Web3.0 Security: Privacy Enhancing and Anonym Auditing in Blockchain-based Structures
针对区块链驱动的Web 3.0数据安全与隐私问题，本文提出融合隐私增强技术和Tor匿名审计的运行时安全协议与框架，并通过与现有方法评估比较验证其价值。
2023-07-24 cs.CR cs.DC
A Survey on the Security of Blockchain Systems
自诞生以来，区块链技术就展现出了广阔的应用前景。从最初的加密货币到现在的智能合约，区块链已经被应用到了很多领域。虽然有一些关于区块链的安全和隐私问题的研究，但缺乏对区块链系统安全性的系统研究。在本文中，我们对区块链的安全威胁进行了系统的研究，并通过检查流行的区块链系统来调查相应的实际攻击。我们还回顾了区块链的安全增强解决方案，这些解决方案可用于各种区块链系统的开发，并提出了一些未来的方向，以激发这一领域的研究工作。
2020-11-04 cs.CR
Towards Stronger Blockchains: Security Against Front-Running Attacks
针对拜占庭模型下恶意串通导致的 front-running 攻击破坏应用语义的问题，提出保留因果性的全序关系方案，使区块链比传统基于共识的区块链更强大，在拜占庭环境下提供增强的安全性。
2023-11-17 cs.CR cs.DC
Assessing Security and Performances of Consensus algorithms for Permissioned Blockchains
区块链是一种新技术，由于其分散性，不变性和数据完整性的特性，在工业和研究部门引起了很大的兴趣。最初，底层共识机制是通过工作量证明（即需要高计算能力的数学挑战）为无信任网络模型上的无许可区块链设计的。这种解决方案的性能较差，因此替代共识算法的权益证明已经提出。相反，对于参与者是已知和认证的许可区块链，已经采用了分布式共识算法的变体。然而，由于缺乏一个既定的知识，大多数的安全分析和信任假设没有正式的表达出来。因此，对这些算法缺乏足够的分析，阻碍了对它们在现实世界中的有效性进行任何谨慎的评估，在现实世界中，系统部署在不可信的网络上，即Internet ...
2018-05-09 cs.CR cs.DC
Prichain II: CloudGuardian Cloud Security Proposal with Blockchain
针对云安全威胁激增问题，提出将以太坊区块链与PostgreSQL云数据库集成，实现双向数据同步与严格访问控制，测试表明该方案有效提升了云环境的数据安全性与防攻击能力。
2024-07-29 cs.CR cs.DC
Towards a Blockchain-Based CI/CD Framework to Enhance Security in Cloud Environments
University of Western Ontario（韦仕敦大学）；IBM Canada Lab（IBM加拿大实验室）
针对云平台 CI/CD 流水线面临的网络入侵风险，本文提出利用区块链分布式账本与防篡改特性的安全框架，并结合威胁建模、编码规范和自动化测试检测公开漏洞。
2025-10-17 cs.CR cs.DC
Research on the Security of Blockchain Data: A Survey
随着区块链的应用越来越广泛，区块链安全受到社会的广泛关注和学者的深入研究。而且，区块链数据的安全性直接影响到区块链各种应用的安全性。在本次调查中，我们对区块链数据的安全性进行了全面的分类和总结。首先，我们介绍了区块链数据攻击的分类。随后，我们从隐私性、可用性、完整性和可控性方面介绍了区块链数据的攻击和防御。数据隐私攻击是指数据泄露或攻击者通过分析获得的数据。数据可用性攻击表示对区块链数据的异常或不正确访问。数据完整性攻击会导致区块链数据被篡改。数据可控性攻击是指区块链数据被智能合约漏洞意外操纵。最后，我们提出了几个重要的开放研究方向，以确定在这一领域的后续研究。
2018-12-07 cs.CR
Blockchain-based Application Security Risks: A Systematic Literature Review
尽管由于分布式账本的性质，基于区块链的应用程序被认为不太容易受到攻击，但它们并没有成为保护信息免受不同安全风险的银弹。在本文中，我们对引入区块链技术可以减轻的安全风险以及在基于区块链的应用程序中识别的安全风险进行了文献综述。此外，我们强调了观察到这些安全风险的应用程序和技术领域。这项研究的结果可以被视为实施基于区块链的应用程序时安全风险的初步清单。
2019-12-19 cs.CR
Blockchain enabled fog structure to provide data security in IoT applications
