Design of Anonymous Endorsement System in Hyperledger Fabric
许可型区块链在组建联盟的企业中非常受欢迎，因为它优先考虑信任而不是隐私。分布式账本解决方案的流行平台之一Hyperledger Fabric要求交易在进行验证之前由一组称为背书人的特殊成员背书或批准。为了背书一笔交易，背书人在签名的同时提到自己的身份，以便以后可以验证。然而，就若干交易而言，背书人之间可能存在意见分歧。披露背书人的身份可能会导致联营体内部的冲突。在这种情况下，最好采取一种背书政策，不仅允许背书人谨慎地支持交易，而且同时考虑到多数人的决定。因此，我们提出了一个匿名背书系统，它使用一个阈值背书政策，以解决这个问题。这些因素促使我们设计了一个新的环签名方案，称为具有面向事务可链接性的Fabric' Constant-Sized Linkable Ring Signature（FCsLRS），用于隐藏签名者的身份。我们在Golang上实现了该签名方案，并通过改变RSA（Rivest-Shamir-Adleman）模的大小来分析其安全性和性能。实验分析支持了实施的可行性。签名和标签生成时间是相当快的，并保持恒定的消息长度或背书集大小的变化，对于一个给定的RSA模数值，假设所有的背书者并行生成他们的签名。最后，我们还讨论了该方案在v1.2 Hyperledger Fabric上的集成。
2019-06-05 cs.CR
A Byzantine Fault-Tolerant Consensus Library for Hyperledger Fabric
Hyperledger Fabric是一个企业级许可的分布式账本平台，为广泛的行业用例提供模块化。一个模块化组件是一个可插入的排序服务，它建立对事务顺序的共识，并将它们批处理成块。然而，在撰写本文时，还没有针对Fabric的生产级拜占庭容错（Byzantine Fault-Tolerant，BFT）订购服务，最新版本（v2.1）仅支持崩溃容错（Crash Fault-Tolerant，CFT）。在我们的工作中，我们解决了BFT集成到Fabric中的关键问题，这些问题在之前的所有工作中都没有解决，使它们不适合生产使用。在这项工作中，我们描述了一个BFT订购服务的设计和实施的织物，采用新的BFT共识库。新的库基于BFT-Smart协议，用Go语言编写，是为区块链用例量身定制的，但足够通用，可以满足各种其他用途。我们通过将新的BFT订购服务与Hyperledger Fabric中当前支持的基于Raft的CFT订购服务进行比较来评估新的BFT订购服务。
2021-07-14 cs.CR cs.DC
Understanding the Scalability of Hyperledger Fabric
区块链系统的快速增长导致人们对大规模理解和比较区块链性能的兴趣越来越大。在本文中，我们重点分析了Hyperledger Fabric v1.1的性能-最流行的许可区块链系统之一。之前的工作已经深入分析了Hyperledger Fabric v0.6，但系统的新版本发生了重大变化，需要进行新的分析。现有的工作基准系统的范围是有限的：一些只考虑小型网络，其他人认为系统的可扩展性，而不是整个只有部分。我们对Hyperledger Fabric v1.1进行了全面的性能分析。我们扩展了现有的基准测试工具，在许多服务器上进行实验，同时扩展系统的所有重要组件。我们的研究结果表明，Fabric v1.1的可伸缩性瓶颈在于执行和排序阶段之间的通信开销。此外，我们还证明了扩展用于排序阶段的Kafka集群不会影响整体吞吐量。
2021-07-21 cs.CR cs.DB cs.DC
ZK-Rollup for Hyperledger Fabric: Architecture and Performance Evaluation
Birla Institute of Technology and Science（比拉理工学院）
Hyperledger Fabric通过引入ZK Rollups实现可扩展性提升，显著提高吞吐量并降低延迟，同时保持安全性。
2026-02-09 cs.CR cs.ET
A Byzantine Fault-Tolerant Ordering Service for the Hyperledger Fabric Blockchain Platform
Hyperledger Fabric（HLF）是一个灵活的许可区块链平台，专为比特币和其他现有网络所解决的基本数字货币之外的业务应用而设计。HLF的一个关键属性是它的可扩展性，特别是支持用于构建区块链的多个订购服务。尽管如此，1.0版本于2017年初推出，没有实现拜占庭容错（BFT）订购服务。为了克服这一限制，我们在BFT-SMaRt状态机复制/共识库的基础上设计、实现并评估了HLF的BFT订购服务，还实现了广域部署的优化。我们的研究结果表明，使用我们的订购服务的HLF每秒可以实现多达一万笔交易，并在半秒内在区块链中写入交易，即使同行分布在不同的大陆。
2017-09-20 cs.CR cs.DC
An In-Depth Investigation of the Performance Characteristics of Hyperledger Fabric
私人许可区块链的部署数量越来越多，以促进各个行业的跨组织流程，特别是在供应链管理中。这种趋势的一个流行例子是Hyperledger Fabric。与公共非许可区块链相比，它承诺提高性能，并提供某些功能来满足企业的关键需求。然而，许可型区块链仍然不像中心化系统那样具有可扩展性，并且由于理论结果和经验数据的稀缺，它们的真实世界性能无法以必要的精度进行预测。我们打算通过对Hyperledger Fabric进行深入的性能分析来解决这个问题。本文介绍了使用分布式账本性能扫描（DLPS）的增强版本的各种性能特征的详细汇编。研究人员和从业者都可以使用确定和讨论的各种性能属性作为指导方针，以更好地配置和实施他们的Hyperledger Fabric网络。同样，鼓励他们使用DLPS框架进行测量。
