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期刊信息/Journal information
计算机研究与发展
计算机研究与发展

徐志伟

月刊

1000-1239

crad@ict.ac.cn

010-62620696;62600350

100190

北京中关村科学院南路6号

计算机研究与发展/Journal Journal of Computer Research and DevelopmentCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国科学院计算技术研究所和中国计算机学会联合主办、科学出版社出版的学术性刊物、中国计算机学会会刊，我国第一个计算机刊物。主要刊登计算机科学技术领域高水平的学术论文、最新科研成果和重大应用成果。
正式出版
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    基于不同场景的日志压缩与检索设计

    陈军
    2441页
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    数据模式感知的低成本云日志存储系统

    魏钧宇张广艳陈军超
    2442-2452页
    查看更多>>摘要：公共云的日志服务能够全面提升研发、运维、运营和安全保障的能力,而云日志具有数据规模庞大、留存时间长、写入速度快、有用信息密度低、访问延迟要求高等特点.为了节省存储成本,需要满足 3个要求:1)以较高压缩密度保存此类数据(压得狠);2)以较高的压缩速度实现数据写入(压得快);3)以低延迟对压缩数据进行快速检索(查得快).同时实现这三者是充满挑战的,需结合具体应用场景进行定制化设计.通过总结云日志中的典型数据模式,给出一种低成本云日志存储范式——数据模式感知的低成本云日志存储系统,从压缩率、压缩速度和检索延迟等 3个方面对若干低成本云日志存储方法进行对比测试.最后,结合相关领域研究提出3点经验和思考,供未来的研究工作参考.

    日志存储静态模式动态模式高压缩率低检索延迟

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    前言

    李颉阚海斌金澈清
    2453-2454页
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    基于学习索引的图式区块链高效可验证查询机制

    常健林立成李彬弘肖江...
    2455-2468页
    查看更多>>摘要：区块链技术近年来受到了广泛关注,并应用于各个领域,数据查询是其在应用过程的一个重要技术,如物流链中的数据溯源等.随着区块链系统中交易数据量的持续增长,支持高并发事务处理的图式区块链成为区块链技术的研究热点.图式区块链的高并发区块使得数据查询难以像传统链式结构依次遍历,可以根据图式结构采用广度优先或深度优先遍历策略,但这种查询方式存在效率低、验证难等问题.针对图式区块链数据查询的效率和可验证性问题,提出了一种基于学习索引的高效可验证的图式区块链查询机制Lever.该机制通过引入学习索引技术对图式区块链中时序数据分布特征进行学习以实现对索引过程的优化,旨在提高图式区块链查询的效率和可验证性.学习索引是通过学习数据分布来减少索引存储空间和查询时间的新型索引技术,将学习索引应用于图式区块链的纪元高度与时间戳的映射关系中,通过函数运算的方式定位查询数据,提高查询速度和效率.同时,为了加快纪元内多个区块数据的过滤速度,在每个区块头部添加布隆过滤器,并为每个纪元生成一个聚合布隆过滤器,从而提高纪元内的数据遍历速度.此外,为保证查询结果的正确性和完整性,该机制结合布隆过滤器和排序默克尔树生成可验证对象,通过部分默克尔树分支实现对布隆过滤器假阳性的不存在证明,有效减小验证对象的规模,从而提高图式区块链查询过程的数据传输效率.实验结果表明,Lever能有效提高基于DAG的图式区块链查询效率和可验证性,与Conflux的基本查询机制相比,该机制的查询性能最高提升了 10倍,可验证对象大小开销可以降低90%.

    图式区块链可验证查询学习索引聚合布隆过滤器排序默克尔树

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    面向分片许可链的无协调者跨片交易处理

    阙琦峰陈之豪张召杨艳琴...
    2469-2488页
    查看更多>>摘要：区块链作为一种防篡改、去中心化的分布式系统引起了学术界和工业界的极大关注.然而,传统区块链系统的吞吐量较低,且难以扩展到支持大规模系统,这使得其在商业中的应用范围受到限制.为了解决这些问题,人们尝试利用分片技术把区块链网络分成多个可单独执行交易的子网,各个子网能够并行执行交易,其性能则可以随子网数成比例提升.然而,昂贵的跨片交易执行成本阻碍了分片区块链系统性能的进一步提升.传统的基于两阶段提交的跨片交易执行方法无论在性能上还是扩展性上都无法满足现代产业对大规模系统的需求;同时,这些方法在高冲突负载下的表现不佳,导致跨片交易的延迟急剧增加,严重影响到系统的正常运行.为了解决此问题,提出了一个针对分片许可链的跨片交易执行方法.该方法将确定性引入跨片交易执行,避免了额外的协调开销,同时提高了系统执行跨片交易的效率.此外,该执行方法也配备了抗冲突的交易重排序方法,除了提高跨片执行方法在高冲突的场景下交易处理性能之外,还能优化跨片交易执行中状态传输的效率.实验结果证明,该方法的吞吐量比基于两阶段提交协议的方法提高1.6～2.5倍;在冲突场景下,相较于优化前系统吞吐量则提高2.9～25倍.

    许可链分片技术跨片交易无协调者抗冲突

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    基于去中心化身份的开放区块链预言机方案

    张展鹏李可欣阚海斌
    2489-2503页
    查看更多>>摘要：区块链预言机将外界数据写入区块链,是区块链获取外界数据的一般方法.调研区块链预言机研究与实践,归纳目的数据确定性和数据聚合方法之间的关系,将区块链预言机分成强投票协议与弱投票协议 2种区块链预言机.区块链预言机项目越来越开放,开放区块链预言机是可拓展的,应用基于椭圆曲线群的分布式密钥生成算法,实现在链下聚合多点数据,在链上验证聚合结果,节省智能合约开销,适合大型分布式区块链预言机.为解决海外研究中一般依赖虚拟货币抵押对节点身份授信的方法难以应用于国内的问题,应用非同质化通证映射节点身份,支持区块链预言机服务所有者治理节点身份,与全局公钥更新过程结合,使节点加入状态可跟踪.相比同类研究,更贴近分布式系统范型.

