The Challenges of Investigating Cryptocurrencies and Blockchain Related Crime
我们越来越生活在一个在隐私权和同意要求与社会保护自己的权利之间取得平衡的世界里。在这个世界上，对保护金融交易中所涉及的身份的要求越来越高，但这使得执法机构的工作变得越来越困难，特别是在金融欺诈和洗钱方面。本文回顾了加密货币交易中使用的隐私方法以及执法面临的挑战方面的最新技术。
2019-07-29 cs.CR cs.CY
Security and Privacy for Healthcare Blockchains
医疗区块链提供了一种创新的方式来存储医疗信息，执行医疗交易，并在分散的开放医疗网络环境中建立医疗数据共享和数据集成的信任。尽管医疗区块链技术已经引起了工业界、政府和学术界的广泛兴趣和关注，但在医疗行业从业务运营到研究合作的信息共享中部署区块链时，安全和隐私问题仍然是争论的焦点。本文重点介绍了区块链技术在医疗数据共享中的安全和隐私需求，全面分析了安全和隐私风险和需求，并给出了技术解决方案和策略。首先，我们讨论了通过部署医疗保健区块链实现电子医疗数据共享所需的安全和隐私要求以及属性。其次，我们将现有的努力分为三个参考区块链使用场景，用于电子医疗数据共享，并讨论在医疗区块链的三种使用场景中实现这些安全和隐私属性的技术，例如匿名签名，基于属性的加密，零知识证明，智能合约安全验证技术。最后，我们讨论了区块链在医疗保健领域的其他潜在应用场景。我们推测，这项调查将帮助医疗保健专业人员、决策者和医疗保健服务开发人员从概念、风险、需求、开发和部署技术和系统方面获得对医疗保健区块链安全性和隐私性的技术和直观见解。
2021-06-11 cs.CR
Blockchain and 6G: The Future of Secure and Ubiquitous Communication
未来的通信将以无处不在的连接和安全为特征。这些功能将是未来应用程序有效运行的基本要求。在本文中，为了突出区块链和6 G对未来通信系统的影响，我们将这些应用需求分为两大类。在第一类中，称为需求组I \mbox{(RG-I)}，我们包括数据率，延迟，可靠性和大规模连接的性能相关需求，而在第二类中，称为需求组II \mbox{(RG-II)}，我们包括数据完整性，不可否认性和可验证性的安全相关需求。通过区块链和6 G，网络分散和资源共享将最大限度地减少资源利用率，从而促进RG-I目标。此外，通过适当选择区块链类型和共识算法，也可以轻松满足6 G应用的RG-II需求。通过这项研究，区块链和6 G的结合成为安全和无处不在的未来通信的优雅解决方案。
2021-06-10 cs.CR
Scalability Analysis of a Global Blockchain For Immunization Records
虽然疫苗接种继续推出以遏制持续的COVID-19大流行，但其验证正在成为个人重新参与许多社交活动或旅行的要求。区块链技术已被广泛提议用于管理疫苗接种记录及其在许多政治约束地区的验证。然而，COVID-19的高传染性需要全球疫苗接种运动。因此，用于疫苗接种管理的区块链必须扩大规模以支持这样的运动，并适应不同国家的要求。虽然有许多区块链框架的建议可以平衡疫苗接种记录的可访问性和不可变性，但其可扩展性这一关键特征尚未得到解决。在本文中，我们提出了一个可扩展和合作的基于全球免疫信息区块链的系统（GEOS），该系统利用了免疫信息系统的全球互操作性。我们模型GEOS和描述其要求，功能和操作。我们分析了GEOS中国家和国际共识流程以及区块链互操作性所导致的通信和延迟。这种通信对于实现全球范围的互操作性和访问电子疫苗接种记录以进行核查至关重要。我们表明，GEOS能够跟上全球COVID-19疫苗接种率，作为其可扩展性的一个例子。
2022-07-20 cs.CR cs.CY cs.GT
Investigating the Requirements for Building a Blockchain Simulator for IoT Applications