物联网通过将智能设备连接到互联网，并利用所述设备生成的数据来为个人和企业提供增值服务。在这种情况下，如果数据被暴露、篡改或丢失，服务将无法正常运行。在本文中，我们从五个方面讨论物联网应用中的数据安全性：机密性、完整性、真实性、不可否认性和可用性。我们讨论了如何使用分布式账本技术来克服这些问题，并建议使用雾计算架构作为分散的计算支持来部署账本。
2019-01-15 cs.CR cs.DC
Security-enhanced Blockchain with Twin-Field Quantum Key Distribution: A Physical Layer enabled Architecture
School of Computer Science, Beijing University of Posts and Telecommunications（北京邮电大学计算机学院）；Hefei National Laboratory（合肥国家实验室）
本文提出一种量子-经典混合架构，通过双场QKD协议和MDI结构化星型拓扑，优化基础设施复杂度，实现信息论安全与分布式共识的结合，解决区块链嵌入量子网络的连接和距离限制。
2026-05-09 cs.CR cs.DC quant-ph
Blockchain-based Collaborated Federated Learning for Improved Security, Privacy and Reliability
联邦学习（FL）通过允许在边缘设备上进行模型训练而无需将数据从边缘发送到集中式服务器来提供隐私保护。FL发布了ML的实现。FL的另一种非常适合物联网（IoT）的变体被称为协作联邦学习（CFL），它不需要边缘设备直接链接到模型聚合器。相反，这些设备可以通过其他设备连接到中央模型聚合器，将它们用作中继。虽然FL和CFL保护了边缘设备的隐私，但对执行模型聚合的集中式服务器提出了安全挑战。集中式服务器容易发生故障、后门攻击、模型损坏、对抗攻击和外部攻击。此外，在FL和CFL中不需要边缘设备到集中式服务器的数据交换，但是模型参数从模型聚合器（全局模型）发送到边缘设备（本地模型），这仍然容易受到网络攻击。这些安全和隐私问题可以通过区块链技术来解决。区块链是一种去中心化和基于共识的链，设备可以共享共识账本，提高可靠性和安全性，从而大大减少对信息交换的网络攻击。在这项工作中，我们将研究基于区块链的模型参数和边缘设备之间以及从集中式服务器到边缘设备的相关信息的分散交换的有效性。此外，我们还将对基于区块链的CFL模型进行可行性分析，用于不同的应用场景，如车辆互联网和物联网。该研究旨在通过使用区块链驱动的CFL来提高安全性，可靠性和隐私保护。
2022-01-21 cs.CR cs.DC
Security and Privacy on Blockchain
区块链提供了一种在开放环境中存储信息、执行交易、执行功能和建立信任的创新方法。许多人认为区块链是密码学和网络安全的技术突破，其用例范围从全球部署的加密货币系统（如比特币）到智能合约，物联网上的智能电网等。尽管近年来区块链在学术界和工业界都受到了越来越多的关注，但在不同的应用中部署区块链时，区块链的安全性和隐私性仍然是争论的中心。本文全面概述了区块链的安全性和隐私性。为了便于讨论，我们首先介绍区块链的概念及其在比特币等在线交易背景下的效用。然后，我们描述了作为比特币等加密货币系统的基本要求和构建块所支持的基本安全属性，然后介绍了许多区块链应用所需的额外安全和隐私属性。最后，我们回顾了在基于区块链的系统中实现这些安全特性的安全和隐私技术，包括代表性的共识算法、哈希链存储、混合协议、匿名签名、非交互式零知识证明等。我们推测，这项调查可以帮助读者从概念，属性，技术和系统方面深入了解区块链的安全性和隐私性。
2019-08-16 cs.CR
The security strength of Blockchain technology : A Survey Report
2008年中本聪集团区块链技术的出现，为如何处理各种安全问题和漏洞创造了新的趋势。区块链系统在商业组织的各个技术部署领域都获得了发展势头。本文对区块链的安全强度以及与区块链技术部署相关的安全问题进行了重要的文献调查。许多研究已经在不同的交易领域对区块链系统的各种技术特征进行了实验。从现有研究的文献调查和主题内容分析中获得的结果表明，区块链系统提供了独特的功能，可以支持各个部门的流程和交易，具有高度的完整性，透明度，机密性和隐私性。然而，各种研究都强调了与区块链的部署和使用相关的一些漏洞和限制。本研究交叉审查了基本科学研究证据的安全问题。
2022-05-18 cs.CR
Multisecret-sharing scheme with two-level security and its applications in Blockchain
