses of Blockchain in Mobile Health Services and Applications: A Survey
随着比特币和区块链的出现，加密特性和功能的增长和适应迅速扩展到新的和未开发的领域，例如医疗保健。目前，区块链主要作为一种保护电子健康记录（EHR）的机制来实施。然而，新的研究表明，这项技术可以成为一个强大的工具，使患者能够控制自己的健康数据，以及实现万无一失的健康数据历史和建立医疗责任。随着基于服务导向架构的移动健康（m-Health）的出现，区块链机制在m-Health应用中的适应性为更加分散和可用的医疗保健服务创造了可能性。因此，本文对当前移动健康的安全最佳实践进行了回顾，包括医疗保健中的区块链技术。此外，它还讨论和阐述了已确定的开放问题和使用区块链的潜力。最后，本文提出了未来移动医疗服务和应用区块链实现的概念性解决方案。
2019-10-01 cs.CR cs.DC
A Comprehensive Survey on Green Blockchain: Developing the Next Generation of Energy Efficient and Sustainable Blockchain Systems
本文综述绿色区块链关键组件的节能策略，比较共识机制并提出网络、存储验证、智能合约及软硬件优化，为可持续区块链系统开发提供指南。
2024-10-27 cs.CR cs.DC
Blockchain-Enhanced Offloading in Mobile Edge Computing: A Systematic Review and Survey of Current Trends and Future Directions
本文针对移动边缘计算卸载的隐私安全问题，综述了基于区块链的安全卸载方法，梳理核心概念、按算法分类并对比相关技术、工具与指标，为该领域研究提供系统参考。
2024-03-09 cs.DC
Blockchain Consensus Algorithms: A Survey
近年来，区块链技术受到了世界各地学术界、工业界和政府的空前关注。它被认为是一项技术突破，预计将破坏几个应用领域。这导致了大量用于各种目的的区块链系统。然而，这些区块链系统中的许多都存在与其性能和安全性相关的严重缺陷，在实现任何大规模采用之前都需要解决这些问题。任何区块链系统的一个关键组成部分是其底层的共识算法，它在许多方面决定了其性能和安全性。因此，为了解决不同区块链系统的局限性，已经引入了几种现有的以及新颖的共识算法。对这些算法的系统分析将有助于理解任何特定区块链如何以及为什么执行其功能。然而，现有的关于共识算法的研究并不全面。这些研究对算法的属性进行了不完整的讨论，并且未能分析几种主要的区块链共识算法的范围。本文填补了这一空白，分析了广泛的共识算法使用全面的分类属性，并通过研究的影响，不同的问题仍然普遍存在于共识算法的细节。分析的结果以表格形式呈现，以有意义的方式提供了这些算法的可视化说明。我们还分析了属于不同类别的共识算法的100多种顶级加密货币，以了解它们的属性，并揭示这些加密货币的不同趋势。最后，我们提出了一个决策树的算法，作为一种工具来测试的适用性共识算法在不同的标准。
2020-02-07 cs.DC
A Survey on Secure and Private Federated Learning Using Blockchain: Theory and Application in Resource-constrained Computing
Florida International University（佛罗里达国际大学）；Southern Illinois University（南伊利诺伊大学）
近年来，由于先进机器学习和人工智能的快速发展以及新兴的安全和隐私威胁，联邦学习（FL）得到了广泛的普及。FL可以从边缘设备的本地数据存储中高效地生成模型，而不会向任何实体泄露敏感数据。虽然这种模式部分缓解了用户敏感数据的隐私问题，但由于日益增长的网络威胁和隐私侵犯技术，FL过程的性能可能受到威胁并达到瓶颈。为了加快FL过程的扩散，FL环境的区块链集成引起了学术界和工业界人士的广泛关注。区块链具有去中心化、不变性、共识和透明性的特点，有可能防止安全和隐私威胁。然而，如果区块链机制需要昂贵的计算资源，那么资源受限的FL客户端就不能参与训练。考虑到这一点，本次调查的重点是审查在资源受限的FL环境中成功部署区块链的挑战、解决方案和未来方向。我们全面回顾了适合FL过程的变体区块链机制，并讨论了它们在有限资源预算下的权衡。此外，我们还广泛分析了在资源受限的FL环境中可能观察到的网络威胁，以及区块链如何在阻止这些网络攻击方面发挥关键作用。为此，我们强调了一些潜在的解决方案，以实现区块链和联邦学习的耦合，这些解决方案可以提供高水平的可靠性、数据隐私和分布式计算性能。
2023-03-24 cs.CR cs.DC cs.LG
Blockchain for Large Language Model Security and Safety: A Holistic Survey
Lehigh University（利哈伊大学）；University of Idaho（爱达荷大学）；Boise State University（博伊西州立大学）
本综述全面评估了如何利用区块链技术增强大型语言模型的安全与保障，提出了BC4LLMs分类法系统梳理相关工作，并明确了该交叉领域的潜在研究方向与挑战。