物联网（IoT）的普及已经使大量智能设备的管理成为可能。然而，物联网是基于集中式模型的，这引入了许多问题，例如单点故障和安全风险。区块链可以为解决这些问题提供一个可行的选择。实际上，区块链和物联网都是复杂的技术，在评估应用程序性能方面带来了进一步的挑战。为基于区块链的物联网应用程序提供可靠的仿真环境将是开发和评估此类应用程序的主要帮助。我们的研究发现，目前还没有具有全面功能的模拟器，用于开发和评估基于区块链的物联网应用程序，这是我们工作的主要动机。本研究的目的是收集专家关于为基于物联网的区块链应用程序创建模拟环境的意见。为此，我们进行了两项独立的调查。首先，一个调查问卷的开发，以确保这种模拟软件的开发将是显着的使用。其次，对参与者进行访谈，以了解他们对基于区块链的物联网应用所面临的主要问题的看法。此外，访谈重点收集了参与者对区块链如何改善物联网以及如何识别区块链在物联网中的适用性的观点。我们的调查结果表明，参与者对区块链解决物联网问题充满信心。然而，他们缺乏评估这一概念的必要工具。这突出了他们对模拟器的需求，以分析区块链和物联网的集成。
2022-08-23 cs.CR cs.DC
Requirements for Ethereum Private Sidechains
企业以太坊联盟的企业以太坊客户端规范定义了提供私有智能合约功能的以太坊客户端应遵守的要求。该规范虽然具有开创性，但忽略了一些重要的区块链要求，并且没有充分考虑提供私有侧链功能的以太坊客户端的要求。本文介绍了私有侧链的案例，并定义了交付该技术所需遵守的要求。根据需求分析了三个区块链客户端的功能：Quorum，Parity和Hyperledger Fabric。Quorum和Hyperledger Fabric作为私有联盟区块链运营，Parity在以太坊主网之上提供私有交易功能。这些不同的方法导致了不同的优点和缺点，导致每个客户不遵守一个或多个关键要求。特别是，没有一个被审查的区块链客户端支持确定引导信息以建立按需区块链的能力，也没有一个客户端支持以太坊主网的安全管理和固定。本文介绍了以太坊私有侧链和一系列技术，使其能够满足复杂的侧链要求。介绍了以太坊登记机构，其允许先前没有交互的实体安全地获取信息以引导侧链，并描述了管理和固定策略，其允许将侧链的状态安全地固定到以太坊主网而不损害隐私。
2018-07-06 cs.CR
A Pattern Sequence for Designing Blockchain-Based Healthcare Information Technology Systems
区块链以其去中心化和篡改感知特性而闻名，对于增强传统集中式和供应商锁定环境所限制的系统的基础设施具有吸引力。尽管区块链通常被用作加密货币背后的运营模型，但它在医疗保健等领域具有更可预见的实用性，这些领域高度要求高效的数据流。特别是，区块链和相关技术被吹捧为解决医疗互操作性挑战的基础技术，例如促进有效的通信和保护各种医疗系统之间的数据交换。尽管人们对利用区块链技术来改善医疗基础设施的兴趣越来越大，但文献中的一个主要空白是缺乏关于创建以医疗保健为重点的基于区块链的应用程序和系统的具体架构风格和设计考虑因素的可用建议。这项研究提供了两个贡献，以弥补现有研究的差距。首先，我们介绍了一个模式序列，用于设计基于区块链的医疗保健系统，重点是安全和大规模数据交换。我们的方法适应了传统的软件模式，并提出了新的模式，既考虑了医疗系统的特定技术要求，又考虑了这些要求对基于简单区块链的解决方案的影响。其次，我们使用模式序列的示例应用程序提供了一个面向模式的参考架构，用于指导软件开发人员在基于区块链的基础设施上设计可互操作的（在技术层面上）医疗保健IT系统。该参考架构专注于最大限度地减少链上的存储需求，保护敏感信息的隐私，促进可扩展的通信，并最大限度地提高系统的可演进性。
2020-10-02 cs.CR
A Blockchain-based Approach for Data Accountability and Provenance Tracking
最近批准的《通用数据保护条例》（GDPR）对数据控制者和处理者在处理欧盟（EU）居民数据方面提出了新的数据保护要求。这些要求包括一套具有约束力的法律地位的规则，应在所有欧盟成员国执行。鉴于这些要求，我们在本文中提出使用基于区块链的方法来支持数据问责制和来源跟踪。我们的方法依赖于使用部署在区块链中的可公开审计的合同，这些合同增加了数据访问和使用的透明度。我们确定并讨论了三种不同的模型，我们的方法具有不同的粒度和可扩展性的要求，合同可以用来编码数据使用策略和出处跟踪信息的隐私友好的方式。从这三个模型中，我们设计、实现和评估了一个模型，其中合约由数据主体为每个数据控制器部署，以及一个模型，其中主体在接受数据处理条件的情况下加入数据控制器部署的合约。我们的实现表明，在实践中的可行性和局限性的合同在本文中确定的目的。
2017-06-14 cs.CR
Blockchain Mutability: Challenges and Proposed Solutions
