区块链开发文献综述论文

区块链是一种分布式账本，具有不可变性，匿名性和可审计性，无需信任第三方。 为了提供数据交换以形成这样的账本，区块链网络使交易和区块的传播达到共识，主要由附着策略和沟通策略组成。 当前，它是使用对等覆盖网络来实现的，但是，它受到流量与底层网络拓扑之间不匹配的内在问题的困扰。 为了解决这个问题，我们采用了以信息为中心的网络（ICN）方法来设计去中心化的以信息为中心的区块链网络（DIBN），其中命名类别以使流量能够被去中心化，并且 在每个类别的所有区块链节点（BN）之间建立任意的一对多类别传播结构（CDS）。 对于CDS，一个BN可以有效地将数据发送到所有其他BN，以使流量与基础网络保持一致，从而解决了不匹配问题。 性能分析表明，提出的DIBN可以大大减少区块链数据分发的平均路径长度。 大量移动设备生成大量的大数据，区块链网络的现有工作主要针对数据和面向数据传播的攻击，但是，对于区块链网络本身仍缺乏研究关注。 P2P上层网络中，流量和底层网络拓扑之间存在不匹配问题：现在的BC网络主要基于P2P上层网络技术的应用层多播（ALM）实现，其性能受到上层流量和基础物理网络拓扑之间不匹配问题的影响，从而导致大量冗余流量。 提出DIBN，命名类别使流量分散；建立any-to-all类别传播结构。在DIBN中，类别、交易和数据块被命名用于数据转发，并通过交易记录高性能区块链节点（HPBN），以选择根设备，即指定的区块链节点（dBN）。 DIBN包含三个过程：类别通信结构（CDS）形成，双向附件策略和任何对所有通信策略。 为每个类别构建一个包含所有BN的双向数据分发树，其中考虑负载平衡，选择一个HPBN作为该树的根dBN。 通过CDS，可以实现任何所有人的通信策略，其中任何BN都可以有效地将数据分发到所有其他BN，从而使流量与基础网络保持一致。 我们分析了DIBN的性能，这表明与区块链网络中现有的典型ALM相比，DIBN可以大大缩短平均路径长度。 为了缓解流量集中程度，将对交易和块进行分别命名。交易，语义上有意义的命名。块，无意义的名称标记类别，在负载均衡时分散流量。交易和块通过类别标识符进行分发，并通过数据标识符进行检索。 即，类别，交易和区块具有类别标识符（CID），交易标识符（TID）和区块标识符（BID）的标识符。CID是二进制的 < Category Name (CN) | DIBN Domain > ，TID的格式为 < CN | Transaction Name | DIBN Domain > ，BID的格式为 < CN | Block Name | DIBN Domain > 。 DIBN域：由BN和具有ICN功能的路由器构成的用于数据转发的管理区域。 所有的交易和块都包含在不同类别中。每种流量类别对应一个CDS，它是指一组链路，用于在一个特定类别的BN之间传播交易和块。根据类别和CDS，可以将流量分布在不同交易和块的不同链路上。 为了避免过度依赖中心化的RN（组播中的交汇节点），HPBN通过区块链交易记录自己（HPBN作为dBN的次数）（HPBN可以主动宣布自己愿意作为dBN）。在选择dBN时，当一个BN想形成一个CDS树时，会在区块链中找到HPBN的记录，选择作为dBN次数最少的HPBN作为本CDS树的dBN，并且更新该HPBN作为dBN的次数。 确定dBN后，BN将向所有其他BN广播选出的HPBN的id。然后，那些收到公告的BN向该dBN发送CDS形成请求，并以所请求的类别CID构造一个以该dBN为根的双向到所有通信树。在所有BN向dBN发送请求的过程中，数据包会被路由器记录到FIB表中，生成关于端口组和类别名称的关联映射。当从端口组中的某一个收到该类别的数据后路由器将自动转发给其余端口。如下图建立了蓝色线的CDS树。