基于Shamir的SSS提出了一个$(t,m)$门限秘密共享和多秘密共享方案，该方案利用单向函数实现两级安全性.此外，我们给出了它在智能合约使能的联盟区块链网络中的应用。所提出的计划是彻底检查的安全性和效率。在将其应用于区块链网络时，还分析了隐私性，安全性，完整性和可扩展性。
2022-09-08 cs.CR
Role of Blockchain in Revolutionizing Online Transactional Security
本文强调了在传统银行业中使用现代区块链技术的必要性，以减少欺诈行为，并在永久区块链分类账上实现高安全性交易。回顾传统银行服务器可以整合区块链使用的不同渠道，这意味着如何对允许每天进行欺诈交易的银行服务器采取巨大的反欺诈立场。基于区块链的分类账的使用对银行组织的安全性具有很大的影响。基于区块链的货币代币，也称为加密货币，不受政府监管，高度不稳定，使用匿名。此外，投资于加密货币市场的任何资金都没有安全性。然而，在传统银行组织中集成区块链分类账将加强安全性，为其客户提供更多的稳定性和信心，同时，由于受到大型金融组织的信任，使区块链成为一种更可靠的方法。
2022-06-08 cs.CR
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
PUFchain: Hardware-Assisted Blockchain for Sustainable Simultaneous Device and Data Security in the Internet of Everything (IoE)
本文介绍了有史以来第一个可以同时处理设备和数据安全的区块链，这对于新兴的万物互联（IoE）非常重要。本文提出了一个独特的区块链概念，它集成了称为物理不可克隆功能（PUF）的硬件安全原语，以解决可扩展性，延迟和能源需求挑战，称为PUF链。数据管理以及数据、设备和个人的安全（和隐私）是万物互联架构中需要解决的一些问题。将区块链集成到万物互联环境中可以帮助解决这些问题，并在数据存储和安全性方面提供帮助。本文介绍了一种名为PUF链的新区块链架构，并介绍了一种名为“支持PUF的身份验证证明”（PoP）的新共识算法，用于在PUF链中部署。所提出的PoP是PUF集成到我们先前提出的认证证明（PoAh）共识算法中，并且可以被称为“硬件辅助认证证明（HA-PoAh）"。然而，PUF集成在现有的和新的共识算法中是可能的。PoP利用PUF，PUF负责生成无法克隆的唯一密钥，因此提供最高级别的安全性。PUF使用在集成电路制造期间引入的纳米电子制造变化来生成密钥。因此，一旦从PUF模块生成，密钥就不能从任何其他模块克隆或生成。PUF链使用PUF和散列模块来执行必要的加密功能。因此，挖掘过程被卸载到硬件模块，这减少了处理时间。PoP比公认的工作量证明（PoW）快1,000倍，比身份验证证明（PoAh）快5倍。
2019-09-14 cs.CR cs.DC
A Multi-Layered Security Analysis of Blockchain Systems: From Attack Vectors to Defense and System Hardening
本文从数字货币交易平台、智能合约、公链、共识机制和P2P等层面系统分析区块链面临的安全威胁，并提出相应的防御与系统加固优化思路。
2025-04-12 cs.CR
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
PlexiChain: A Secure Blockchain-based Flexibility Aggregator Framework
构建环境中的灵活资源被视为交付网格管理服务的低成本机会。因此，集中式聚合器模型，其中聚合器用于捆绑灵活资源的需求灵活性，并将其交付给灵活性市场中的分布式/传输系统运营商（DSO/TSO）等灵活性客户。然而，聚合器角色引入了各种安全和信任挑战。在这项工作中，我们提出了一个基于区块链的灵活性交易框架，称为PlexiChain，以解决聚合器在集中式聚合器模型中带来的安全和信任挑战。使用真实世界数据集进行的安全评估表明，PlexiChain对已知的安全攻击（如MadIoT和虚假数据注入攻击）具有强大的鲁棒性。此外，性能评估表明，在资源受限的环境中，PlexiChain的计算和通信成本低于其他基于区块链的应用程序。
2022-12-18 cs.CR cs.DC
Scaling Blockchains Without Giving up Decentralization and Security
公共区块链应该能够在节点数量和交易工作负载方面进行扩展。区块链可扩展性三难困境已经被非正式地证实。这与可扩展性，安全性和分散性有关，指出这些方面的任何改进都应该对其他两个方面中的至少一个产生负面影响。事实上，尽管有大量的研究和实验努力，所有已知的方法都是权衡。我们从理论上描述了一种新的区块链架构，只要提供相应的节点比例增量，该架构就可以扩展到任意高的工作负载。我们表明，在合理的假设下，我们的方法不需要权衡安全性或分散。据我们所知，这是第一个反驳三难推理的结果，考虑到区块链的所有架构元素的可扩展性，而不仅仅是共识协议。虽然我们的结果目前只是理论上的，但我们相信，我们的方法可能会激发显着的实际贡献。
