前言

信任是現代社會運行的基石.在社會經濟各領域數字化轉型的今天，構建支持信任管理的基礎設施信息系統，對于提高社會運行效率，降低社會協作成本，及時發現和應對各類風險，乃至創新協作模式，助力新數字經濟產業的產生和發展都具有重要意義.區塊鏈的本質是用技術手段構建信任，是利用計算機和數學支持和促進社會進步的信任機器，也是我國在社會進步和新的國際競爭格局中形成核心競爭力的關鍵領域之一.區塊鏈是分布式網絡、加密技術、智能合約等多種技術集成的新型數據庫軟件，是基于數據進行信任管理的信息系統基礎設施.作為基礎設施，單一技術路線的區塊鏈系統無法解決多方協同面臨的數據交換和交叉驗證問題，目前缺乏開放互聯的系統架構層面的理論和技術支撐；作為應用的基礎，區塊鏈系統不僅涉及數據存儲、事務處理、智能合約執行、安全和隱私保護等核心技術，還必須解決方便開發、易于運維、軟硬件適配，以及人才培養等生態建設問題.

為推動我國在區塊鏈技術的創新與發展，我們組織了本期“區塊鏈數據管理與安全”專題，旨在征集區塊鏈技術的創新發展，特別是區塊鏈數據管理與安全等領域的前沿技術與應用.本專題2023 年4 月初征稿結束，經過兩輪評審，最終收錄了10 篇論文，內容涵蓋了區塊鏈數據存儲、智能合約、高效的共識協議、跨鏈和互操作性、區塊鏈隱私保護、區塊鏈新型應用等方面的最新研究進展，希望能夠為同行學者帶來幫助和啟發.

數據查詢在數據溯源等領域中非常關鍵.為解決現有圖式區塊鏈查詢面臨的效率低、驗證難等問題，常健等人對此開展了深入研究，論文“基于學習索引的圖式區塊鏈高效可驗證查詢機制”提出了一種基于學習索引的高效可驗證的圖式區塊鏈查詢機制Lever，通過引入學習索引技術對圖式區塊鏈中時序數據分布特征進行學習實現對索引過程的優化，提高了圖式區塊鏈查詢的效率和可驗證性.

分片技術通過在多個子網并行執行交易使得執行性能隨著子網數成比例提升.為解決跨片交易執行成本高昂的問題，闕琦峰等人對此開展了深入研究，論文“面向分片許可鏈的無協調者跨片交易處理”提出了一個針對分片許可鏈的跨片交易執行方法，將確定性引入跨片交易執行，避免了額外的協調開銷，從而提高了系統執行跨片交易的效率.

區塊鏈預言機將外界數據寫入區塊鏈，是區塊鏈獲取外界數據的一般方法.為解決現有依賴虛擬貨幣抵押對節點身份授信的方法難以適應國內場景的問題，張鵬展等人對此開展了深入研究，論文“基于去中心化身份的開放區塊鏈預言機方案”應用非同質化通證映射節點身份，支持區塊鏈預言機服務所有者治理節點身份，與全局公鑰更新過程結合，使節點加入狀態可跟蹤.

共識機制是區塊鏈技術的重要組成部分.為解決聯邦學習的學習模型的本地訓練和最終參與方貢獻度計算需消耗大量算力資源的問題，張寶晨等人對此開展了深入研究，論文“一種支持自適應聯邦學習任務的可信公平區塊鏈框架”提出了一種支持自適應聯邦學習任務的可信公平區塊鏈框架TFchain，利用原本共識機制中耗費的大量算力來提高聯邦學習的效率.

異構/同構區塊鏈間的互聯互通的需求在快速增長.為解決架構可擴展性與跨鏈需求多樣性挑戰問題，段田田等人對此開展了深入研究，論文“PieBridge：一種按需可擴展的跨鏈架構”提出一種按需可擴展的跨鏈架構 PieBridge，以4 層跨鏈交互協議棧，解耦跨鏈傳輸、驗證、事務與應用，滿足不同跨鏈應用在隱私、安全、性能等方面的差異化需求.

跨鏈數字資產交換可實現數據共享、業務合作和價值流通.為解決現有跨鏈方案出塊和確認速度慢、訂單類型和功能較少的問題，馬宇航等人對此開展了深入研究，論文“基于分布式密鑰生成和屬性基密碼的多方跨鏈交易方案”通過分布式密鑰生成與屬性密碼實現去中心化的多方交易方案，將用戶的資產質押到分布式網絡中，實現去中心的資產管理模式.

區塊鏈技術在提供了不可篡改性、透明性的同時也帶來嚴重的隱私泄露問題.為解決現有基于公鑰基礎設施體系的方案管理證書成本過高、國密算法具有局限性的問題，安浩楊等人對此開展了深入研究，論文“基于SM9 數字簽名的環簽名及其在區塊鏈隱私保護中的應用”提出了一種基于SM9 數字簽名的常數級大小環簽名方案，在隨機諭言機模型下證明了該方案滿足不可偽造性和匿名性，實現了對交易方身份的隱私保護.

去中心化身份讓用戶完全控制自己的身份.為解決現有的身份驗證方法存在的用戶身份憑證管理繁重、安全性不足等問題，冉津豪等人對此開展了深入研究，論文“基于區塊鏈和可信執行環境的屬性簽名身份認證方案”提出一種基于區塊鏈和可信執行環境的屬性簽名身份認證方案，使用戶可利用屬性簽名生成指向應用服務的持久性憑據，并且憑據是可擴充的.

聯邦學習在服務器端仍然存在安全性隱患.為解決將服務器端替換為區塊鏈系統之后無法利用所有可用網絡連接，且缺少了針對聯邦學習任務的區塊結構設計的問題，施宏建等人對此開展了深入研究，論文“基于區塊鏈輔助的半中心化聯邦學習框架”提出了基于區塊鏈輔助的半中心化聯邦學習框架，構建了半中心化的物聯網場景，利用可信網絡連接來支撐聯邦學習任務，通過區塊鏈為不可信、遠距離客戶端之間構建了不可篡改的模型庫，從而降低通信開銷、提升普適性.

聯邦學習是一種被廣泛使用的隱私保護技術.為解決中心服務器不穩定和聯邦學習服務器與參與方交互造成的隱私泄露等問題，劉煒等人對此開展了深入研究，論文“基于區塊鏈和動態評估的隱私保護聯邦學習模型”提出了一種基于區塊鏈和動態評估的隱私保護聯邦學習模型，利用區塊鏈解決中心服務器的問題，通過本地訓練使用稀疏化、全局模型更新使用差分隱私解決聯邦學習過程中的隱私泄露問題，本地訓練完成后用數字簽名和雙重哈希對比驗證參與方身份和訓練模型的所屬權.

區塊鏈數據管理與安全是區塊鏈系統的重要內容，希望本專題能夠拋磚引玉，促進我國相關研究的進一步發展.由于專題篇幅有限，無法全面覆蓋區塊鏈數據管理與安全領域的所有研究進展，不足之處敬請各位學者諒解和批評指正.衷心感謝《計算機研究與發展》提供了寶貴的機會出版該專題的論文，感謝評審專家、編輯部工作人員的辛勤工作，感謝各位作者對本專題組織者的信任和支持，使得本專題順利出版！