區(qū)塊鏈與數(shù)字貨幣技術(shù)專題前言*

斯雪明, 陳文光

1(復(fù)旦大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院,上海 201203)

2(清華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系,北京 100084)

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N全局共享的分布式賬本,具有去中心化、高公信力、數(shù)據(jù)不可篡改等特點(diǎn).區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為是數(shù)字經(jīng)濟(jì)的基石,廣泛應(yīng)用于金融、物聯(lián)網(wǎng)、智能制造、供應(yīng)鏈管理、數(shù)字資產(chǎn)交易等多個(gè)領(lǐng)域,在全球經(jīng)濟(jì)、產(chǎn)業(yè)、學(xué)術(shù)各個(gè)領(lǐng)域都獲得了高度關(guān)注和認(rèn)可.區(qū)塊鏈技術(shù)被認(rèn)為是最有可能引發(fā)顛覆式產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的新技術(shù)之一.為了更好地把握時(shí)機(jī),迎接挑戰(zhàn),有必要對區(qū)塊鏈技術(shù)的創(chuàng)新和區(qū)塊鏈應(yīng)用的拓展進(jìn)行研究.

本專題聚焦區(qū)塊鏈理論技術(shù)的創(chuàng)新以及區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的拓展.采取公開征稿的方式,共有28篇稿件通過了形式審查.特約編輯先后邀請了各領(lǐng)域?qū)＜覅⑴c審稿,每篇稿件至少邀請 2位專家進(jìn)行評審,每篇稿件都經(jīng)過兩輪審稿,最終有10篇稿件通過評審,入選本專題.

《高性能聯(lián)盟區(qū)塊鏈技術(shù)研究》,研究高性能聯(lián)盟區(qū)塊鏈的優(yōu)化算法,在聯(lián)盟鏈關(guān)鍵技術(shù)研究的基礎(chǔ)上,結(jié)合現(xiàn)有主板證券競價(jià)交易系統(tǒng)的業(yè)務(wù),提出了全新的系統(tǒng)架構(gòu)以及關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)現(xiàn).對業(yè)務(wù)邏輯與共識(shí)分離、存儲(chǔ)優(yōu)化和數(shù)字簽名驗(yàn)證優(yōu)化(包括合并驗(yàn)簽和GPU加速)等可提高聯(lián)盟鏈性能的優(yōu)化策略進(jìn)行了詳細(xì)的介紹和分析.

《基于許可鏈的 SWIFT系統(tǒng)分布式架構(gòu)》,基于許可鏈分布式共識(shí)機(jī)制提出了 BCSWIFT系統(tǒng).以優(yōu)化SWIFT系統(tǒng)的報(bào)文傳輸業(yè)務(wù)為例,闡釋了基于許可鏈的跨境金融通信的基本機(jī)理,為確?？缇持Ц丁⑶逅?、結(jié)算的安全、高效、準(zhǔn)確和低成本化運(yùn)作提供了新的思路,也為區(qū)塊鏈技術(shù)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用提供了重要參照.

《基于聯(lián)盟鏈的物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)溯源機(jī)制》,為解決大量物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)安全存儲(chǔ)與共享問題,建立了物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全問題的數(shù)學(xué)模型,提出了用于實(shí)現(xiàn)操作實(shí)體多維授權(quán)與動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的雙聯(lián)盟鏈結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)了基于驗(yàn)證結(jié)點(diǎn)列表的共識(shí)算法,給出了一種基于聯(lián)盟鏈的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)溯源機(jī)制優(yōu)化方案.能夠有效杜絕攻擊者對物聯(lián)網(wǎng)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)的篡改、偽造等非授權(quán)訪問操作,具有較好的應(yīng)用價(jià)值.

《物聯(lián)網(wǎng)下的區(qū)塊鏈訪問控制綜述》,分析、總結(jié)了現(xiàn)有物聯(lián)網(wǎng)中主流訪問控制模型以及使用區(qū)塊鏈后的訪問控制模型,并對基于區(qū)塊鏈的物聯(lián)網(wǎng)訪問控制在未來需要解決的問題進(jìn)行了展望.