2024-11-17 cs.AI cs.CR cs.DC
A Survey on Feasibility and Suitability of Blockchain Techniques for the E-Voting Systems
在21世纪的第二个十年，区块链绝对成为最热门的计算技术之一。这项研究旨在质疑在电子投票系统中使用区块链技术的可行性和适用性，包括技术和非技术方面。在当今世界，尽管这种传播的过程相当缓慢，但由于许多社会和经济原因，一些国家已经使用电子投票手段，我们对此进行了进一步的调查。尽管如此，除电子投票外，提供各种电子政务解决办法的国家数目很多。当然，电子投票系统需要更多的关注和保证潜在的安全和匿名问题，因为投票是少数几个极其关键的政府程序之一。尽管如此，电子投票并不纯粹是一项政府服务，但许多公司和非营利组织将受益于其提供的成本效益，可扩展性，远程访问性和易用性。区块链技术据称能够解决一些（显然不是所有）重要的安全问题，包括匿名性、机密性、完整性和不可否认性。本文中的分析结果基本上证实了这些说法。
2020-02-11 cs.CR cs.DC
Blockchain for Future Smart Grid: A Comprehensive Survey
智能电网的概念已被引入作为传统电网的新愿景，以找出整合绿色和可再生能源技术的有效方法。互联网智能电网，也称为能源互联网，也正在成为一种创新的方法，以确保随时随地的能源。这些发展的最终目标是建立一个可持续发展的社会。然而，集成和协调大量不断增长的连接对于传统的集中式网格系统来说是一个具有挑战性的问题。因此，智能电网正在经历从集中式拓扑结构向分散式拓扑结构的转变。另一方面，区块链具有一些优秀的特性，使其成为智能电网范例的一个有前途的应用。在本文中，我们的目的是提供一个全面的调查区块链在智能电网中的应用。因此，我们确定了可以通过区块链解决的智能电网场景的重大安全挑战。然后，我们提出了一些基于区块链的最新研究工作，这些研究工作在不同的文献中提出，以解决智能电网领域的安全问题。并总结了近年来出现的几个相关的实际项目、试验和产品。最后，我们讨论了将区块链应用于智能电网安全问题的基本研究挑战和未来方向。
2020-05-13 cs.CR cs.DC cs.NI
Blockchain and Biometrics: Survey, GDPR Analysis, and Future Directions
Biometrics and Data Pattern Analytics Lab, Universidad Autonoma de Madrid, Spain（生物特征与数据模式分析实验室，马德里自治大学，西班牙）；Biometric Law Lab, Centre for IT & IP Law (CITIP), KU Leuven, Belgium（生物特征法律实验室，信息与知识产权法中心（CITIP），鲁汶大学，比利时）
本文综述区块链与生物识别结合的研究，首次基于GDPR进行法律分析，探讨其在PKI、可信服务及身份管理中的应用，并指出当前挑战与未来方向。
2025-10-24 cs.CR cs.CV cs.DC
Enhancing Trust and Privacy in Distributed Networks: A Comprehensive Survey on Blockchain-based Federated Learning
Hithink RoyalFlush Information Network Co. Ltd.（同花顺信息网络有限公司）；Kyushu University（九州大学）；Baidu Inc.（百度公司）；Unicom Digital Tech.（联通数字科技有限公司）；Boston Consulting Group（波士顿咨询公司）
本文系统综述了基于区块链的联邦学习（BCFL），提出其分类法和一般架构，并分析其在医疗、物联网等隐私敏感领域的应用及未来研究方向。
2024-03-28 cs.AI cs.CR cs.DC
Layer 2 Blockchain Scaling: a Survey
区块链技术受到可扩展性的巨大限制的影响，从而对性能产生影响。本讨论旨在分析当前可用的第二层解决方案的最新技术水平，以克服这些局限性，既侧重于理论和实践方面，又突出了所研究框架之间的主要差异。这部作品的结构基于三个主要部分。特别是，第一部分是关于技术、可伸缩性问题和第二层解决方案的介绍性部分。第二部分代表了讨论的核心，由三个不同的小节组成，每个小节都详细分析了各自的解决方案（Lightning Network、Plasma、Rollups）;每个解决方案的分析都基于它如何影响区块链技术和第二层的五个关键方面：可扩展性、安全性、去中心化、隐私、费用和小额支付（鉴于后两者的高度相关性，将其放在一起分析）。最后，第三部分包括一个表格摘要，后面是一个用例的详细描述，该用例专门用于对所提出的框架进行实际评估。工作结果符合预期：所有解决方案都有效地提高了可扩展性。一个关键的澄清是，在所有可能的应用领域中，这三种方法中没有一种方法优于其他方法，采用每一种方法的后果是不同的。因此，选择取决于应用程序上下文，并且必须在前面提到的方面之间找到折衷。
2021-07-22 cs.CR cs.DC
Mobile Edge Computing, Metaverse, 6G Wireless Communications, Artificial Intelligence, and Blockchain: Survey and Their Convergence
