于 戈,牛保寧,金澈清

1(東北大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與工程學(xué)院,遼寧 沈陽(yáng) 110169)

2(太原理工大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,山西 太原 030024)

3(華東師范大學(xué) 數(shù)據(jù)科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200062)

通訊作者:于戈,E-mail:yuge@mail.neu.edu.cn

近幾十年來(lái),數(shù)據(jù)管理技術(shù)取得了飛速發(fā)展并在很多重要領(lǐng)域廣泛應(yīng)用.傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)(包括分布式數(shù)據(jù)庫(kù))往往由單一機(jī)構(gòu)進(jìn)行管理和維護(hù),該機(jī)構(gòu)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)具有最高權(quán)限.這種模式并不適用于由非完全互信的多個(gè)機(jī)構(gòu)共同管理數(shù)據(jù),在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用環(huán)境中該問(wèn)題尤為突出.區(qū)塊鏈作為一種去中心化、不可篡改、可追溯、多方共同維護(hù)的新型分布式數(shù)據(jù)庫(kù),適合于在這種非互信場(chǎng)景下進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)管理.由于新舊數(shù)據(jù)管理架構(gòu)的差異性非常顯著,無(wú)法照搬現(xiàn)有的數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù),必須在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理技術(shù)上有所創(chuàng)新.但總體而言,區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理的研究仍然處于起步階段,存在諸多待解決的問(wèn)題.本專(zhuān)題試圖匯集區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理的最新研究成果,為區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理領(lǐng)域的相關(guān)人員提供參考.

本專(zhuān)題公開(kāi)征文,共收到投稿17 篇.其中15 篇論文通過(guò)了形式審查,內(nèi)容涉及區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理的方方面面.特約編輯先后邀請(qǐng)了近20 位專(zhuān)家參與審稿工作,每篇投稿至少邀請(qǐng)2 位專(zhuān)家進(jìn)行評(píng)審.稿件經(jīng)初審、復(fù)審、WISA2018 會(huì)議宣讀和終審4 個(gè)階段,歷時(shí)6 個(gè)月,最終有7 篇論文入選.根據(jù)主題,這些論文可以分為兩組.

（一）區(qū)塊鏈基礎(chǔ)理論與技術(shù)

《企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈技術(shù)綜述》分析多個(gè)企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈平臺(tái)的系統(tǒng)架構(gòu),從交易流程、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)、共識(shí)機(jī)制、區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)、智能合約、隱私保護(hù)幾個(gè)方面闡述了企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈的原理與技術(shù),針對(duì)企業(yè)級(jí)區(qū)塊鏈的現(xiàn)狀,總結(jié)了當(dāng)前的研究挑戰(zhàn)與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì).

《基于動(dòng)態(tài)授權(quán)的信任度證明機(jī)制》提出一種基于動(dòng)態(tài)授權(quán)的信任證明機(jī)制(proof of trust,簡(jiǎn)稱(chēng)PoT),在應(yīng)對(duì)權(quán)益粉碎攻擊、賄賂攻擊以及權(quán)益累積攻擊方面相比于傳統(tǒng)權(quán)益證明機(jī)制具有優(yōu)勢(shì).

《面向合同的智能合約的形式化定義及參考實(shí)現(xiàn)》針對(duì)智能合約在不同的區(qū)塊鏈平臺(tái)上的定義與實(shí)現(xiàn)差異度大的問(wèn)題,給出了面向合同的智能合約的形式化定義,提出了獨(dú)立于區(qū)塊鏈平臺(tái)的、通用的智能合約實(shí)現(xiàn)方法,并在Hyperledger Fabric 上進(jìn)行實(shí)現(xiàn).

（二）區(qū)塊鏈查詢(xún)處理及相關(guān)技術(shù)

《基于區(qū)塊鏈的檔案數(shù)據(jù)保護(hù)與共享方法》針對(duì)現(xiàn)有檔案數(shù)據(jù)管理中普遍存在的數(shù)據(jù)中心化存儲(chǔ)、安全性差和防篡改性弱等問(wèn)題,提出了一種基于區(qū)塊鏈的檔案數(shù)據(jù)保護(hù)與共享方法,綜合采用智能合約和數(shù)字簽名技術(shù),并結(jié)合公有鏈和聯(lián)盟鏈來(lái)管理檔案數(shù)據(jù),使數(shù)據(jù)可信共享,并且不可被篡改.

《基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制機(jī)制》針對(duì)大數(shù)據(jù)資源來(lái)源廣泛、動(dòng)態(tài)性強(qiáng)且呈現(xiàn)出分布式管理的特點(diǎn),以ABAC 模型為基礎(chǔ),提出了一種基于區(qū)塊鏈的大數(shù)據(jù)訪問(wèn)控制機(jī)制,確保訪問(wèn)控制信息的不可篡改性、可審計(jì)性和可驗(yàn)證性;基于智能合約的訪問(wèn)控制方法實(shí)現(xiàn)對(duì)大數(shù)據(jù)資源的訪問(wèn)控制,具有用戶(hù)驅(qū)動(dòng)、全程透明、動(dòng)態(tài)、自動(dòng)化等特點(diǎn).

《存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展區(qū)塊鏈系統(tǒng)的高效查詢(xún)模型》提出了基于區(qū)塊鏈存儲(chǔ)容量可擴(kuò)展模型的高效查詢(xún)方法ElasticQM,該查詢(xún)模型由用戶(hù)層、查詢(xún)層、存儲(chǔ)層和數(shù)據(jù)層組成.通過(guò)在多節(jié)點(diǎn)不同數(shù)據(jù)量的區(qū)塊鏈中查詢(xún)的實(shí)驗(yàn)表明,ElasticQM 查詢(xún)方法具有高效的查詢(xún)效率.

《區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù):一種可查詢(xún)且防篡改的數(shù)據(jù)庫(kù)》針對(duì)現(xiàn)有的區(qū)塊鏈系統(tǒng)不能經(jīng)由鏈上對(duì)交易內(nèi)的數(shù)據(jù)字段的具體細(xì)節(jié)進(jìn)行直接查詢(xún)的問(wèn)題,提出一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)框架,提出了一種基于哈希指針的不可篡改索引來(lái)快速檢索區(qū)塊內(nèi)數(shù)據(jù),以提高區(qū)塊鏈的查詢(xún)效率.

本專(zhuān)題主要面向區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)庫(kù)、信息系統(tǒng)等多領(lǐng)域的研究人員和工程人員,反映了我國(guó)學(xué)者在區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)管理技術(shù)領(lǐng)域最新的研究進(jìn)展.感謝《軟件學(xué)報(bào)》編委會(huì)和CCF 信息系統(tǒng)專(zhuān)委會(huì)對(duì)專(zhuān)題工作的指導(dǎo)和幫助,感謝專(zhuān)題全體評(píng)審專(zhuān)家及時(shí)、耐心、細(xì)致的評(píng)審工作,感謝踴躍投稿的所有作者.希望本專(zhuān)題能夠?qū)^(qū)塊鏈相關(guān)領(lǐng)域的研究工作有所促進(jìn).