《區(qū)塊鏈跨鏈技術(shù)進(jìn)展研究》,對跨鏈技術(shù)領(lǐng)域的成果進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié),介紹了24種主流跨鏈技術(shù)的原理與實(shí)現(xiàn)思路,綜合分析跨鏈技術(shù)存在的安全性風(fēng)險(xiǎn),并列舉了12項(xiàng)主要問題.總結(jié)探討跨鏈技術(shù)的未來發(fā)展趨勢.

《應(yīng)用區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)訪問控制與共享模型》,提出一種應(yīng)用區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)訪問控制與共享模型,利用屬性基加密對企業(yè)數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問控制與共享,達(dá)到細(xì)粒度訪問控制和安全共享的目的.在安全性和性能上能夠較好地解決企業(yè)內(nèi)部訪問權(quán)限難控制、企業(yè)之間數(shù)據(jù)難共享的問題.

《響應(yīng)式許可鏈基礎(chǔ)組件——RepChain》,提出了一款目前國內(nèi)唯一開源的響應(yīng)式許可鏈基礎(chǔ)組件,通過全新設(shè)計(jì)系統(tǒng)架構(gòu),突出了響應(yīng)式、松耦合、輕量級、協(xié)同性共識(shí)、合約分級部署、運(yùn)行狀態(tài)可視化等特點(diǎn);通過在身份準(zhǔn)入的基礎(chǔ)上建立安全信道,采用協(xié)同性共識(shí)代替公有鏈的競爭性共識(shí),提高了交易的實(shí)時(shí)性和交易通量.響應(yīng)式許可鏈在交易通量、實(shí)時(shí)性和韌性方面有較大提升.

《擬態(tài)區(qū)塊鏈——區(qū)塊鏈安全解決方案》,針對區(qū)塊鏈存在的潛在安全問題,借鑒動(dòng)態(tài)異構(gòu)冗余架構(gòu)和密碼抽簽的思想,結(jié)合安全性定義和參數(shù)選擇規(guī)則,從動(dòng)態(tài)異構(gòu)共識(shí)機(jī)制以及動(dòng)態(tài)異構(gòu)冗余簽名算法兩個(gè)角度提出了區(qū)塊鏈的安全解決方案.

《基于 SM9算法可證明安全的區(qū)塊鏈隱私保護(hù)方案》,提出了一種基于身份認(rèn)證的多KGC群簽名方案,以聯(lián)盟鏈為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了基于SM9算法可證明安全的區(qū)塊鏈隱私保護(hù)方案,實(shí)現(xiàn)在節(jié)點(diǎn)間進(jìn)行身份驗(yàn)證的同時(shí),保護(hù)了節(jié)點(diǎn)的隱私.

《可監(jiān)管匿名認(rèn)證方案》,設(shè)計(jì)了一種可監(jiān)管的匿名認(rèn)證方案,采用安全的密碼學(xué)算法構(gòu)建,并通過了安全性的分析證明,能夠高效實(shí)現(xiàn)可監(jiān)管的匿名身份認(rèn)證,適宜在區(qū)塊鏈(聯(lián)盟鏈)和其他具有匿名認(rèn)證需求和可監(jiān)管需求的系統(tǒng)中使用.

本專題面向區(qū)塊鏈技術(shù)與應(yīng)用的研究人員和工程人員,內(nèi)容涵蓋區(qū)塊鏈性能、區(qū)塊鏈體系結(jié)構(gòu)、區(qū)塊鏈應(yīng)用、區(qū)塊鏈安全與隱私保護(hù)等領(lǐng)域,反映了我國學(xué)者對于軟件學(xué)科過去及未來的重要認(rèn)識(shí).感謝《軟件學(xué)報(bào)》編委會(huì)、CCF軟件工程專委會(huì)、CCF系統(tǒng)軟件專委會(huì)對本專題工作的指導(dǎo)和幫助,感謝全體評審專家及時(shí)、耐心、細(xì)致的評審工作,感謝踴躍投稿的所有作者.希望本專題能夠?qū)浖W(xué)科的科研工作有所促進(jìn).