區塊鏈數據管理專題前言*

于 戈,牛保寧,金澈清

1(東北大學 計算機科學與工程學院,遼寧 沈陽 110169)

2(太原理工大學 計算機科學與技術學院,山西 太原 030024)

3(華東師范大學 數據科學與工程學院,上海 200062)

通訊作者:于戈,E-mail:yuge@mail.neu.edu.cn

近幾十年來,數據管理技術取得了飛速發展并在很多重要領域廣泛應用.傳統的數據庫管理系統(包括分布式數據庫)往往由單一機構進行管理和維護,該機構對整個數據庫具有最高權限.這種模式并不適用于由非完全互信的多個機構共同管理數據,在互聯網應用環境中該問題尤為突出.區塊鏈作為一種去中心化、不可篡改、可追溯、多方共同維護的新型分布式數據庫,適合于在這種非互信場景下進行有效的數據管理.由于新舊數據管理架構的差異性非常顯著,無法照搬現有的數據庫管理技術,必須在區塊鏈數據管理技術上有所創新.但總體而言,區塊鏈數據管理的研究仍然處于起步階段,存在諸多待解決的問題.本專題試圖匯集區塊鏈數據管理的最新研究成果,為區塊鏈數據管理領域的相關人員提供參考.

本專題公開征文,共收到投稿17 篇.其中15 篇論文通過了形式審查,內容涉及區塊鏈數據管理的方方面面.特約編輯先后邀請了近20 位專家參與審稿工作,每篇投稿至少邀請2 位專家進行評審.稿件經初審、復審、WISA2018 會議宣讀和終審4 個階段,歷時6 個月,最終有7 篇論文入選.根據主題,這些論文可以分為兩組.

（一）區塊鏈基礎理論與技術

《企業級區塊鏈技術綜述》分析多個企業級區塊鏈平臺的系統架構,從交易流程、區塊鏈網絡、共識機制、區塊鏈數據、智能合約、隱私保護幾個方面闡述了企業級區塊鏈的原理與技術,針對企業級區塊鏈的現狀,總結了當前的研究挑戰與未來的發展趨勢.

《基于動態授權的信任度證明機制》提出一種基于動態授權的信任證明機制(proof of trust,簡稱PoT),在應對權益粉碎攻擊、賄賂攻擊以及權益累積攻擊方面相比于傳統權益證明機制具有優勢.

《面向合同的智能合約的形式化定義及參考實現》針對智能合約在不同的區塊鏈平臺上的定義與實現差異度大的問題,給出了面向合同的智能合約的形式化定義,提出了獨立于區塊鏈平臺的、通用的智能合約實現方法,并在Hyperledger Fabric 上進行實現.

（二）區塊鏈查詢處理及相關技術

《基于區塊鏈的檔案數據保護與共享方法》針對現有檔案數據管理中普遍存在的數據中心化存儲、安全性差和防篡改性弱等問題,提出了一種基于區塊鏈的檔案數據保護與共享方法,綜合采用智能合約和數字簽名技術,并結合公有鏈和聯盟鏈來管理檔案數據,使數據可信共享,并且不可被篡改.

《基于區塊鏈的大數據訪問控制機制》針對大數據資源來源廣泛、動態性強且呈現出分布式管理的特點,以ABAC 模型為基礎,提出了一種基于區塊鏈的大數據訪問控制機制,確保訪問控制信息的不可篡改性、可審計性和可驗證性;基于智能合約的訪問控制方法實現對大數據資源的訪問控制,具有用戶驅動、全程透明、動態、自動化等特點.

《存儲容量可擴展區塊鏈系統的高效查詢模型》提出了基于區塊鏈存儲容量可擴展模型的高效查詢方法ElasticQM,該查詢模型由用戶層、查詢層、存儲層和數據層組成.通過在多節點不同數據量的區塊鏈中查詢的實驗表明,ElasticQM 查詢方法具有高效的查詢效率.

《區塊鏈數據庫:一種可查詢且防篡改的數據庫》針對現有的區塊鏈系統不能經由鏈上對交易內的數據字段的具體細節進行直接查詢的問題,提出一種區塊鏈數據庫系統框架,提出了一種基于哈希指針的不可篡改索引來快速檢索區塊內數據,以提高區塊鏈的查詢效率.

本專題主要面向區塊鏈、大數據、數據庫、信息系統等多領域的研究人員和工程人員,反映了我國學者在區塊鏈數據管理技術領域最新的研究進展.感謝《軟件學報》編委會和CCF 信息系統專委會對專題工作的指導和幫助,感謝專題全體評審專家及時、耐心、細致的評審工作,感謝踴躍投稿的所有作者.希望本專題能夠對區塊鏈相關領域的研究工作有所促進.