2023-01-03 cs.CR cs.DB cs.DC
Impact of network delays on Hyperledger Fabric
区块链已成为应用程序中最具吸引力的技术之一，具有广泛的部署，如生产，经济或银行。在幕后，区块链技术是一种支持不可信方的分布式数据库。在本文中，我们关注Hyperledger Fabric，这是市场上第一个为私有环境量身定制的区块链，允许企业创建一个许可网络。Hyperledger Fabric实现了PBFT共识，以便在应用程序级别维护非分叉区块链。我们在法国和德国之间的区域网络上部署了这个框架，以评估其性能时，观察到潜在的大网络延迟。总的来说，我们发现当网络延迟显著增加时（即两个云之间的网络层高达3.5秒），我们观察到添加到区块链的区块在第100个区块从一个云到另一个云之后有高达134秒的偏移。因此，通过延迟块传播，我们证明了Hyperledger Fabric无法提供足够的一致性，无法在关键环境中部署。我们的工作首次证明了网络延迟对基于PBFT的区块链的负面影响。
2019-03-21 cs.CR cs.NI cs.PF
Hyperledger Fabric: A Distributed Operating System for Permissioned Blockchains
Fabric是一个模块化和可扩展的开源系统，用于部署和操作许可区块链，也是Linux基金会（www.hyperledger.org）托管的Hyperledger项目之一。Fabric是第一个真正可扩展的区块链系统，用于运行分布式应用程序。它支持模块化共识协议，允许系统针对特定用例和信任模型进行定制。Fabric也是第一个运行以标准通用程序设计语言编写的分布式应用程序的区块链系统，而不依赖于原生加密货币。这与现有的区块链平台形成了鲜明的对比，这些平台需要用特定领域的语言编写“智能合约”或依赖于加密货币。Fabric使用可移植的成员资格概念实现了许可模型，该成员资格可以与行业标准身份管理集成。为了支持这种灵活性，Fabric引入了一种全新的区块链设计，并改进了区块链应对非确定性、资源耗尽和性能攻击的方式。本文描述了Fabric，它的体系结构，各种设计决策背后的基本原理，它最突出的实现方面，以及它的分布式应用程序编程模型。我们通过实施和基准测试比特币启发的数字货币来进一步评估Fabric。我们表明，在某些流行的部署配置中，Fabric实现了每秒超过3500个事务的端到端吞吐量，具有亚秒级的延迟，可扩展到100多个对等点。
2018-04-17 cs.CR cs.DC
Bringing Private Reads to Hyperledger Fabric via Private Information Retrieval
Chongqing University of Posts and Telecommunications（重庆邮电大学）
本文提出一种私有信息检索机制，通过在 Hyperledger Fabric 的链码交易中直接执行同态乘法处理加密查询，实现了不泄露访问记录的私有读取，并在延迟和存储开销上验证了其对敏感数据集的实用性。
2025-11-04 cs.CR
Blockchain in Healthcare: Implementing Hyperledger Fabric for Electronic Health Records at Frere Provincial Hospital
本研究探讨在南非弗雷尔医院应用Hyperledger Fabric区块链管理电子健康记录，通过混合方法验证其提升安全性、透明度和效率的潜力。
2024-07-19 cs.CR cs.ET
Should my Blockchain Learn to Drive? A Study of Hyperledger Fabric
本文研究Hyperledger Fabric的自动驾驶式自我重配置，识别可自主调优的参数与组件，并实现三个局部自治系统，实验显示吞吐量提升11%、延迟降低30%。
2024-06-10 cs.CR cs.DC
Anti-Tamper Protection for Internet of Things System Using Hyperledger Fabric Blockchain Technology
自动化和工业物联网（IoT）设备每天都在增加。随着物联网设备数量的增长，它们生成的数据量也将增长。在不久的将来，有效地管理这些快速扩展的物联网设备和大量数据，使其可供所有授权用户使用，而不影响其完整性将变得至关重要。另一方面，记录了许多信息安全事件，增加了对对策的要求。虽然到目前为止，针对敌对第三方的保护措施已经司空见惯，但运营商和各方对数据篡改检测和阻止的需求有所增加。区块链技术以其隐私性，不变性和分散性而闻名。单板计算机正变得越来越强大，同时作为物联网平台也变得越来越实惠。这些单板计算机在自动化行业中越来越受欢迎。这项研究的重点是物联网-区块链集成的范例，其中区块链节点在物联网平台本身上自主运行。它使系统能够在没有人干预的情况下进行机器对机器的交易，并对物联网设备进行直接存取控制。本文假设读者熟悉Hyperledger Fabric的基本操作，并专注于集成的实用方法。为区块链上的新手提供了一个基本的介绍。
2021-09-15 cs.CR cs.NI
Blockchain and Trusted Computing: Problems, Pitfalls, and a Solution for Hyperledger Fabric