同时这些映射关系具有一定的TTL生存时间，过期后需要重新构建新的CDS树。 当一个新节点需要加入CDS时，需要向邻近节点查询负责该类流量的HPBN的id，然后向该dBN发送请求，请求会在路由表中建立相应项形成新的CDS树。路由器定期检查与BN的连接。 如果相邻的BN不可访问，则可以将该BN视为击败“离开”状态。 当检测到相邻BN的“ LEAVE”状态时，如果剩余两个或更多个接口，则删除检测到的具有未连接的BN的接口。 一个DBIN域中形成一个类别的CDS时，该CDS树的dBN会和其他域相同类别的dBN组件CDS树形成多级域间数据分发。 在CDS形成之后，事务和块可以将类别的已建立通信结构传递到所有BN。 在基于DIBN的场景中，每个BN都可以与区块链网络之间收发事务和区块。 中间路由器的基本转发策略是路由器在数据包头中的CID和FIB中的CID之间执行完全匹配，然后将数据转发到相应FIB条目中的其余接口（传入接口除外）。如下图所示分别由BN2向所有节点分发了交易1，由BN6向所有节点分发了区块1。 ICN本质上允许隐藏底层设备和网络协议中的异质性，并支持基于名称的转发和网络内缓存[16]。 因此，由于ICN的这些有前途的功能，因此所提出的DIBN具有ALM的优点，例如即时可部署性和易于维护。 此外，它还具有使流量与基础网络基础结构保持一致的优点。 此外，通过采用区块链的基本账本功能，也可以避免使用集中式集合点。 文中并未对所述方法进行实验，只是进行了简单分析和推导。使用平均路径长度作为指标，对比了所提出的DIBN与典型的ALM协议Narada[11]和NICE[12]。与典型值相比，因为DIBN中的CDS将流量与基础网络拓扑对齐，相比于ALM协议，即Narada的O（M log（K））和NICE的O（log（M）log（K）），拟议的DIBN【O（log（K））】可以大大减小将数据从一个BN传播到另一个BN的平均路径长度。 显然，如果BN的数量变得更大，则DIBN可以大大减小平均路径长度。 此外，由于缩短了平均路径长度，因此可以极大地减少通信开销。

课题研究的背景： 随着现代科技与信息产业的发展，现阶段,第四次工业革命初见端倪,全球即将进入一个以互联网、人工智能等新技术为核心的科技时代,同时,区块链技术应运而生,成为国际众多政府与行业关注的热点对象。区块链技术已经被视为继蒸汽机、电力、信息和互联网科技之后,最有潜力触发第五轮颠覆性革命浪潮的核心技术。过去10年,在政府与政策的大力支持下,我国公益慈善事业的发展形势较为乐观。然而随着慈善规模不断发展扩大,我国公益事业逐渐显露了一些弊端。传统的公益事业存在的最大问题是公信力不足,存在慈善组织内部管理不健全、成本高等问题,但目前许多互联网公益服务公司正积极利用区块链这一新技术解决该问题。区块链技术具有去中心化、信息可追溯且不可篡改、公开透明、智能合约等特点,能够弥补传统公益事业中存在的信息不透明、管理效率低等不足, 区块链技术进入公益事业,将为慈善行业带来新的发展契机。课题研究的主要内容： 本课题主要包括以下三个方面的内容： [if !supportLists]一、[endif]区块链技术与公益结合会出现的问题并解决。 [if !supportLists]二、[endif]基于区块链技术做一个公益查询网页 [if !supportLists]三、[endif]对该查询系统应用问题及阐述课题研究的目的： 我国公益规模不断的发展扩大，随之而来我们的弊端也被显露出来，公信力不足，慈善组织缺乏管理，而利用区块链技术可以达到解决这问题的效果。该技术会在捐赠流程中实行数据和行为的全程跟踪，存证，实现公益链的完整公开，使捐赠者进行有效监督，避免了效率低，资金流向明确等缺点，为公益项目控股风险，提升公信力和公益项目的透明度，促进公益项目的发展与进步，增强了人与人的信任。