2020-06-04 cs.CR cs.DC cs.DS
A Security Reference Architecture for Blockchains
由于其有趣的功能，区块链近年来变得流行起来。它们是全栈系统，安全性是其成功的关键因素。这项工作的主要重点是系统化有关区块链安全和隐私问题的知识。为此，我们提出了一个安全参考架构的基础上，展示了堆叠层次结构的各种威胁（类似于ISO/OSI层次结构），以及威胁风险评估使用ISO/IEC 15408的模型。与以前的调查相比，我们专注于基于其起源的安全事件的分类，并使用建议的架构，我们提出现有的预防和缓解技术。我们的工作范围主要涵盖与区块链的去中心化性质相关的方面，而我们只提到常见的操作安全问题和对策。
2019-04-15 cs.CR
A Literature Review on Blockchain-enabled Security and Operation of Cyber-Physical Systems
区块链由于其去中心化的公共性质，已成为众多应用领域的关键技术。网络物理系统（CPS）是利用区块链进行无数操作的突出应用领域之一，其中物联网（IoT）用于数据汇集。虽然CPS的一些问题可以通过简单地采用区块链来解决，因为它具有安全和分布式的特性，但其他问题需要复杂的考虑，以克服区块链施加的限制，同时保持CPS的核心方面。尽管许多研究都集中在区块链在不同CPS应用中的应用或CPS的区块链安全性上，但还没有一项全面的调查将这两种观点结合在一起。为了填补这一空白，我们全面概述了使用区块链增强不同CPS操作以及提高CPS安全性的当代进展。据我们所知，这是第一篇对区块链支持的CPS操作和安全性研究进行深入审查的论文。
2021-07-16 cs.CR
Towards Secure Decentralized Applications and Consensus Protocols in Blockchains (on Selfish Mining, Undercutting Attacks, DAG-Based Blockchains, E-Voting, Cryptocurrency Wallets, Secure-Logging, and CBDC)
本文研究了区块链和去中心化应用的安全性问题，提出安全参考架构、共识安全、钱包安全、e-投票协议及安全日志记录改进方案，提升区块链系统的整体安全性。
2025-12-15 cs.CR cs.DC cs.GT
A Security Case Study for Blockchain Games
区块链游戏是一种新兴的娱乐模式。然而，由于区块链技术的不成熟和开发人员的不成熟，区块链游戏仍然存在安全问题。在这项工作中，我们分析了区块链游戏架构，并揭示了可能的破解渗透方法。我们扫描了600多个商业区块链游戏，分别从Web服务器和智能合约的角度总结了安全概述。我们还对区块链游戏进行了三个案例研究，以展示详细的漏洞检测。
2019-06-13 cs.CR cs.MM
SurferMonkey: A Decentralized Anonymous Blockchain Intercommunication System via Zero Knowledge Proofs
区块链互通系统使区块链之间的消息交换成为可能。这种互操作性促进了创新，释放了流动性和对资产的访问。然而，区块链是孤立的系统，最初并不是为互操作性而设计的。这使得跨链通信，或简称桥梁，本质上是不安全的。更确切地说，跨链系统面临着自私理性参与者的安全挑战，例如最大可提取价值（MEV）和审查。我们建议使用跨链通信的零知识证明（ZKP）来解决这些挑战。保护跨链通信比保护单链事件要复杂得多，因为这样的系统必须针对链上和链下分析来保护用户安全。为了实现这一目标，我们提出了以下两个贡献：DACT协议和支持DACT协议的SurferMonkey基础设施。DACT协议是一个全球解决方案，用于解决不可知区块链相互通信的匿名性和安全性挑战。由于使用ZKP，DACT中断了链上和链下分析。SurferMonkey是一个去中心化的基础设施，在实践中实现了DACT。由于SurferMonkey工作在区块链应用层，因此任何去中心化应用程序（dApp）都可以使用SurferMonkey向另一个区块链上的dApp发送任何类型的消息。使用SurferMonkey，用户既不会被审查，也不会暴露于MEV。通过应用去中心化的主动安全，我们获得了对自私理性参与者的弹性，并提高了对网络攻击的安全标准。我们已经通过逆向工程Tornado Cash和应用IDEN 3 ZKP电路实现了SurferMonkey的概念验证。SurferM…
2022-10-24 cs.CR cs.DC