区块链在过去十年的发展是惊人的：从比特币到2000多个山寨币，从分散的电子支付到由智能合约和分散组织管理的复杂令牌可编程的交易。在新一代区块链应用仍在发展的同时，区块链的技术特性也在不断进步。然而，不可变性，一个迄今为止无可争议的属性，根据该属性，区块链数据不能被编辑或删除，仍然是区块链安全的基石。尽管如此，鉴于GDPR的“\textit{Right to be Forgotten (RtbF)} "规定提出的新的擦除要求，区块链的不变性最近受到了质疑。由于RtbF要求区块链数据可编辑，以便在请求时应用受限内容编辑，修改或删除，因此区块链遵守法规确实具有挑战性，如果不是不切实际的话。为了解决这一矛盾，已经提出了用于可变区块链的各种方法和技术，以满足监管擦除要求，同时保持区块链的安全性。为此，这项工作的目的是对最先进的研究方法、技术解决方案和先进的加密技术进行全面审查，以解决这一冲突，并讨论它们在应用于许可或非许可区块链时的潜力、约束和限制。
2019-07-16 cs.CR
Blockchain for the Cybersecurity of Smart City Applications
网络安全是智慧城市应用大规模部署之前应该解决的固有特征。最近，区块链似乎是一种很有前途的技术，可以为智能城市应用提供几个网络安全方面的服务。本文全面回顾了现有的基于区块链的解决方案，用于主要智慧城市应用的网络安全，即智慧医疗、智慧交通、智慧农业、供应链管理、智能电网和灵巧家庭。我们描述现有的解决方案，我们讨论他们的优点和局限性。此外，我们定义了每个智慧城市应用的安全要求，并将研究的解决方案映射到这些定义的要求。此外，给出了未来的方向。我们相信，目前的调查对于网络安全、区块链和智慧城市领域的每位研究人员来说都是一个很好的起点。
2022-06-06 cs.CR
Betting on Blockchain Consensus with Fantomette
基于区块链的共识协议提供了开发新协议的机会，因为它们对参与者的开放参与和明确激励提出了新的要求。为了解决第一个要求，有必要考虑共识协议中固有的领导者选举，这可能难以扩展到大量不受信任的参与者。为了解决第二个问题，重要的是要考虑如何提供激励，而不依赖于比特币中使用的资源密集型工作量证明。在本文中，我们提出了一个安全的领导者选举协议Caucus;接下来，我们将该协议融入到一个更广泛的基于区块链的共识协议Fantomette中，该协议除了传统的区块链安全属性外，还提供了博弈论保证。Fantomette是第一个在非理性参与者存在的情况下给出正式博弈论安全性证明的权益证明协议。
2018-08-08 cs.CR
What is a Blockchain? A Definition to Clarify the Role of the Blockchain in the Internet of Things
区块链一词的使用被记录在不同的项目中，从加密货币到物联网（IoT）的应用等等。因此，区块链的概念似乎模糊不清，因为很难相信相同的技术可以为具有极其不同需求并表现出不同性能和安全性的应用程序提供支持。这份立场文件详细阐述了分布式系统的理论，以推进区块链的明确定义，使我们能够澄清其在物联网中的作用。这一定义将三个要素紧密地联系在一起，作为一个整体，为区块链提供了与其他分布式账本技术不同的独特功能：不变性、透明性和匿名性。然而，我们注意到，不变性是以消耗大量资源为代价的，透明性不要求保密性，匿名性阻止了用户的识别和注册。这与大多数物联网应用的要求形成鲜明对比，物联网应用由资源受限的设备组成，其数据需要保密，用户需要清楚地知道。在提出的定义的基础上，我们得出了根据应用需求和信任模型选择适当的分布式账本技术的新指南，确定了导致区块链应用不当的常见陷阱。最后，我们指出了区块链在物联网中的可行作用：大量的本地物联网交易可以在链下聚合，然后在需要时成功记录在外部区块链上，作为公共问责的一种手段。
2021-02-07 cs.CR cs.NI
Superlight -- A Permissionless, Light-client Only Blockchain with Self-Contained Proofs and BLS Signatures