    区块链预言机分布式系统门限签名秘密分享非同质化通证

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    一种支持自适应联邦学习任务的可信公平区块链框架

    张宝晨黄月孔兰菊李庆忠...
    2504-2519页
    查看更多>>摘要：共识机制是区块链技术的重要组成部分,但是主流的共识机制尤其是工作量证明共识机制都存在算力过度耗费和吞吐量低等问题.而联邦学习作为一种分布式机器学习方法,学习模型的本地训练和最终的参与方贡献度计算都需要消耗大量算力资源.因此,提出了一种支持自适应联邦学习任务的可信公平区块链框架TFchain,探索如何利用原本共识机制中耗费的大量算力来提高联邦学习的效率.首先,设计了基于区块链和联邦学习的全新共识机制PoTF(proof of trust and fair),该共识机制将区块链的节点设置为联邦学习的参与方,将原本共识机制中用于哈希计算的大量无效算力转移到联邦学习中,进行本地模型的训练和参与方贡献度的评估;其次,在提高区块链交易吞吐量的同时,对联邦学习的参与方进行了合理的贡献度评估和激励;最后,设计了防止节点作恶的算法.实验结果表明,提出的TFchain能够在回收算力的同时有效提升区块链的交易处理性能,对积极参与联邦学习的参与方进行有效正向的激励.

    区块链联邦学习共识算法奖励分配贡献计算激励机制作恶检测算力资源回收

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    PieBridge:一种按需可扩展的跨链架构

    段田田郭仪李博张瀚文...
    2520-2533页
    查看更多>>摘要：区块链由于其去中心、可溯源等特性,已被广泛应用于数字货币、供应链金融、智慧医疗等不同领域.随着应用需求的不断拓宽,各独立区块链协作以构建更广泛价值互联网的需求日益增强,因而迫切需要研究跨链技术.然而当前区块链生态规模不断扩大、丰富,异构/同构区块链间的互联互通需求也随之快速增长.而现有跨链研究无法应对架构可扩展性与跨链需求多样性方面的挑战.针对上述问题,基于"按需建域"的理念,提出一种按需可扩展的跨链架构PieBridge,并提出了一套 4层跨链交互协议栈,解耦跨链传输、验证、事务与应用,满足不同跨链应用在隐私、安全、性能等方面的差异化需求.同时实现了PieBridge原型系统,并通过建模分析与实验证明了PieBridge的可扩展性以及其对差异化跨链交互需求的灵活支持.

    区块链跨链原子性跨链传输排队论

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    基于分布式密钥生成和属性基密码的多方跨链交易方案

    马宇航张亮吴星雨李鸣...
    2534-2544页
    查看更多>>摘要：由于不同区块链的底层协议与技术架构存在差异,导致了链与链之间的数字资产交换难以有效进行.目前数字货币交易所是提供数字资产交换的主要平台,但现有的中心化交易所存放的用户资金存在易被黑客攻击、内部盗窃或交易所跑路等安全问题.已有的去中心化交易所受参与跨链的区块链的出块时间和确认速度的限制,影响了交易效率,并且去中心化交易所的订单类型和功能较少.为解决上述这些问题,通过分布式密钥生成与属性密码实现去中心化的多方交易方案.通过分布式密钥生成将用户的资产质押到分布式网络中,实现去中心的资产管理模式.分布式网络为用户在交易区块链上生成等额的数字资产代币,使得用户在交易区块链使用代币进行交易,然后根据代币所有权凭证去分布式网络提取对应的数字资产.用户通过属性密码实现交易控制,将资产类型、金额、汇率和时间等作为属性,设置多样化的访问控制策略,满足用户策略的交易对象才可以与用户进行交易.交易区块链提供的智能合约服务可以实现用户多样化的交易选择,为用户提供公平交换服务.通过实验验证了方案的可行性.方案的跨链效率在锁定和提取资产时受分布式密钥生成算法和参与跨链的区块链限制,在多方交易系统内的交易效率仅与交易区块链有关.

    数字资产跨链交易分布式密钥生成属性基密码交易合约

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    基于SM9数字签名的环签名及其在区块链隐私保护中的应用

    安浩杨何德彪包子健彭聪...
    2545-2554页
    查看更多>>摘要：随着区块链技术的发展及应用,区块链技术在提供了不可篡改性、透明性的同时带来的隐私泄露问题也愈加严重.虽然环签名技术已被广泛应用于区块链隐私保护方案,但现有方案基于公钥基础设施体系,证书管理成本较高.另外,随着区块链系统国产化的应用需求不断增加,现有的国密算法已不能满足日益复杂的区块链应用需求.为解决这个问题,提出了一种基于SM9数字签名的常数级大小环签名方案,并在随机谕言机模型下证明了该方案满足不可伪造性和匿名性.此外,基于该环签名算法,对Hyperledger Fabric联盟链结构进行修改以实现交易方身份隐私保护.利用Miracl库测试运算耗时,分析了所提方案的计算开销和通信开销.实验分析结果表明,与现有的方案相比,所提方案在签名生成和验证方面实现了数倍的效率提升.当环成员数量大于20时,所提方案在签名通信开销上具有明显优势.

    SM9数字签名环签名知识签名动态累加器双线性对

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