Security and Privacy Enhancing in Blockchain-based IoT Environments via Anonym Auditing
本文提出融合区块链去中心化特性、先进安全协议与匿名审计的物联网安全框架，通过密码匿名化保护用户隐私并维持交易完整性与透明性，且与现有模型比较。
2024-03-03 cs.CR
Blockchain Technology: Introduction, Integration and Security Issues with IoT
区块链主要用于与加密货币比特币的开采有关的安全交易。本文讨论了区块链技术及其组件的基本概念，如区块头，交易，智能合约等。区块链使用分布式数据库，因此本文还解释了分布式区块链相对于集中式数据库的优势。根据应用程序的不同，区块链大致分为两类：Permissionless和Permissioned。本文也对这两个范畴进行了阐述。此外，它还涵盖了共识机制及其工作，以及以太坊平台的概述。区块链技术已被证明是为物联网设备提供安全性的显着技术之一。已经给出了区块链如何对物联网设备有用的说明。还说明了一些应用程序，以解释区块链与物联网的工作。
2021-01-26 cs.CR
Large Language Models for Blockchain Security: A Systematic Literature Review
该系统性文献综述聚焦大语言模型在区块链安全领域的应用研究，梳理其作用机制与应用场景，评估相关挑战与局限，为相关研究者、从业者和政策制定者提供参考。
2025-03-24 cs.CR
Blockchain Scalability and Security: Communications Among Fast-Changing Committees Made Simple
对于非许可区块链，可扩展性至关重要。虽然当前的技术仍然不能完全解决这个问题，但是许多研究工作提出了分片或广泛采用事务的并行处理的其他技术。在这些方法中，潜在的大量节点委员会独立地执行共识并处理新的交易。因此，除了定期的委员会内部沟通外，（1）新交易必须交付给正确的委员会，（2）委员会需要沟通以处理分片间交易或（3）交换中间结果。为了与适应缓慢的对手形成对比，委员会应该经常更换。然而，与频繁更换的委员会进行有效沟通是困难的。我们提出了一种简单的方法，允许我们隐式地选择委员会成员，并有效地将信息传递给特定委员会的所有成员，即使委员会经常更换。我们设计的目的是提供一个委员会选择程序和一个以委员会为目标的通信原语，用于目前文献中提出的大多数可扩展区块链架构。我们提供了一个理论证明我们的方法的安全性和第一个实验结果表明，我们的方法在实践中可能是可行的。
2022-12-22 cs.CR cs.DC
PRAGTHOS:Practical Game Theoretically Secure Proof-of-Work Blockchain
本文分析了PoW区块链现有安全模型假设的缺陷，揭示了多种新型攻击方式，并提出了更实用的安全分析框架pRPD及可抵御上述攻击的PoW区块链构建框架PRAGTHOS。
2023-02-13 cs.CR cs.DC cs.GT
Sharding-Based Proof-of-Stake Blockchain Protocols: Security Analysis
区块链技术已经引起了包括医疗保健、供应链和加密货币在内的各个领域的极大兴趣。然而，区块链的扩展能力有限（即低吞吐量和高延迟）。已经出现了几种解决方案来解决这个问题。特别是，分片证明了它是区块链可扩展性最有前途的解决方案之一。分片可以分为两大类：（1）基于分片的工作量证明（PoW）区块链协议，以及（2）基于分片的权益证明（PoS）区块链协议。这两个类别实现了良好的性能（即，具有合理延迟的良好吞吐量），但提出了安全问题。本文着重分析了第二类证券的安全性。更具体地说，我们计算提交错误块的概率，并通过计算失败的年数来衡量安全性。最后，为了证明所提出的模型的有效性，我们进行了数值分析，并评估所获得的结果。
2021-08-12 cs.CR
Decentralized Trusted Computing Base for Blockchain Infrastructure Security
如今，人们对区块链技术越来越感兴趣，认为它可能是未来全球金融生态系统的基础。然而，为了使这个未来的金融生态系统真正全球化，具有高度的互操作性和稳定性，需要解决与基础设施安全有关的一些挑战。一个关键方面涉及参与区块链点对点网络的系统的安全性和鲁棒性。在本文中，我们讨论的概念，分散的可信计算基础的TCB概念在可信计算的扩展。我们探讨了去中心化的TCB如何有助于（i）强化区块链基础设施中的单个节点和系统，以及（ii）在组成区块链系统的节点的P2P网络中进行安全的面向组的计算。
2019-05-11 cs.CR
Blockchain Technology: Methodology, Application and Security Issues
