《A Survey of State-of-the-Art on BlockChains: Theories, Modelings, and Tools》阅读笔记——顶会综述
摘要
- 过去5年发表的最新区块链研究进行简要概述
- 基本上是在研究基于区块链的应用，如区块链辅助的物联网（IoT）、商业应用、安全解决方案等
- 认为通过利用最先进的理论模型、分析模型和有用的实验工具对区块链的本质进行全面调查仍然是缺失的
- 通过识别和分类与区块链系统和网络的理论发现和基本机制密切相关的最新高质量研究成果，进行了彻底的调查
- 总结了几个有前景的开放问题，为今后的研究方向提供了参考
介绍
对近几年发表的最新区块链调查文章进行简要阐述：
- 收集了67篇与区块链相关的最新研究文章（如文中表1所示）
- 区块链相关调查的前三大热门话题是：物联网和工业物联网、共识协议以及安全和隐私
- 分为7组
区块链要素
- 第一组与区块链的要素有关
- 【1–8】回顾、总结大量共识协议、算法和机制。
- 由于缺乏对网络一致性协议的全面文献综述，王等人【3】强调了分布式一致性协议（如基于拜占庭容错的协议和 Nakamoto 协议）背后的系统设计和激励机制；作者还从博弈论的角度研究了这种共识协议如何影响区块链网络中的共识参与者
- 在智能合约【9–11】的调查中：
- Atzei等人【9】关注了以太网智能合约中可能出现的安全漏洞和编程陷阱
- Dwivedi等人【10】对智能合约语言进行了系统分类
- 郑等人【11】对智能合约的挑战、最新技术进展和典型平台进行了调查
- 分片技术被视为解决区块链的可伸缩性问题和低性能问题的有前途的解决方案
- 【12，13】对基于碎片的区块链技术进行了系统综述
- 王等人【12】关注分片协议的一般设计流程和关键设计挑战
- 于等人【13】主要讨论了一致内部安全性、跨分片事务的原子性以及分片机制的其他优势
- 【12，13】对基于碎片的区块链技术进行了系统综述
- 陈等人【14】从效率提升和功能扩展两个方面分析了的可扩展性技术，周等人【15】从不同层面对现有的可扩展性解决方案进行了比较和分类，Zamyatin等人【16】对跨链通信的协议进行了系统的分类
- 关于安全和隐私问题：
- 【18】回顾了区块链的网络安全空间，包括区块链在物联网、人工智能数据和侧链等不同方向的安全
- 【19】从理论到实现讨论了区块链的一般安全问题，如漏洞、恶意攻击、区块链应用程序的风险等
- 【20】关注众包服务中的安全、隐私和信任问题
- 【21】回顾雾计算支持的物联网应用的安全挑战，其中区块链技术发挥了安全推动者的作用
- 【22】和【23】强调了区块链系统和基于区块链的应用程序的隐私问题
数据挖掘和分析
区块的数据分析方向尚未受到太多关注
- 【25】总结了数据分析的7个典型研究问题，如实体识别、隐私识别、网络风险解析、网络可视化与画像、加密货币市场分析等
- 【26】提出了隐藏在以太网中的欺诈方案，旨在发现欺诈行为并分析其影响，作者集中于多种观点，如鉴定方法和庞氏骗局对区块链生态系统的影响
- 【24】概述了could exchange的安全和隐私问题、交易管理、信誉系统，其中区块链技术被用作关键的促成因素。
决策技术
- 区块链可以为许多其他领域带来许多安全优势另一方面，区块链网络也依赖于决策技术，如人工智能【27，28】，机器学习【29，30】和博弈论【31】
- 区块链网络参数的调整、用户行为模式的分析、恶意攻击的检测、市场风险的识别等，对区块链系统和区块链网络的性能、安全性和健康状况起着至关重要的作用
- 【27】研究了区块链技术如何使人工智能的关键问题受益
- 【28】提出了情报的概念，并指出这两个术语可以相互借鉴的机会
- 【29】讨论了引入技术时机器学习的隐私保护和安全设计
- 【30】确定了概述，在通信和网络环境中整合区块链和机器学习技术的机会和应用
- 博弈论的解决方案【31】在应用于区块链的安全问题（如恶意攻击和自私的采矿）以及采矿管理中的资源分配时受到的审查。讨论了博弈理论解和模型的优缺点
新通信网络
- 【32】讨论了如何利用区块链在云计算安全解决方案方面的优势
- 【33】研究了如何在移动物联网和边缘计算环境中促进应用
- 【34】在将与边缘计算集成时，确定了各种观点，包括动机、框架和功能
- 【35】重点介绍了区块链为 5G 技术带来的机遇，包括云计算、移动边缘计算、SDN/NFV、网络切片、D2D通信、5G服务和5G物联网应用
IoT
- 基于区块链的物联网应用【36–47】和 IIoT【48，49】受到了学术界和工业界的最大关注
- 【36】提供了一份关于区块链和智能合约如何促进物联网应用的调查
- 【43】通过对背景、动机、概念和架构的深入讨论，对区块链技术和云之间的集成进行了研究
- 【46】提出了将区块链技术引入绿色物联网可持续生态系统
- 对于 IIoT，【49】讨论了在 5G 和更高的环境下，和边缘智能的集成，以实现安全的 IIoT 框架
- 【50】审查了涵盖商业和军事领域的许多应用场景，如网络安全、监视等
区块链应用
- 基于区块链的现有应用调查涵盖的研究领域包括通用应用【51，52】、农业【53，54】、软件定义网络【55】、商业应用【56】、智能城市【57】、智能电网【58，59】、分布式文件系统【60】、航天工业【61】和新冠肺炎【62】
- 【51】对支持的应用的基本特征进行了文献综述
- 【52】对多个部门和行业背景下的区块链应用程序进行了系统调查
- 【53】侧重于审查将区块链技术应用于农业的研究工作——一部分相关论文正在解决食品供应链问题
- 【54】专注于基于绿色物联网的农业的安全和隐私问题，还研究了区块链解决方案和共识算法如何适应基于物联网的绿色农业
- 【55】描述了如何将区块链技术集成到 SDN 架构中，以提供安全性、机密性和完整性
- 【56】讨论了区块链技术在商业部门的各种应用
- 【57】提供了涉及科技的智慧城市服务文献综述
- 【58，59】讨论了智能电网的概念模型、不同的使用案例、能源交易流程、高效发电和配电策略、电网设施的系统维护和诊断以及智能电网域的安全和隐私保护
- 【60】回顾了基于区块链的解决方案和分布式文件系统的集成。以 IPFS 和 Swarm 作为两个典型的分布式文件系统，介绍了区块链授权的分布式文件系统的原理和结构，以及它们的使用场景
- 【61】对航天工业采用区块链技术的概念探索进行了系统的讨论。一个以区块链为基础的卫星网络，即空间链，已经初步实施，作为拟议的区块链增强卫星系统的一个案例研究
- 【62】整合了新冠疫情背景下区块链和人工智能技术。区块链的功能有所不同——人口跟踪、公民隐私保护、供应链管理和其他跟踪服务
概述与展望
- 【63–67】概述了区块链和加密货币的基本概念、基础研究挑战和一般问题，如共识算法、可扩展性和安全性解决方案、隐私保护问题等。作者展望了进一步的潜在技术挑战和开放的问题，为区块链技术的未来研究提供了启示
总结
- 通过对最先进的区块链调查的简要回顾，发现一个专注于区块链的理论模型、分析模型和有用的实验工具的专门调查仍然缺失
- 对区块链的现状进行了全面调查，特别是在理论、模型和测量/评估工具方面