公益性企业根据区块链系统的属性与特点,可以在公益流程中实行数据与行为的全周期跟踪、存证与审计,使公益项目参与各方能够对该项目进行全程跟踪及有效监督, 避免公益中因人为降低效率的缺点,从而为公益项目提供控制风险、判断效果的理性方法, 提升公益事业的透明度,促进公益发展。  课题研究的意义： 本课题拟在区块链技术的基础上，结合我国公益事业发展实际，做出关于公益事业捐赠的追踪，公开透明的系统。通过对区块链技术和慈善事业业务的深入分析, 我们发现区块链技术对解决公益透明性问题有着天然优势。区块链技术可理解为是一种分布式的记账方式,可记录所有交易信息并确保无法篡改,这就决定了凡需要公正、公平、诚信的地方,区块链都有很大的技术发挥空间。同时,智能合约的加入直接解决了专款专用这一业务难题。     最终将会实现公民之间信任增强，捐赠渠道速度加快，推动社会捐助事业的发展 二、文献综述 （国内外相关研究现况和发展趋向） [if !supportLists] (一) [endif] 国外区块链相关产业现状   中欧在区块链产业政策中逐渐占领全球，欧盟在2018年2月已成立欧洲区块链观察论坛，主要职责包括:政策确定，产学研联动,跨国境BaaS   (Blockchain as a Service)服务构建，标准开源制定等，组在Horizon2020投入 500万欧作为区块链研发基金(在2018年12月19日前)，预计三年内(2018-2020) 区块链方面投资将达到3.4亿欧元。美国则由于各州之间政策不一，虽然区块链在美国初创企业中仍然是热潮，产业政策推动-直较慢。中东地区以迪湃为首在引|领区块链的潮流，由政府牵头，企业配合以探索区块链的新技术应用。亚太区域日韩也相对活跃，日本以NTT为主,政府背后提供支撑，韩国以金融为切入点探索区块链应用。主义也时刻在威胁着中国社会的各个领域。综观国外主要发达国家新媒体文化的发展现状，总结经验，吸取教训，对中国新媒体文化发展有一定的启示。[if !supportLists] (二） [endif] 国内新媒体研究现状      中国国务院印发《“十三五”国家信息化规划》，区块链与大数据、人工智能、机器深度学习等新技术，成为国家布局重点。中国人民银行印发了《中国金融业信息技术"十三五”发展规划》，明确提出积极推进区块链、人工智能等新技术应用研究，并组织进行国家数字货币的试点。在2017年10月，工信部发布《中国区块链技术和应用发展白皮书》，这是首个落地的区块链官方指导文件。各地政府，特别是沿海地区纷纷成立区块链实验地、研究院。前，深圳、杭州、广州、贵阳等地政府都在积极建立区块链发展专区,给予特别扶植政策。中广州在2017年12月正式发布广州区块链10条策略,在黄浦区和开发区打造区块链企业技术创新区。深圳在2018年3月由深圳市经济贸易和信息化委员会发布《市经贸信息委关于组织实施深圳市战略性新兴产业新一代信息技术信息安全转型201 8年第二批扶持计划的通知》，区块链在扶持方向之列，这是继广州、贵阳、鸽杭州之后,国内第5个地方政府，出台的关于区块链的扶持政策。 ( 三）区块链在开源领域的现状     超级账本(Hyperledger) 超级账本(Hyperledger)是由Linux基会于2015年发起的推进区块链数字技术和交易验证的开源项目，吸引了包括IBM,英特尔，Fujitsu,UPS,Cisco,华为，Redhat,Oracle,三星，腾讯云，百度金融等众多公司参与，目前已经有超过200家会员单位，Aache基金会创始人BranBehlendorf担任账本项目的执行董事。   超级账本项目的目标是让成员共同合作，共建开放平台，满足来自多个不同行业的用户案例并简化业务流程。