区块链协议基于分布式数据库，其中存储的数据保证是不可变的。所有节点都必须维护自己的数据库本地副本的要求确保了安全性，而共识机制有助于决定哪些数据被添加到数据库中，并防止强大的对手破坏系统。然而，由于构成区块链基础的数据库是一个不断增长的区块列表，因此可扩展性是这项技术的固有问题。一些公共区块链需要100 GB到TB的存储空间。在这项工作中，我们提出了具有自包含证明的Superlight概念，该概念旨在提高公共区块链的可扩展性，同时保持安全性和去中心化。不是所有节点都拥有整个区块链的本地副本来验证交易，而是节点可以仅使用区块头来导出交易的有效性。为了保持块报头的紧凑性，使用BLS签名来组合签名。我们提供了SCP的定义，并展示了客户端创建其他节点接受的资金转移证明所需的步骤。这种仅限轻客户端的区块链的优点是存储需求较低，而缺点是由于BLS签名而增加了计算复杂性，由于缺乏全局状态而限制了用例，以及需要发送者，接收者和矿工之间的交互协议来创建交易。
2019-09-16 cs.CR cs.DC
A Framework for Blockchain Interoperability and Runtime Selection
特定区块链对于给定用例的适用性主要取决于区块链的功能和非功能属性。这些属性可能会随着时间的推移而变化，因此，所选择的区块链可能会变得不适合给定的用例。这种不确定性可能会阻碍区块链技术的广泛采用。为了减轻易变区块链属性的影响，我们提出了一个框架，该框架可以监控多个区块链，允许用户定义功能和非功能需求，确定最合适的区块链，并在运行时启用对该链的访问。我们使用参考实现进行的评估表明，切换到另一个区块链可以节省成本，并使用户能够从更好的性能和更高的信任水平中受益。
2019-05-15 cs.CR
Blockchain scalability for smart contract systems using eUTXO model
这项研究批判性地分析了区块链扩展解决方案，基于它们实际平衡区块链三元悖论属性的能力。我们已经结束了这项研究，概述了目前的文献和可扩展性解决方案的实施中的差距。提出了一种扩展的UTXO交易模型，以克服与在区块链系统中实现第一层和第二层扩展解决方案相关的挑战。工业方法的检查是用来证明这一方向，并提出了未来工作的基础。
2022-01-21 cs.CR
Blockchain based solution design for Energy Exchange Platform
据观察，用户对印度能源交易所（IEX）和印度电力交易所有限公司（PXIL）等平台上发生的能源交易的公平性，透明度和隐私性有更高的要求。区块链作为一种去中心化的分布式记账系统，具有交易的可追溯性、安全性、可信性、不可篡改性等特点，能够满足能源一体化、多能源交易的需求。该解决方案基于区块链技术在综合能源服务领域的应用研究，提出基于智能合约的综合能源交易流程，探索区块链技术在综合能源服务中的应用。
2022-11-25 cs.CR
Scalable Role-based Access Control Using The EOS Blockchain
基于角色的访问控制（Role-based Access Control，RBAC）策略以角色的形式表示主体访问资源的权限。该研究提出了一个可扩展的，灵活的和可审计的RBAC系统，使用EOS区块链平台，以满足组织的安全需求。用于开发智能合约和去中心化应用程序（DAPP）的EOS区块链平台旨在解决现有区块链平台中存在的可扩展性问题。这个智能合约平台旨在消除交易费用，同时每秒进行数百万笔交易。在我们提出的方法中，EOS区块链透明地存储RBAC策略。管理角色根据组织执行操作的方式在更高级别上控制对资源的访问。组织创建角色、角色层次结构和约束来规范用户操作。因此，一旦建立了RBAC框架，管理用户（颁发者）只需要授予和撤销角色来支持组织结构的变化。我们提出的基于区块链的RBAC支持使用无气事务的委托功能，这使得它在大量应用场景中具有可采用性和吸引力。我们提出的解决方案与应用无关，非常适合各种用例。现有的最先进的安全框架由于难以扩展、成本较高和单点故障而不适合。因此，组织需要一个可扩展的，具有成本效益的和轻量级的访问控制解决方案，可以更好地保护他们的隐私。基于EOS区块链开发了概念验证实现。我们的实验结果和分析清楚地表明，我们基于EOS区块链的RBAC在成本、延迟、块生成时间、合约执行时间和吞吐量方面优于现有的区块链平台。
2020-07-04 cs.CR cs.CY
A Blockchain-based Flight Data Recorder for Cloud Accountability