区块链技术是一种相互关联的系统链，包含交易历史和其他用户数据。它在分散的分布式数字分类账的原则下工作。该技术能够在网络的用户节点之间进行加密安全和匿名的金融交易，使交易能够在透明的环境中由所有用户验证和批准。这是一项革命性的技术，通过使用数字加密货币而获得了新兴的普及。尽管区块链在在线交易系统中有着广阔的发展前景，但它容易出现一些安全和脆弱性问题。本文讨论了区块链方法论、应用和安全问题，可能会对区块链爱好者和研究人员有所启发。
2020-12-24 cs.CR
IoTChain: A Three-Tier Blockchain-based IoT Security Architecture
IoTChain提出了一种基于区块链的物联网安全架构，旨在实现身份认证、访问控制、隐私保护等核心功能，并通过性能评估验证其在物联网部署中的实用性。
2026-01-07 cs.CR
Merkle Trees in Blockchain: A Study of Collision Probability and Security Implications
本研究通过理论分析与实证验证探讨了区块链中Merkle树的哈希碰撞概率，发现路径长度增加会提升根碰撞概率，而哈希长度增加则显著降低碰撞风险，为增强区块链安全性提供了指导。
2024-02-06 cs.CR
Larger Scale Offers Better Security in the Nakamoto-style Blockchain
Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出两种更现实的安全模型，证明大规模 Nakamoto 风格区块链在安全性和鲁棒性方面具有优势。
2026-01-05 cs.CR
Empirical Vulnerability Analysis of Automated Smart Contracts Security Testing on Blockchains
新兴的区块链技术支持去中心化计算范式的转变，并且是一种快速接近的现象。虽然区块链主要被认为是比特币的基础，但由于智能合约的引入，其应用已经远远超出了加密货币。智能合约是一种自我执行的软件，它驻留并运行在托管区块链上。使用基于区块链的智能合约进行安全和透明的管理，以管理互联网环境（主要是物联网）中的交互（身份验证、连接和交易），是研究和实践的一个利基领域。然而，由于底层特定领域语言的复杂语义及其可测试性，编写值得信赖和安全的智能合约可能具有巨大的挑战性。有一些引人注目的事件表明，区块链智能合约可能包含各种代码安全漏洞，从而引发财务损害。当涉及到智能合约的安全性时，拥有编写合约能力的开发人员应该能够在将其部署到区块链上的不可变环境之前测试其代码，以诊断安全漏洞。然而，只有少数智能合约的安全测试工具。这意味着现有的自动智能合约安全测试研究还不够充分，仍处于起步阶段。为了更容易地实现区块链智能合约在安全和隐私方面的应用，我们应该在广泛实施之前首先了解它们的漏洞。因此，本文的目标是对当前静态智能合约安全测试工具进行一次影响深远的实验性评估，为目前应用最广泛的区块链、以太坊及其领域专用程序设计语言Solidity提供第一...
2018-09-07 cs.CR
The Discrepancy Attack on Polyshard-ed Blockchains
分片（Sharding），即将矿工或验证者拆分成并行运行的几个子链，被认为是解决区块链可扩展性问题的主要解决方案之一。缺点是，随着扩展每个子链的矿工数量变少，它变得容易受到安全攻击。为了解决这个问题，一个框架，命名为\textit{Polyshard}，已被提出，其中每个验证器验证不同子链引入的块的编码组合，从而帮助保护所有子链的安全性。本文介绍了一种对Polyshard的攻击，称为\textit{the discrepancy}攻击，它是恶意节点控制少数子链，将不同块分散到不同节点的结果。我们表明，这种攻击破坏了Polyshard的安全性，并且在当前设置中无法检测到。
2021-08-20 cs.CR cs.DC
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
A Comprehensive Survey on the Applications of Blockchain for Securing Vehicular Networks
车载网络承诺提供交通管理、路线调度、数据交换、娱乐等功能。任何大规模的技术整合都会带来提供安全性的挑战。区块链技术一直是许多研究的热门选择，以使车辆网络更加安全。它的特性满足一些基本的安全要求，如分散性，透明度，防篡改性和公共审计。本研究报告列举了过去几年在这方面作出的一些显著努力。我们从应用、安全和区块链的角度分析了大约75种基于区块链的车载网络安全方案。应用视角关注使用基于安全区块链的车辆网络的各种应用，例如交通、停车、数据共享/交易和资源共享。安全视角关注安全需求和攻击。区块链视角关注区块链平台，区块链类型和区块链实施中使用的共识机制。我们还编译了用于模拟区块链和模拟车辆网络的流行模拟工具。此外，为了让读者对研究领域有更广泛的了解，我们讨论了各种最先进的新兴技术在基于区块链的车辆网络中的作用。最后，我们总结了调查，列出了一些共同的挑战和未来的研究方向在这一领域。