区块链上的智能合约无法保密，因为它的数据会在网络中的所有节点上复制。为了解决这个问题，有人建议将区块链与可信执行环境（TEE）（如英特尔SGX）相结合，以执行需要隐私的应用程序。不受信任的区块链节点无法访问TEE内的数据和计算。本文首先探讨了TEE与区块链相结合所产生的一些陷阱。由于TEE原则上是无状态的，因此它们容易受到回滚攻击，应该防止回滚攻击以维护应用程序的隐私。然而，在具有非最终共识协议的区块链中，例如以太坊中的工作量证明等，合约执行必须通过设计来处理回滚。这意味着用于保护区块链执行的TEE不能直接用于此类区块链;这种方法只有在共识决策是最终决定时才有效。其次，这项工作为英特尔SGX技术中的Hyperledger Fabric智能合约执行引入了一个架构和原型，Hyperledger Fabric是企业区块链应用程序的重要平台。我们的系统解决了由执行顺序验证架构的Fabric，并防止回滚攻击基于TEE尽可能的困难。为了提高安全性，我们的设计将区块链上的每个应用程序封装在自己的安全区中，使其免受主机系统的影响。一项评估表明，对于密封投标拍卖应用程序，将执行转移到SGX的开销在10%-20%之间。
2018-05-22 cs.CR cs.DC
Is Alice Really in Wonderland? UWB-Based Proof of Location for UAVs with Hyperledger Fabric Blockchain
University of Turku（图尔库大学）；Tampere University（坦佩雷大学）
提出结合Hyperledger Fabric许可链与UWB通信的方法，解决无人机身份与位置验证问题，防止位置欺骗。
2023-04-03 cs.CR cs.RO
Que Bian: An Electronic Medical Record Management System on Blockchain
病案管理系统是医疗机构和医院重要的信息管理系统。这些系统中保存的信息必须干净、正确和防篡改。在本文中，我们利用区块链的防篡改和去中心化特性来开发一个强大而安全的电子病历管理系统。特别是，我们选择HyperLedger Fabric作为我们的底层技术架构。与其他区块链相比，HyperLedger Fabric具有更高的吞吐量和更低的延迟，是企业软件开发的理想选择。我们的系统是一个新颖的创新，可以作为传统的病历管理系统的理想替代品。
2021-08-07 cs.CR
Adversary-Augmented Simulation to evaluate fairness on HyperLedger Fabric
提出面向分布式系统的攻击者模型并集成到 MAX 框架，通过结合协议攻击的细粒度仿真评估 Hyperledger Fabric 在 Tendermint 排序服务下的客户端与排序公平性。
2024-04-03 cs.CR cs.DC cs.MA
HyperSec: Visual Analytics for blockchain security monitoring
如今，大型组织正在采用许可区块链进行业务关键操作。因此，它们容易受到恶意行为者的攻击。研究人员已经发现并列举了一些可能威胁区块链数据的可用性、完整性和机密性的攻击。然而，目前仍然很难发现这些攻击。我们认为，安全专家需要适当的可视化来帮助他们检测对区块链网络的攻击。为了实现这一目标，我们开发了HyperSec，这是一种可视化分析监控工具，可以提供相关信息，以检测对Hyperledger Fabric的持续攻击。为了进行评估，我们将HyperSec原型连接到Hyperledger Fabric测试网络。结果表明，安全专家可以使用HyperSec的可视化来检测对Fabric的常见攻击。
2021-03-26 cs.CR
Ride-Hailing for Autonomous Vehicles: Hyperledger Fabric-Based Secure and Decentralize Blockchain Platform
网约车和共乘应用程序作为传统出行方式的便捷替代品最近越来越受欢迎。目前对自动驾驶汽车的研究正在迅速加速，并将很快成为乘车平台架构的关键组成部分。由于传统网约车架构的集中性，实现自动驾驶汽车网约车平台是一项艰巨的挑战。在传统的叫车环境中，驾驶员操作自己的个人车辆，因此集中式叫车平台的成功需要一个自动驾驶车队。网约车平台的去中心化将消除通往自动驾驶汽车网约车平台的障碍，允许自动驾驶汽车的车主在不使用时将其车辆添加到社区驱动的车队中。区块链技术由于其不变性和容错性而成为这种去中心化架构的一个有吸引力的选择。本文提出了一个框架，用于开发一个分散的乘车叫车架构，是可验证的安全。该框架在Hyperledger Fabric区块链平台上实现。通过应用已知的安全模型，利用静态分析工具，并在沉重的网络负载下执行性能分析来完成对实现的评估。
2022-07-07 cs.CR cs.DB cs.DC
Adversary-Augmented Simulation for Fairness Evaluation and Defense in Hyperledger Fabric
针对多分布式协议构成的分布式系统（聚焦区块链网络安全），提出敌手模型与仿真框架，应用于Hyperledger Fabric区块链网络公平性分析，还引入并验证了对抗交易重排序攻击的缓解机制。
2025-04-17 cs.CR cs.DC cs.MA
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 Blockchain-Based Access Control for the Internet of Things
University of Houston（休斯顿大学）
针对物联网大规模部署中访问控制的安全与延迟权衡问题，提出一种风险自适应的Hyperledger Fabric增强层，结合离线LSTM风险预言机与链上确定性检查，通过分级背书策略在不修改排序服务的前提下提升高风险请求验证强度，同时保持低延迟。
2026-06-15 cs.CR
A Note on the Blockchain Trilemma for Decentralized Identity: Learning from Experiments with Hyperledger Indy