Nanyang Technological University（南洋理工大学）
随着物联网（IoT）和5G/6 G无线通信的进步，近年来移动计算的范例已经急剧发展，从集中式移动云计算到分布式雾计算和移动边缘计算（MEC）。MEC将计算密集型分配推到网络边缘，并将资源尽可能靠近端点，解决移动设备在存储空间、资源优化、计算性能和效率方面的缺点。与云计算相比，MEC作为分布式、更紧密的基础设施，与Metaverse、6 G无线通信、人工智能、区块链等新兴技术的融合，也解决了网络资源分配、更多网络负载以及延迟要求等问题。因此，本文研究了用于满足现代应用程序的严格要求的计算范式。给出了MEC在移动增强现实（MAR）中的应用场景。此外，本文还介绍了基于MEC的虚拟实境的动机以及MEC在虚拟实境中的应用。特别强调的是上面提到的一组技术融合，例如，6 G与MEC范式，通过区块链加强MEC等。
2022-09-28 cs.AI cs.DC cs.LG
A Survey of Verification, Validation and Testing Solutions for Smart Contracts
智能合约是存储在区块链上的程序，在满足预定条件时运行。然而，设计和实现智能合约并不简单，因为在区块链上部署时，不再可能修改它（无论是为了改进还是修复错误）。只有通过部署一个新版本的智能合约才有可能，这是昂贵的（新合约的部署成本和旧合约的销毁成本）。为此，有许多解决方案可以在部署之前测试智能合约。由于实现无错误的智能合约可以提高可靠性并降低成本，因此测试是一项必不可少的活动。在本文中，我们将试图解决智能合约测试的现有解决方案分为以下几类：公共测试网络，安全分析工具，区块链模拟器和区块链模拟器。然后，我们分析这些解决方案，对它们进行分类，并展示它们的优点和缺点。
2021-12-07 cs.DC cs.MA cs.SE
Recent Advances of Blockchain and its Applications
区块链是一种新兴的去中心化的数据汇集、共享和存储技术，它为各种现实世界的用例提供了丰富的透明、安全、防篡改、安全和健壮的账本服务。近年来，区块链技术本身以及采用区块链的应用程序都有了显着的发展。现有的大多数调查都局限于区块链或应用程序的几个特定问题，难以描绘当前巨型区块链生态系统的全貌。在本文中，我们调查了区块链技术及其在现实世界应用中最活跃的研究课题的最新进展。我们首先回顾了一般区块链系统中共识机制和存储机制的最新发展。然后对区块链支持的物联网，边缘计算，联邦学习和几个新兴应用进行了广泛的文献，包括医疗保健，COVID-19大流行，社交网络和供应链，其中详细讨论了每个特定的研究主题。最后，我们讨论了未来的方向，挑战和机遇，在学术界和工业界。
2022-08-16 cs.CR cs.DC
SoK: A Taxonomy for Critical Analysis of Consensus Mechanisms in Consortium Blockchain
本文围绕联盟区块链共识机制，提出基于可靠性、性能与安全性的分类法，系统梳理并批判性评估主要共识算法的优劣及研究方向。
2023-09-27 cs.DC cs.DS
A Survey of Blockchain, Artificial Intelligence, and Edge Computing for Web 3.0
Louisiana Tech University（路易斯安那理工大学）
本文从区块链、人工智能和边缘计算三个角度深入综述Web 3.0，分析其技术组件与应用，提出去中心化存储与计算方案，并指出关键挑战与研究方向，旨在将数据控制权归还用户。
2023-11-22 cs.AI cs.CR cs.DC
Blockchain for Edge of Things: Applications, Opportunities, and Challenges
近年来，区块链网络在加密货币以外的许多研究领域引起了人们的极大关注，其中之一就是通过边缘计算和物联网（IoT）的结合实现的边缘物联网（EoT）。在这种情况下，具有去中心化、不变性和可追溯性等独特功能的区块链网络有可能以更高的安全级别重塑和改造传统的EoT系统。特别是，区块链和EoT的融合导致了一种新的范式，称为BEoT，被认为是未来服务和应用的有前途的推动者。在本文中，我们对BEoT技术的最新发展进行了最新的回顾，并发现其在许多应用领域中的巨大机遇。我们通过提供区块链和EoT的最新介绍以及它们的最新进展来开始我们的调查。随后，我们讨论了BEoT在智能交通、智能城市、智能医疗、灵巧家庭和智能电网等广泛工业应用中的应用。讨论和分析了BEoT范式中的安全挑战，以及访问认证、数据隐私保护、攻击检测和信任管理等关键服务。最后，一些关键的研究挑战和未来的方向也突出了煽动在这个有前途的领域进一步研究。
2021-10-11 cs.CR cs.DC
SoK: Concurrency in Blockchain -- A Systematic Literature Review and the Unveiling of a Misconception
本文首次系统综述智能合约并发性，提出并发层次分类法并分析漏洞与对策，同时揭示一个主要研究类别中的错误并发假设，以纠正误解并指明未来研究方向。
2025-07-22 cs.CR cs.DC cs.PF