2022-01-13 cs.CR
A Taxonomy Study on Securing Blockchain-based Industrial Applications: An Overview, Application Perspectives, Requirements, Attacks, Countermeasures, and Open Issues
区块链技术在当今的工业应用中发挥了主导作用，自诞生以来就提供了显著的功能并显示出显著的性能。区块链从加密货币的概念开始了它的旅程，现在是一系列核心应用程序的一部分，以实现各种任务之间的弹性和自动化。随着区块链技术集成到不同的工业应用中，许多应用程序设计，安全和隐私挑战都出现了，对用户及其数据构成了严重威胁。尽管已经提出了几种方法来解决具有功能参数的目标应用程序的特定安全和隐私需求，但仍然需要对基于区块链的工业应用程序的应用程序，安全和隐私挑战以及要求进行研究，以及可能的安全威胁和对策。这项研究对基于区块链的工业4.0应用进行了最新的调查，重点关注关键的应用程序和安全与隐私要求，以及对区块链系统的相应攻击和潜在的对策。我们还分析并提供了这些应用程序中使用的不同安全和隐私技术的分类，以提高安全功能的先进性。此外，我们强调了工业应用中的一些开放问题，这些问题有助于设计安全的基于区块链的应用程序作为未来的发展方向。
2021-05-25 cs.CR
Blockchain security based on cryptography: a review
Hainan University（海南大学）
从密码学角度分析区块链攻击，介绍哈希函数等技术及在区块链中的作用，基于六层架构分析各层攻击并提应对方法，剖析多种攻击原理并设计防御方案，总结核心问题与展望未来发展。
2026-07-07 cs.CR
Security Requirement Analysis of Blockchain-based E-Voting Systems
在印度这样的民主国家，投票是公民的一项基本权利。公民需要亲自出席并在基于选票的投票系统中投票。大多数公民未能履行这一约束，远离了他们的基本义务。在这种情况下，电子投票系统通常被认为是一种有效的替代方案。区块链技术是一种新兴技术，可以提供真正的解决方案，因为它具有不可变，透明，匿名和分散的特性。本文提出了电子投票系统的安全需求分析，并根据这些需求评估区块链技术。
2022-08-02 cs.CR
Coinbugs: Enumerating Common Blockchain Implementation-Level Vulnerabilities
大量的工作一直致力于调查和系统化以太坊智能合约安全漏洞类。然而，在调查比特币存在的第一个十年期间发现的基本PoW区块链节点实现中常见的实现级安全漏洞时，文献中存在差距。本文试图填补这一空白。特别是，如果通过验证和生成新块来参与网络的软件是从头开始开发的，那么WCGW - What Could Go Wrong？列出了10大错误类型类别，并为每个类别链接了已知的示例。中本聪论文所设计的区块链令人兴奋，并引入了几个安全研究人员感兴趣的新颖错误类。本文针对的是安全测试人员，旨在从区块链安全审查和区块链开发人员开始，作为常见陷阱的参考。
2021-04-13 cs.CR
On the security of the Blockchain Bix Protocol and Certificates
BIX协议是一种基于区块链的协议，允许分发将主体与其公钥链接的证书，因此提供类似于PKI的服务，但不需要CA。在本文中，我们分析了BIX协议的安全性在一个正式的方式，在四个步骤。首先，我们确定正式的安全性假设是非常适合这个协议。其次，我们提出了一些针对BIX协议的攻击场景。第三，我们提供了一个正式的安全证明，其中一些攻击是不可行的，根据我们以前建立的假设。最后，我们将展示如何进行另一次攻击。
2016-07-28 cs.CR
Blockchain Security by Design Framework for Trust and Adoption in IoT Environment
随着物联网（IoT）的最新进展，需要新的和更强大的安全框架来检测和减轻新形式的网络攻击，这些攻击利用复杂和异构的物联网网络，以及物联网设备中存在的许多漏洞。随着区块链技术的兴起，服务提供商非常重视更好地理解和采用区块链技术，以便为自己的组织及其客户提供更安全和可信的系统。本文通过物联网环境中信任和采用的设计原则，为组织中的高级官员和决策者以及区块链安全框架的技术经理介绍了一个高级指南。本文讨论了Cyber-Trust项目区块链技术开发，作为所提供安全框架的代表性案例研究。安全和隐私的设计方法被引入作为一个重要的考虑因素，在建立框架。