以安全和尊重隐私的方式在互联网上建立和验证人的身份是一项长期挑战。在本文中，我们在信任注册表的背景下探索了区块链的可扩展性，安全性和去中心化的三难困境：一个去中心化身份方案的信任根，可以对共享记录进行读写访问，并且是防篡改的。我们对Hyperledger Indy（一种为去中心化身份定制的开源技术）进行了案例研究，并进行了两个实证实验，以测量Amazon Web Services自然环境中超过45，000笔交易的延迟。我们的结论是信任注册表的可扩展性问题有多个方面。虽然Hyperledger Indy捕获的数据有助于支持去中心化的身份方案，但其可扩展性限制的连锁效应确实可能会限制安全性和去中心化的属性。当前的凭证验证过程依赖于具有事务处理瓶颈的分类账的事务处理，这可能限制不可否认的理想。
2022-04-12 cs.CR cs.CY
Blockchain-based RBAC Model with Separation of Duties constraint in Cloud Environment
近年来，云计算发展迅速，广泛应用于商业、科研等各个领域。然而，包括访问控制在内的安全问题是云计算推广过程中的一个非常重要的问题，影响了云计算的广泛应用。作为这些问题的解决方案之一，我们提出了一种基于区块链的基于角色的访问控制模型，该模型在云环境中具有职责分离约束。在该模型中，我们使用Hyperledger Fabric作为存储访问控制策略的区块链平台，并提供了几个有效的角色管理功能。此外，将该模型与用户角色所有权验证机制相结合，提出了一种云存储数据访问控制方案，并分析了该方案的安全特性。最后，我们部署了Hyperledger Fabric测试网络，在阿里云环境下实现了一个在线测试系统，使用该方案执行访问控制，并评估了该场景下的模型性能。
2022-03-04 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
A Hybrid Blockchain-Edge Architecture for Electronic Health Records Management with Attribute-based Cryptographic Mechanisms
本文提出一种混合区块链-边缘架构，结合ABSA、MA-ABE和Paillier同态加密管理电子健康记录，实验证明其性能满足实际需求且能有效防止未授权访问。
2023-05-31 cs.CR
Blockchain access control Ecosystem for Big Data security
近年来，现代技术的进步经历了在不同领域捕获和记录的巨大数据集的爆炸，但也引起了对数据存储，传输，处理和访问数据的安全性和保护的关注。区块链是一种分布式账本，以安全、灵活、可验证和永久的方式记录交易。区块链中的交易可以是资产的交换、智能合约条款的执行或记录的更新。在本文中，我们开发了一个区块链访问控制生态系统，该生态系统为资产所有者提供了有效管理大型数据集访问控制并防止数据泄露的主权权利。Linux基金会的Hyperledger Fabric区块链用于运行业务网络，而Hyperledger composer工具用于实现在区块链网络上运行的智能合约或事务处理功能。
2019-12-22 cs.CR
Introduction to Decentralization and Smart Contracts
这项工作的目的是研究区块链网络上去中心化和智能合约的使用。我们研究了智能合约在比特币、以太坊和Hyperledger Fabric平台上的实现和使用。此外，我们还研究了共识算法及其各自的用途，并在必要时提到了它们的优点和缺点。最后，有一个例子合同，这意味着是一个接近直接翻译的一般法律房屋租赁合同，以显示如何翻译一个法律合同。
2019-03-12 cs.CR
Physical Access Control Management System Based on Permissioned Blockchain
本文提出基于 Hyperledger Fabric 和 Composer 的区块链物理访问控制系统，说明模块化架构并提取演示元数据，最后用 Hyperledger Caliper 评估性能与资源消耗。
2019-01-28 cs.CR cs.DC cs.SY
BlockMeter: An Application Agnostic Performance Measurement Framework For Private Blockchain Platforms
区块链技术是一种新兴技术，有可能破坏许多应用领域。虽然像比特币和以太坊这样的区块链平台已经取得了巨大的成功和可接受性，但它们的公共性和匿名性使它们不适合许多企业级用例。为了解决这个问题，Linux基金会已经启动了一个开源伞计划，称为Hyperledger平台。在这一倡议下，开发了许多私有区块链平台，可用于不同的企业级应用程序。然而，必须检查这些私有区块链的可扩展性和性能，以了解它们对不同用例的适用性。最近关于私有区块链系统性能基准测试的研究和项目非常特定于用例，并且通常与区块链平台相关联。在本文中，我们介绍了BlockMeter，这是一个用于私有区块链平台的应用程序不可知性能基准测试框架。该框架可用于实时测量部署在外部私有区块链应用程序之上的任何应用程序的关键性能矩阵。在这篇文章中，我们提出了框架的体系结构，并讨论其不同的实现方面。然后，为了展示该框架的适用性，我们使用BlockMeter来评估两个最广泛使用的Hyperledger平台，Hyperledger Fabric和HyperledgerSawtooth，以及一些用例。
2022-02-11 cs.CR cs.PF
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
ScaleSFL: A Sharding Solution for Blockchain-Based Federated Learning