流程账本旗下有多个区块链平台项目，包括BIM贡献的Fabric项目，Intel贡献的Sawtooth项目，以及Iroha,Burrow,Indy等。 区块链在标准领域的发展现状 ITU-T ITU-T (国际电信联盟标准化组织)于2016至2017年初，SG16 (Study Group)、SG17和SG20分别启动了分布式账本的总体需求、安全,以吸在物联网中的应用研究。成立三个焦点组Focus Group (分布式账本焦点组(FG DLT)、数据处理与管理焦点组(FG DPM) )、法定数字货币焦点组(FG DFC) ), 分别针对区块链与分布式账本技术应用与服务研究,基于区块链建立可信任的物联网和智慧城市数据管理框架，基于数字货币的区块链应用展开标准化工作。华为担任分布式账本焦点组(FG DLT)架构组主席和数据处理与管理焦点组(FGDPM)区块链组主席。 CCSA (中国通信标准化协会)两个委员会分别成立了子组和项目: CCSA TC10 (物联网技术工作委员会) 2017年10月成立物联网区块链子组:负责区块链技术在物联网及其涵盖的智慧城市、车联网、边缘计算、物联网大数据、物联网行业应用、物流和智能制造等领域的应用研究与标准化，由中国联通技术专家担任组长，华为技术专家担任副组长。   CCSA TC1 (互联网与应用技术工作委员会)下区块链与大数据工作组完成两个区块链行业标准:《区块链: 第1部分区块链总体技术要求》和《区块链:第2部分评价指标和评测方法》，华为积极参与其中。 JPEG 201 8年2月第78届JPEG会议期间，JPEG委员会组织了关于区块链和分布式账本技术及其对JPEG标准影响的特别会议。考虑到区块链和分布式账本等技术对未来多媒体的潜在影响，委员会决定成立一个特设小组在多媒体环境下探索与区块链技术相关的用例和标准化需求，歧持专注于图像和多媒体应用的标准化工作。 IETF 在2017年6月lETF99会议上成立"Decentralized Internet  Infrastructure ProposedRG (Research Group),计划研究区块链架构和相应的标准，201 8年IETF在区块链上将可能更多的关注区块链的互联互通的标准的落地发展。   三、拟采取的研究方法（方案、技术路线等）和可行性论证 本课题主要研究区块链技术的应用于慈善捐赠的结合采取的研究方法： 1、以文献资料法收集相关理论，以信息检索、筛选等方法收集文献资料及其相关理论，来了区块链技术的现状，掌握区块链去中心化技术。 2、以理论与实际相结合的方法，将该技术与公益事业结合起来。完成对系统的改进。 3、采用对比分析的方法，从国内外两个方面讨论新媒体运营发展现状，以及我国新媒体运营模式发展的现存问题，并展望该技术领域的发展前景。 可行性论证： 1、技术可行性，本课题所涉及的研究目标，在国内外已经有相当多的理论基础。通过文献调查，可以了解到实际的、可靠的、有用的信息数据，实际要求的难度不大。 2、经济可行性，本课题的研究，可以通过网络和图书馆查阅文献资料，方便可行，不需要很多的经济消耗，所以，从经济的角度，完全可行。 3、操作可行性，本课题要求对区块链技术与公益的结合特别是追溯这些方面应用，对关于此课题的毕业设计的系统的全面解析，能够通过对既有文献的学习和既有资料文档的研习，利用自己搜集的数据，进行整理和分析，学以致用，完整的完成本次课题。从可操作性的角度来讲，完全可行。四、预期结果（或预计成果） 1、通过对资料的研究，明确区块链技术的相关概念，熟练运用dapp，制作出网页。 2、通过对分布式应用，制作出可以使大众快速浏览与了解公益进程的系统为我国公益事业进一步发展增加便利。 3、希望我能够从这次论文的撰写的过程中不断学习，不断进步。能够掌握区块链的相关的知识，对自己以后的事业能有所帮助。