2021-09-20 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
Modeling the Impact of Network Connectivity on Consensus Security of Proof-of-Work Blockchain
区块链是流行的比特币背后的技术，被认为是一种“设计安全”系统，因为它旨在在一群不信任的各方之间创造安全，但没有一个中央可信的权威。区块链的安全性依赖于诚实多数的前提，即只要大多数共识投票权是诚实的，区块链系统就被认为是安全的。在工作量证明（PoW）区块链的情况下，对手无法控制超过50%的网络总计算能力。然而，这个50%的阈值仅基于对计算能力的分析，对网络和节点行为进行了隐含和理想化的假设。最近的研究表明，网络连接、区块链分叉的存在和挖掘策略等因素可能会破坏诚实多数所保证的共识安全性，但既没有提供具体的分析，也没有提供定量的评估。在本文中，我们通过提出一个分析模型来评估网络连接对不同对手模型下PoW区块链共识安全性的影响，从而填补了这一空白。我们将我们的分析模型应用于两种对抗场景：1）诚实但潜在的勾结，2）自私的挖掘。对于每一种情况下，我们量化的分叉比赛中所涉及的节点的通信能力，估计对手的挖掘收入和它的安全属性的共识协议的影响。仿真结果验证了我们的分析。我们的建模和分析提供了一个范例，用于评估各种因素在分布式共识系统的安全影响。
2020-08-31 cs.CR
A Survey on the Applications of Blockchains in Security of IoT Systems
物联网（IoT）已经通过将智能设备集成在一起，为客户提供高质量的服务，改变了我们的日常生活。这些设备集成在一起形成一个网络，通过这个网络可以产生、传输和共享大量数据。一个关键问题是这样一个复杂平台的安全性和完整性，以确保这些基于物联网的系统的可持续性和可靠性。区块链是一种新兴技术，它已经展示了其独特的功能和能力，适用于不同的问题和应用领域，包括基于物联网的系统。这份调查报告回顾了区块链在物联网环境中的适应性，以说明该技术如何能够解决连接到物联网系统的设备的集成和安全问题。这项调查的创新之处在于，我们提出了一项基于物联网数据的集成方法和安全问题的调查，并讨论了区块链在这些问题中的作用。
2021-12-17 cs.CR
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
A Taxonomy for Understanding the Security Technical Debts in Blockchain Based Systems
区块链是一种颠覆性技术，旨在实现安全的分散式分布式系统，其中交易数据可以由系统的参与者使用加密和共识机制共享，存储和验证，从而提高了对中央认证/验证机构的需求。与人们的看法相反，基于区块链的系统在设计上并不是天生安全的;安全软件工程师必须了解各种区块链特定的架构设计决策和选择及其对软件系统可靠性的影响。我们认为，区块链组件及其配置的次优和不明智的设计决策和选择，包括智能合约，密钥管理，加密和共识机制，链上与链下存储选择，可能会将安全技术债务引入系统。技术债务隐喻可以作为一个强大的工具，通过使安全软件工程师看到潜在的安全技术债务，对基于区块链的系统的安全设计进行早期、预防性和透明的评估。我们回顾了基于区块链的系统的核心架构组件，并展示了这些组件的错误选择或次优设计决策和配置如何表现为安全技术债务。我们贡献了一个分类法，对区块链特定的设计决策和选择进行分类，并描述了它们与潜在债务的联系。该分类法可以帮助这类系统的架构师通过可视化安全技术债务并提高其可见性来避免潜在的安全风险。我们使用两个案例研究的例子来讨论分类法及其应用。
2019-03-08 cs.CR cs.SE
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
Performance Analysis and Application of Mobile Blockchain
随着移动商务的蓬勃发展，移动安全变得越来越重要。然而，移动商务的发展也面临着数据安全问题的挑战。最近，区块链已经被引入作为一种有效的安全解决方案，在实践中成功地部署在许多应用中，例如比特币、云计算和物联网。然而，区块链技术尚未在移动商务中被广泛采用和实施，因为其挖掘过程通常需要在标准计算单元上执行，例如，电脑因此，在本文中，我们介绍了一种新的移动商务应用程序，使用区块链技术，即区块链，以确保移动商务中的交易。特别是，在区块链应用程序中，使用我们提出的Android核心模块，可以在移动设备上有效地执行挖掘过程。通过实际实验，我们评估了所提出的模型的性能，并表明区块链将是未来移动商务的有效安全解决方案。
2017-12-11 cs.CR cs.CY cs.DC