基于区块链的联邦学习在过去几年中获得了极大的兴趣，随着对数据隐私的日益关注，机器学习的进步和区块链创新。然而，安全性和可扩展性方面的差距阻碍了实际应用程序的开发。在这项研究中，我们提出了ScaleSFL，这是一个可扩展的基于区块链的分片解决方案，用于联邦学习。ScaleSFL通过分离链下联邦学习组件来支持互操作性，以便验证模型更新，而不是控制整个联邦学习流程。我们使用Hyperledger Fabric将ScaleSFL实现为概念验证原型系统，以证明该解决方案的可行性。我们提出了一个性能评估的结果收集，通过Hyperledger卡尺基准工具进行模型创建。我们的评估结果表明，分片可以线性提高验证性能，同时保持高效和安全。
2022-04-04 cs.CR cs.DC
A Blockchain-Based Approach for Secure and Transparent e-Faktur Issuance in Indonesia's VAT Reporting System
本文提出基于Hyperledger Fabric和FireFly的区块链电子发票系统，解决印尼增值税发票签发验证问题，提升安全性、透明度和可审计性，经网络攻击场景验证其稳健性。
2025-04-18 cs.CR
PrivChain: Provenance and Privacy Preservation in Blockchain enabled Supply Chains
区块链为供应链事件数据提供了可追溯性和透明度，因此可以帮助克服供应链管理中的许多挑战，例如：数据完整性，来源和可追溯性。然而，诸如保护商业秘密等数据隐私问题阻碍了区块链技术的采用。虽然联盟区块链只允许授权的供应链实体读取/写入分类账，但无法确定商业秘密的隐私保护。在这项工作中，我们提出了一个隐私保护框架PrivChain，使用零知识证明来保护区块链上的敏感数据。PrivChain提供来源和可追溯性，而不会向最终消费者或供应链实体泄露任何敏感信息。其新颖性源于：a）其允许数据所有者保护与贸易相关的信息并且相反地提供关于数据的证明的能力，以及b）针对提供关于来源数据的有效证明的实体的集成激励机制。特别是，PrivChain使用零知识范围证明（ZKRP），这是ZKP的一种有效变体，可以在不披露供应链产品确切位置的情况下提供原产地信息。此外，该框架允许离线计算证明和承诺，将计算开销与区块链解耦。证据验证过程和激励支付启动使用区块链交易，智能合约和事件自动化。Hyperledger Fabric上的概念验证实现揭示了将PrivChain用于启用区块链的供应链的最小开销。
2021-04-27 cs.CR
Privacy Preserving Passive DNS
创建域名系统（DNS）是为了将Web服务器的IP地址解析为易于记忆的名称。当它最初创建时，安全性并不是一个主要问题;现在，这种固有的安全性和信任的缺乏已经使全球DNS基础设施暴露给恶意行为者。被动DNS数据汇集过程创建包含各种DNS数据元素的数据库，其中一些是个人的，需要加以保护以保护最终用户的隐私。为此，我们建议使用分布式账本技术。我们使用Hyperledger Fabric来创建一个只有授权实体才能访问的许可区块链。所提出的解决方案支持从区块链分类账中存储和检索数据的查询，允许使用被动DNS数据库进行进一步分析，例如用于识别恶意域名。此外，它有效地保护DNS个人数据免受未经授权的实体（包括可能充当潜在恶意内部人员的管理员）的攻击，并仅允许数据所有者对这些数据执行查询。我们通过创建一个概念验证实验设置来评估我们提出的解决方案，该实验设置从网络被动收集DNS数据，然后使用分布式账本技术将数据存储在不可变的账本中，从而提供所有记录的完整历史概述。
2020-08-14 cs.CR
Blockchain-enabled Identity Verification for Safe Ridesharing Leveraging Zero-Knowledge Proof
本文提出一种结合零知识证明与许可制区块链的隐私保护身份验证系统，用于拼车场景中司机身份验证与行程记录，并在Hyperledger Fabric上验证了其实用性。
2020-11-01 cs.CR cs.DC cs.NI
DEFenD: A Secure and Privacy-Preserving Decentralized System for Freight Declaration
每天有数百万个装满货物的集装箱在世界各地移动。在此类集装箱进入贸易集团之前，货物目的地国的海关机构必须确保其中没有非法或贴错标签的货物。由于集装箱数量大，海关机构通过风险分析程序挑选集装箱进行审计。海关机构利用来自中央系统的数据进行风险分析，该系统可能容易受到操纵和渎职行为的影响。因此，我们提出了一个替代方案：DEFenD，一个分散的系统，以安全和隐私保护的方式存储有关货物和集装箱的数据。在我们的系统中，经济运营商向网络提出关于他们放入集装箱或从集装箱中取出的货物的声明，并对这些声明进行加密，以便只能由目的地国家的海关机构读取。经济运营商还对与他们互动的集装箱提出未加密的索赔。未加密的索赔可以通过整个海关机构网络进行验证。我们的主要贡献是一个数据分区方案和几个协议，使这样的系统能够利用区块链及其强大的验证原理，同时还保护了相关经济运营商的隐私。使用我们的协议，海关机构可以改善其风险分析，经济运营商可以通过海关更少的延迟。我们还提供了一个使用Hyperledger Fabric构建的参考实现，并分析了我们的实现在多大程度上满足了隐私保护、安全性、可扩展性和去中心化方面的要求。
2018-03-25 cs.CR
Towards Secure IoT Communication with Smart Contracts in a Blockchain Infrastructure