许多公司依赖云基础设施来满足其计算、通信和数据存储需求。虽然云服务提供了一些好处，例如，用现收现付模式取代IT基础设施的高昂前期成本，也带来了众所周知的难以解决的严重问题。从本质上讲，云计算客户在他们无法直接控制的基础设施上存储数据和运行计算。因此，当出现问题时-违反服务水平协议，数据损坏，数据泄漏，安全漏洞-客户和云提供商都面临着就哪一方负责达成一致的挑战。在本文中，我们回顾了在云基础设施中实施问责制的挑战和要求，并认为智能合约和区块链技术可能会为负责任的云提供关键贡献。
2018-06-12 cs.CR cs.DC
On the Suitability of Blockchain Platforms for IoT Applications: Architectures, Security, Privacy, and Performance
区块链和分布式账本技术在金融领域以外的各个领域都受到了极大的关注，在物联网（IoT）中有着深远的应用，为物联网应用程序创建真正可靠和安全的解决方案提供了手段。考虑到大多数物联网设备的安全防御能力较弱，针对物联网的基于区块链的解决方案不仅能够解决物联网面临的许多挑战，而且不会在性能方面引入其他缺陷，使其难以实现。本文旨在通过对可用的区块链解决方案进行全面和一致的审查来解决上述需求，以确定它们满足物联网需求和应对物联网挑战的能力，并使用灵巧家庭作为参考域。区块链解决方案的关键架构方面是在其抵御各种类型的常见物联网和区块链攻击的能力方面进行检查，提供增强的隐私功能，并在处理物联网环境中生成的大量交易时确保足够的性能水平。分析发现，区块链平台目前提供的防御不足以阻止所有针对区块链的突出攻击，区块链1.0和2.0平台容易受到其中大多数攻击。另一方面，隐私相关的机制正在不同程度上得到所有平台的支持;然而，它们中的每一个都只处理特定的隐私方面，从而使整体隐私评估成为一项具有挑战性的任务，需要在特定的基础上加以考虑。如果还考虑底层共识协议的性能和容错，那么只有少数平台符合我们参考物联网领域的要求。
2021-09-06 cs.CR
BlockReduce: Scaling Blockchain to Human Commerce
在过去的10年里，区块链作为点对点数字货币系统显示出了巨大的潜力。然而，随着越来越受欢迎，对处理交易的需求也在增长，导致成本增加，确认时间和有限的区块链效用。关于如何扩展区块链，已经有许多建议，例如Plasma，Polkadot，Elastico，RapidChain，Bitcoin-NG和OmniLedger。这些解决方案都提出了区块链的每个功能的分割，即共识，永久数据存储，事务处理和一致性，这大大增加了实现的复杂性和难度。BlockReduce是一种新的区块链结构，它只对一致性进行分段，允许它扩展到每秒处理数万笔交易，而不会影响容错或去中心化。此外，BlockReduce将通过激励措施显着降低节点带宽需求和网络延迟，同时最大限度地减少其他资源需求，以防止节点集中化。
2018-10-31 cs.CR
An Adaptive Decision-Making Approach for Better Selection of a Blockchain Platform for Health Insurance Frauds Detection with Smart Contracts: Development and Performance Evaluation
区块链技术引起了所有类型企业的兴趣，同时不断改进和适应开发人员和企业主的需求。因此，出现了几个区块链平台，这使得为特定类型的业务选择合适的平台变得非常具有挑战性。本文对100多个区块链平台进行了分类。我们使用两个区块链平台开发智能合约来检测医疗保险欺诈，这两个平台是根据我们提出的决策图方法选择的，用于选择最适合医疗保险欺诈检测应用的两个平台，然后对其性能进行评估。我们的分类显示，区块链平台中最大比例的平台可用于所有类型的应用领域，第二大比例是仅开发金融服务，尽管可以使用通用平台，而少数是用于其他特定应用领域的开发。我们的决策图显示，Hyperledger Fabric是检测医疗保险欺诈的最佳区块链平台。前两个选定平台的性能评估表明，Fabric在所有指标上都超过了Neo。
2023-03-14 cs.CR cs.CY cs.SI
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
BlockSci: Design and applications of a blockchain analysis platform