物联网（IoT）正在IT行业中快速增长，但由于其规模庞大，分散的拓扑结构和资源受限的设备，它仍然与一些安全和隐私问题相关。区块链（BC）是一种用于加密货币的分布式账本技术，在物联网安全和隐私领域引起了极大的关注。然而，在大多数情况下，采用BC到IoT并不简单，这是由于BC操作造成的开销和延迟。在本文中，我们将称为Hyperledgder Fabric的BC技术应用于物联网网络。该技术为事务引入了执行顺序技术，将事务执行与共识分离，从而提高了效率。我们证明了我们提出的IoT BC架构在基本安全目标方面是足够安全的，即，机密性、完整性和可用性。最后，强调了模拟结果，表明与我们的方法相关的性能开销与Hyperledger Fabric框架相关的性能开销一样小，并且在安全性和隐私方面可以忽略不计。
2020-01-06 cs.CR
Harpocrates: Privacy-Preserving and Immutable Audit Log for Sensitive Data Operations
审计日志是监控敏感数据上的细粒度操作（例如，人身、健康）进行安全检查和保证。由于此类数据操作可能高度敏感，因此确保审计日志不仅具有有效性和不变性，而且还具有针对标准数据法规（例如，HIPAA）合规性。尽管其关键需求，最先进的隐私保护审计日志方案（例如，Ghostor（NSDI '20），Calypso（VLDB '19））不能同时完全获得高级别的隐私，完整性和不变性，其中某些信息（例如，用户身份）仍然在日志中泄露。在本文中，我们提出了Harpocrates，一个新的隐私保护和不可变的审计日志计划。Harpocrates允许数据存储、共享和访问操作被记录在审计日志中而不泄漏敏感信息（例如，数据标识符、用户身份），同时允许公开验证数据操作的有效性。Harpocrates利用区块链技术来实现不变性并避免单点故障，而加密零知识证明则用于保密性和公共可验证性。我们分析了我们提出的技术的安全性，并证明它实现了不可延展性和不可篡改性。我们完全实现了Harpocrates，并在真实的区块链系统上评估了它的性能（即，Hyperledger Fabric）部署在商品平台上（即，Amazon EC2）。实验结果表明，Harpocrates具有很高的可扩展性，并达到实用的性能。
2022-11-09 cs.CR
Requirement Analyses and Evaluations of Blockchain Platforms per Possible Use Cases
据说，区块链将以广泛的方式为社会的数字化转型做出贡献，从公共和私人文件的管理到各个行业的可追溯性，以及数字货币。已经开发了一些所谓的区块链平台，并在其上进行了实验和应用。但是，这些平台真的有利于区块链概念的实际应用吗？为了回答这个问题，我们需要更好地了解所谓的区块链技术到底是什么。我们需要理清我们在理解区块链的发明目的及其含义时所看到的困惑。我们还需要澄清其应用程序的结构。本文档提供了理解区块链及其应用的通用模型。我们引入设计模式来对平台进行分类。我们通过识别应用程序之间的结构对可能的用例进行分类，并为每个用例组织功能，性能，操作和法律要求。根据分类和标准，我们评估和比较了以下平台：Hyperledger Fabric，Hyperledger Iroha，Hyperledger Indy，Ethereum，Quorum/Hyperledger Besu，Ethereum 2.0，Polkadot，Corda和BBc-1。我们努力在评价和比较中做到公正，但我们也希望引起讨论。本文档的目标读者是参与应用系统开发的任何人，他们希望了解区块链及其平台，包括非工程师和非技术人员。本文中的评估将使读者能够了解区块链平台的技术要求，质疑现有技术，并为他们设想的应用选择合适的平台。希望这些比较也将有助于指导新技术的设计。
2021-03-04 cs.CR cs.CY
The Telehealth Chain: a protocol for secure and transparent telemedicine transactions on the blockchain
本文提出基于 Hyperledger Fabric 的远程医疗链框架，利用区块链实现安全透明的远程医疗交易、患者数据保护与支付。
2023-10-28 cs.CR
PQFabric: A Permissioned Blockchain Secure from Both Classical and Quantum Attacks
Hyperledger Fabric是一个突出而灵活的解决方案，用于构建许可的分布式账本平台。访问控制和身份管理依赖于成员服务提供程序（MSP），其加密接口仅处理用于身份验证的标准PKI方法：RSA和ECDSA经典签名。此外，MSP颁发的证书可能只使用一种签名方案，将与证书相关的功能绑定到经典的单签名原语。RSA和ECDSA容易受到量子攻击，目前正在进行量子后标准化过程，以确定量子安全的替代品。在本文中，我们提出了重新设计的织物的凭证管理程序和相关规范，以纳入混合数字签名，防止经典和量子攻击使用一个经典和一个量子安全的签名。我们创建了PQFabric，这是一种具有混合签名的Fabric实现，它与开放量子安全（OQS）库集成。我们的实现提供了完整的加密灵活性，能够执行实时迁移到混合量子安全区块链，并为每个节点选择任何现有的OQS签名算法。我们将PQFabric与每个NIST候选和替代方案进行比较基准测试，发现长公钥和签名会导致哈希时间增加，有时与签名或验证消息本身所花费的时间相当。这是将区块链迁移到后量子签名中的一个新的和潜在的重要问题。
2020-12-23 cs.CR
Maximizing Blockchain Performance: Mitigating Conflicting Transactions through Parallelism and Dependency Management
针对区块链因冲突交易（竞争）导致的高延迟、低吞吐量等问题，提出集成交易并行性和智能依赖管理器的方案，实验证明其在交易成功率、吞吐量和延迟上优于现有Hyperledger Fabric网络，可提升区块链性能与稳定性。
2024-07-03 cs.CR cs.DC
Efficient FPGA-based ECDSA Verification Engine for Permissioned Blockchains