区块链数据的分析对于科学研究和商业应用都很有用。我们介绍BlockSci，一个用于区块链分析的开源软件平台。BlockSci在支持不同的区块链和分析任务方面是通用的。它集成了内存中的分析（而不是事务）数据库，使其比现有工具快几百倍。我们描述了BlockSci的设计，并提出了四个分析，说明其功能。这是BlockSci首次公开发布时附带的工作论文，可在https://github.com/citp/BlockSci上获取。我们寻求社区的意见，以进一步开发软件和探索其他潜在的应用。
2017-09-08 cs.CR cs.DB
Decentralized Infrastructure for Digital Notarizing, Signing and Sharing Files using Blockchain
Faculty of Computer Science（计算机科学学院）
本文提出基于区块链的去中心化数字认证与文件共享系统，旨在提升官方文档管理的安全性和效率。
2026-01-20 cs.CR
Innovative Countermeasures to Defeat Cyber Attacks Against Blockchain Wallets: A Crypto Terminal Use Case
区块链交易由私钥签名。安全的密钥存储和防篡改计算机是部署可信基础设施的基本要求。在本文中，我们确定了一些针对区块链钱包的威胁，并提出了一套物理和逻辑对策来阻止它们。我们提出的加密终端设备，与一个可移动的安全元件，建立在开放的软件和硬件架构，能够检测克隆设备或损坏的软件。这些技术基于防篡改计算（javacard）、灵巧卡防克隆、灵巧卡内容认证、应用防火墙、裸金属架构、远程认证、动态物理不可克隆功能（dPUF）和编程令牌作为信任根。本文是论文《击败针对区块链钱包的网络攻击的创新对策》的扩展版本，2021年第五届网络安全网络会议（CSNet），2021年，pp。49-54，doi：10.1109/CSNet52717.2021.9614649
2023-03-30 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
Economic Analyses of Security Investments on Cryptocurrency Exchanges
加密货币交易所经常成为网络攻击的目标并受到损害，这可能导致储户遭受重大损失并关闭受影响的交易所。这些风险威胁到整个公共区块链生态系统的可行性，因为交易所是参与公共区块链技术的主要门户。在本文中，我们开发了一个经济模型来捕捉加密货币交易所在进行安全投资和建立交易费用方面的短期激励。使用该模型，我们得出的结论，交易所的最佳经济决策，并说明这些结论的关键特征，使用基于现实世界的数据的图形。我们的证券投资模型在降低损失风险方面表现出水平缩放特性，并且可能对在价格波动较大的市场中运营的交易所特别感兴趣。
2019-04-20 cs.CR
Hybrid On/Off Blockchain Approach for Vehicle Data Management, Processing and Visualization Exemplified by the ADAPT Platform
近年来，区块链上/区块链外的混合车辆数据管理方法受到了广泛关注。然而，仍有各种技术挑战需要应对。在本文中，我们依靠来自奥地利的真实数据来调查连接对个人防护设备运输的影响。我们提出了一个三步机制来处理，模拟和存储/可视化聚合的车辆数据集与正式的流水线流程工作流模型。为此，我们实现了一个基于Hyperledger Fabric和Gluster文件系统的混合区块链平台。所获得的结果证明了超级账本结构和gluster文件系统的效率和稳定性，以及区块链上/区块链外机制满足平台服务质量要求的能力
2022-07-26 cs.CR cs.DC
Multi-factor authentication for users of non-internet based applications of blockchain-based platforms
针对数百万非互联网应用程序用户的攻击正在增加。由于其交互接口和操作模式的性质，诸如SMS和USSD的这些应用通常不受益于现有的多因素认证方法。为了解决这个问题，我们提出了一种基于区块链交易证据结合风险分析的多因素身份验证来增强区块链的方法。用户如何执行交易的配置文件是随着时间的推移建立的，并用于分析每个新交易的风险水平。如果交易被标记为高风险，我们会使用过去认可的区块链交易生成n因素身份验证层。还讨论了我们如何使用所提出的方法来验证基于区块链的资产融资平台中的关键金融交易的演示。
2020-10-15 cs.CR cs.DC
A Survey of Layer-Two Blockchain Protocols
在比特币区块链成功之后，在过去十年中出现了几种加密货币和区块链解决方案。尽管如此，基于区块链的系统仍然存在低交易率和高事务处理延迟，这阻碍了区块链的可扩展性。一类称为第一层可扩展性解决方案的解决方案试图通过添加/修改基本的区块链属性来逐步改善这些限制。最近，出现了一种完全不同的工作，称为第二层协议，使用非传统方法来解决区块链的可扩展性问题。第二层协议通过最大限度地减少底层缓慢和昂贵的区块链的使用，提高了事务处理的速率、周期和费用。事实上，主链只是第二层参与者之间建立信任和解决争议的工具，只有少数交易被发送到主链。因此，第二层区块链协议有可能改变这个领域。然而，快速和离散的发展导致了第2层协议的不同分支。在这项工作中，我们系统地创建了一个广泛的分类，这样的协议和实现。我们详细讨论了每个第2层协议类，并阐明了各自的方法，突出的特点，要求等，此外，我们概述了这些协议的相关问题，以及比较讨论。本文的深入研究将有助于将分散在该领域的知识进一步系统化，并有助于读者更好地理解第二层协议领域。
2022-07-26 cs.CR
Blockchain Model for Environment/Infrastructure Monitoring in Cloud-Enabled High-Altitude Platform Systems
针对云赋能HAPS在EIM场景中的网络安全威胁，本文提出并实现面向多HAPS站点的区块链框架与定制共识机制，并通过仿真验证其吞吐量、延迟和攻击韧性。
2023-06-02 cs.CR
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
SoK: Not Quite Water Under the Bridge: Review of Cross-Chain Bridge Hacks
区块链生态系统已经演变成一个多链世界，各种区块链竞相使用。虽然每个区块链可能都有自己的原生加密货币或数字资产，但也有在区块链之间转移这些资产的用例。将这些数字资产带到区块链上的系统被称为桥梁，并已成为生态系统的重要组成部分。桥梁的设计各不相同，从非常原始到极其复杂。然而，它们通常包括持有和释放数字资产的智能合约，以及帮助促进链之间用户交互的节点。在本文中，我们首先提供了一个高层次的细分组件在桥梁和不同的过程中，一些桥梁的设计。在此过程中，我们识别与桥梁组件相关的风险。然后，我们分析了区块链生态系统中过去专门针对桥梁的漏洞。
2022-10-28 cs.CR
What Blocks My Blockchain's Throughput? Developing a Generalizable Approach for Identifying Bottlenecks in Permissioned Blockchains
针对许可链瓶颈识别方法异构且依赖底层实现经验的问题，本文扩展 DLPS 的图形化评估能力，提出统一可泛化框架，并在 Hyperledger Fabric 与 Quorum 上验证。
2024-04-02 cs.CR cs.DB
Consistency of Proof-of-Stake Blockchains with Concurrent Honest Slot Leaders
我们通过首次展示具有并发诚实领导者的回合的积极影响，提高了最长链规则下最终共识权益证明（PoS）区块链协议的基本安全阈值。当前的安全性分析降低了抽象的、基于轮的块创建过程的动态的一致性，该动态由与轮相关联的三个事件确定：（i）事件$A$：至少一个对抗性领导者，（ii）事件$S$：单个诚实领导者，以及（iii）事件$M$：多个但诚实的领导者。我们提出了一个渐进最优的一致性分析，假设诚实回合比对抗回合更有可能（即，$\Pr[S] + \Pr[M] > \Pr[A]$）;此阈值是最佳的。这是第一次在文献中，可以应用到简单的同步通信以及有界延迟的通信。在所有现有的一致性分析中，事件$M$要么被惩罚，要么被中性处理。具体而言，Ouroboros Praos（Eurocrypt 2018）和Genesis（CCS 2018）中的一致性分析假设$\Pr[S] - \Pr[M] > \Pr[A]$ ; Sleepy Consensus（Asiacrypt 2017）和Snow White（Fin. Crypto 2019）假设$\Pr[S] > \Pr[A]$。此外，当$\Pr[S] < \Pr[A]$。这些阈值决定了诚实多数、网络延迟和一致性误差之间的关键权衡。我们的新结果可以直接应用于提高现有协议的安全保证。我们还提供了一个有效的算法来明确计算这些错误的概率在同步设置。此外，我们补充这些结果通…