随着企业采用区块链技术，许多现实世界的应用程序都是使用许可的区块链平台开发和部署的（对网络的访问受到控制，并且只提供给具有已知身份的节点）。这种区块链平台严重依赖密码学在网络中提供信任层，因此加密签名的验证往往成为瓶颈。椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）是许可区块链中最常用的加密方案。在本文中，我们提出了一种在FPGA上有效实现ECDSA签名验证的方法，以提高旨在使用基于FPGA的硬件加速器的许可区块链的性能。我们提出了几个优化模块算术（例如，自定义乘数和快速模约简）和点运算（例如，减少了点加倍和加法运算的数量，以及最佳宽度NAF表示）。基于这些优化的模块和点运算模块，我们提出了一个ECDSA验证引擎，可用于任何应用程序的ECDSA签名的快速验证。我们通过将精心选择的操作移动到预计算块，进一步优化了用于Hyperledger Fabric（最广泛使用的许可区块链平台之一）的ECDSA验证引擎，从而简化了ECDSA签名验证的关键路线。通过在目标频率为250 MHz的Xilinx Alveo U250加速器板上的实现，我们的ECDSA验证引擎可以在$760μs$中执行单个验证，从而实现每秒1，315次验证的吞吐量，比最先进的基于FPGA的实现快约2.5倍。我们的Hyperledger Fabric特定ECDSA引擎可以在$368μs$中执行单个验证，吞吐量为每秒2，717次验证。
2021-12-04 cs.AR cs.CR
QAE-BAC: Achieving Quantifiable Anonymity and Efficiency in Blockchain-Based Access Control with Attribute
College of Intelligence and Computing, Tianjin University（天津大学智能与计算学部）；Faculty of Science and Engineering, Southern Cross University（南十字星大学科学与工程学院）；School of Geographic Sciences, East China Normal University（华东师范大学地理科学学院）；School of Information and Communication Technology, Griffith University（格里菲斯大学信息与通信技术学院）；Department of Computer Science, City University of Hong Kong（香港城市大学计算机科学系）
提出QAE-BAC框架，通过(r,t)-匿名模型量化重识别风险，并利用熵加权路径树优化策略匹配，在Hyperledger Fabric上实现隐私与性能的平衡。
2025-10-24 cs.CR
Privacy and Trust Redefined in Federated Machine Learning
Edinburgh Napier University（爱丁堡龙比亚大学）；Eight Bells LTD（八钟有限公司）
传统机器学习中的一个常见隐私问题是训练过程需要公开数据。在医疗记录等高度敏感数据的情况下，访问这些信息具有挑战性，并且通常被禁止。幸运的是，隐私保护技术已经开发出来，通过分配训练的计算并确保其所有者的数据隐私来克服这一障碍。将计算分配给多个参与实体引入了新的隐私复杂性和风险。在本文中，我们提出了一个隐私保护的分散工作流程，促进参与者之间的可信联邦学习。我们的概念验证定义了一个信任框架，该框架使用在超级账本项目Aries/Indy/Ursa下开发的分散身份技术进行实例化。只有拥有由适当机构颁发的可验证凭据的实体才能够建立安全的、经过认证的通信渠道，这些渠道被授权参与与心理健康数据相关的联邦学习工作流程。
2021-03-30 cs.CR cs.CY cs.DC
Differentially Private Enhanced Permissioned Blockchain for Private Data Sharing in Industrial IoT
针对工业物联网供应链中许可区块链查询引发隐私泄露问题，提出差分隐私增强的EDH-IIoT，通过重用隐私预算实现高效保护，准确率达97%，ε消耗降低35.96%。
2023-06-21 cs.CR
P-CFT: A Privacy-preserving and Crash Fault Tolerant Consensus Algorithm for Permissioned Blockchains
本文提出P-CFT共识算法，通过零知识证明在许可区块链共识层直接实现数据隐私保护，同时保持崩溃容错能力，实验验证了其集成可行性。
2023-05-26 cs.CR cs.DC cs.NI
Technology Review of Blockchain Data Privacy Solutions
本报告的目的是审查现有的企业区块链技术- EOSIO驱动的系统，Hyperledger Fabric和Besu，Consensus Quorum，R3 Corda和Ernst and Young's Nightfall -这些技术提供数据隐私，同时利用区块链的数据完整性优势。通过审查和比较这些技术如何以及如何实现数据隐私，捕捉行业当前最佳实践和数据隐私模型的快照。主要的企业技术与EOSIO并行对比，以更好地了解EOSIO如何发展以满足企业区块链隐私的趋势。在这些技术中通常观察到以下策略和趋势：加密：哈希算法被发现是企业或转换隐私解决方案中最常用的加密原语。通过链上合同进行协调-一个常见的策略是使用共享的公共分类账来协调数据隐私组以及更普遍的管理身份和访问控制。交易和合约代码共享：围绕业务逻辑（智能合约代码）可见性存在各种不同级别的隐私。一些解决方案只允许授权的同行查看代码，而另一些解决方案则允许共享账本成员的每个人都可以访问代码。数据隐私应用程序的数据迁移：在能够运行系统升级方面，使用加密存储的数据时存在重大挑战。用于数据隐私的多个区块链分类账：解决方案试图为每个私人数据关系创建一个新的私人区块链，这最终被放弃，转而支持一个具有私人数据汇集/交易的共享分类账，这些数据收集/交易通过散列锚定到分类账，以提高可扩展性。
2021-05-04 cs.CR cs.DC
Privacy-Preserving Blockchain Based Federated Learning with Differential Data Sharing
对于数据正在成为最有价值资产之一的现代世界来说，植根于网络和应用程序基础设施的强大数据隐私策略正在成为保护敏感用户数据的更大需求。在适当的时候，随着侵犯用户隐私的新统计技术的不断发展，具有尊重用户隐私的算法的机器学习模型可以提供动态自适应的解决方案，以保护用户隐私，对抗数据集创建的指数增长的多维关系。在联邦学习生态系统的核心使用这些隐私感知ML模型可以使整个网络以分散的方式从数据中学习。通过利用移动设备不断增长的计算能力，提高网络可靠性和物联网设备革命性地改变智能设备行业，并将其与由区块链网络支持的安全和可扩展的全球学习会话相结合，以确保设备上的隐私，我们允许任何支持互联网的设备参与并为全球隐私保护贡献数据，使用区块链技术的数据共享网络，甚至允许网络奖励高质量的工作。这种网络架构也可以建立在现有的区块链网络之上，如以太坊和超级账本，这使得即使是小型初创公司也可以构建企业级的去中心化解决方案，允许任何人从公司不同部门的数据中学习，一直到参与全球同步学习网络的数千台设备。
2019-12-10 cs.CR cs.DC cs.LG
Securing Blockchain-based IoT Systems with Physical Unclonable Functions and Zero-Knowledge Proofs
该研究提出在Hyperledger Fabric环境中集成PUFs与ZKPs的安全框架，用于区块链物联网系统的设备识别、隐私认证与交易处理，验证了其可行性、性能与抗攻击能力，提供了综合安全解决方案。
2024-05-20 cs.CR cs.DC cs.NI
Integrating Hardware Security into a Blockchain-Based Transactive Energy Platform
这篇应用研究论文介绍了一种新的框架，用于将硬件安全和区块链功能与网格边缘设备相集成，以建立一种分布式网络安全机制，该机制可以验证进出设备的消息的来源。扩展了双因素认证和硬件信任根的思想，这项工作描述了一个加密信任中心（TM）（CTC（TM））芯片集成到网格边缘设备，以创建统一的加密密钥管理的发展。产品经理、能源系统设计师和安全架构师可以利用这个模块化框架作为统一的方法来管理各种供应商、年份和规模的分布式设备。结果表明，CTC（TM）应用于基于区块链的交互式能源（TE）平台，以提供加密密钥并提高运营网络和数据管理的一致性。这种配置、安装和维护密钥的过程被描述为生态安全供应（TM）（ESP（TM））。实验室测试结果表明，该方法可以解决Hyperledger Fabric等常见区块链框架中的几个网络安全漏洞。
2020-08-24 cs.CR
Decentralized Cross-Network Identity Management for Blockchain Interoperation
在被许可的区块链网络之间进行数据共享的互操作依赖于网络独立验证请求和验证伴随数据的证明的能力;这些通常包含数字签名。这就要求交易对手网络了解彼此成员的身份和认证链，建立一个植根于身份的共同信任基础。但许可网络是现有组织的特设联盟，其网络附属关系可能并不知名或完善，即使他们的个人身份是。在本文中，我们描述了一种架构和一组协议，用于跨许可区块链网络的分布式身份管理，以建立数据共享的信任基础。希望互操作的网络可以与一个或多个分布式身份注册中心相关联，这些注册中心在由知名身份提供者组管理的共享分类账上维护凭证。网络的参与者在这些注册表上拥有自我主权的分散身份（DID），并可以获得隐私保护的可验证成员资格证书。在互操作过程中，网络可以安全和动态地发现彼此的最新成员列表和成员的证书。我们实现了一个基于Hyperledger Indy和Aries的解决方案，并通过将贸易融资网络与贸易物流网络连接起来来展示其可行性和实用性，两者都建立在Hyperledger Fabric上。我们还分析了系统的可扩展性、安全性和可信度。
2021-04-07 cs.CR cs.DC
EMRs with Blockchain : A distributed democratised Electronic Medical Record sharing platform
医疗数据共享需要在最大程度上尊重隐私和安全的情况下进行。它包含了病人的私密数据，任何对它的访问都必须受到高度监管。随着医疗机构中垂直解决方案的出现，跨组织的互操作性受到了阻碍。本文的作者提出了一种基于区块链的医疗数据共享解决方案，利用Hyperledger Fabric来规范对医疗数据的访问，并使用InterPlanatory文件系统进行存储。我们相信，这两种分布式解决方案的结合可以使患者能够跨医疗机构访问他们的医疗记录，同时确保不可否认性、不变性和提供数据所有权。它将使医疗保健从业人员能够在一个位置访问所有以前的医疗记录，使他们能够获得有效诊断和治疗患者所需的数据。它还将使患者能够与研究机构共享医疗数据，从而创建可靠的数据集，为创建个性化医疗奠定基础。
2020-12-09 cs.CR
Tuning Block Size for Workload Optimization in Consortium Blockchain Networks
针对联盟链区块大小对性能影响存争议的问题，本研究面向Hyperledger Fabric提出结合机器学习与遗传算法的数学模型，可在部署前精准调优区块大小，平衡效率、延迟与吞吐量，提升多场景区块链性能。
2025-08-28 cs.CR