2020-07-28 cs.CR cs.DC cs.DM
An Analysis of Blockchain Consistency in Asynchronous Networks: Deriving a Neat Bound
区块链协议的形式化分析最近受到了广泛关注。Nakamoto的区块链协议的一致性结果通常以数量$c$表示，它表示在挖掘某个区块之前的预期网络延迟数量。与$μ$（分别，$ν$）表示由良性矿工控制的计算能力的部分（分别地，对手），其中$μ+ ν= 1$，我们首次证明，为了确保Nakamoto的区块链协议在异步网络中的一致性，$c$只需略大于$\frac{2μ}{\ln (μ/ν)}$即可。这样的结果比现有的结果更简洁、更有力。在证明中，我们制定了新的马尔可夫链，其特征在于在不同的回合中挖掘块的数量。
2020-03-13 cs.CR cs.DC
Clustering and analysis of user behaviour in blockchain: A case study of Planet IX
Griffith University（格里菲斯大学）；Australian Catholic University（澳大利亚天主教大学）
本文以区块链游戏Planet IX为例，提出用户行为分析流水线，通过收集交易数据、构建用户流、利用GNN生成图嵌入并结合聚类算法识别用户行为聚类，同时分析其隐私威胁，为区块链用户行为研究提供方法与隐私风险参考。
2025-04-16 cs.CR cs.LG
TrialChain: A Blockchain-Based Platform to Validate Data Integrity in Large, Biomedical Research Studies
用于生物医学研究和临床试验的数据治理是生成准确结果的重要要求。为了提高数据质量和分析的可见性，我们开发了TrialChain，这是一个基于区块链的平台，可用于验证大型生物医学研究的数据完整性。我们使用MultiChain平台实现了私有区块链，并将其与部署在大型研究中心内的数据科学平台集成。使用Python构建了一个管理Web应用程序来管理平台，该平台是使用Docker构建的微服务架构。TrialChain平台在数据采集期间集成到我们现有的数据科学平台中。使用NiFi，数据被散列并记录在本地区块链基础设施中。为了提供公共验证，本地区块链状态定期同步到公共以太坊网络。使用组合的私有/公共区块链平台允许对结果进行公共验证，同时保持额外的安全性和降低区块链交易的成本。由于下游分析而产生的原始数据和修改可以记录在TrialChain中，并且可以在需要时使用对平台的API调用快速验证数据资产或结果。TrialChain平台提供了一个数据治理解决方案，用于审核生物医学研究数据的获取和分析。该平台提供数据真实性的加密保证，也可用于文档数据分析。
2018-07-10 cs.CR cs.DC
Towards Efficient Integration of Blockchain for IoT Security: The Case Study of IoT Remote Access
蓬勃发展的物联网（IoT）市场引起了网络攻击者的极大兴趣。集中式基于云的物联网服务架构在安全性、可用性和可扩展性方面存在严重限制，并且容易受到单点故障（SPOF）的影响。最近，在区块链上提供物联网服务已经成为一种趋势，以提高安全性、隐私性和可靠性。然而，区块链的高成本，低吞吐量和长延迟的缺点使其不适合物联网应用。在本文中，我们回顾了现有的基于区块链的物联网解决方案，并提出了一个有效的区块链和物联网集成框架。根据该框架，我们设计了一种新型的区块链辅助的分散式物联网远程访问系统RS-IoT，该系统具有在不依赖任何可信第三方的情况下保护物联网设备免受零日攻击的优点。通过引入由智能合约执行的激励和惩罚措施，我们的工作实现了“经济方法”，以挫败大多数旨在获得金钱收益的攻击者。我们的工作提供了一个例子，说明如何使用区块链来确保去中心化环境中服务交易的公平性，并客观地惩罚不当行为。我们通过详细的安全分析来展示RS-IoT的安全性。最后，我们通过以太坊测试网区块链上的概念验证实现来展示其可扩展性，效率和可用性。
2019-11-30 cs.CR cs.DC cs.NI
