區塊鏈與數據共享

區塊鏈是電腦科學領域近年來熱門的研究方向，數字中國是數字時代推進中國式現代化的重要引擎，數據共享則是數字中國建設的重要支撐。本書既有區塊鏈與數據共享方面的理論介紹，也有實驗方法、應用系統架構與實踐方面的經驗分享，在強調理論的同時，註重實踐與應用。第1～2章為概述，主要介紹數據和數據共享的相關背景；第3～4章側重基礎理論，分別介紹與數據共享相關的區塊鏈和隱私保護技術；第5章側重工程實現，剖析數據共享平臺SOLAR的架構設計與關鍵代碼編寫；第6～9章側重行業應用實踐，分別介紹通用意義的數據交易平臺、醫療數據共享，並拓展到知識與數據共建共享，分析其架構設計以及區塊鏈和隱私計算技術的應用；第10章對未來的應用進行展望。 本書可作為高等院校電腦、區塊鏈和其他信息學科相關專業的教材，也可供對區塊鏈、數據共享和數字經濟感興趣的研究人員和工程技術人員閱讀參考。

目 錄
第1章 引論 1
1.1 數據的前世今生 1
1.1.1 樸素的記錄時代 1
1.1.2 數字經濟時代 2
1.1.3 數字孿生時代 3
1.2 共享是怎麽發展的 4
1.2.1 共享——古老的美德 4
1.2.2 數據孤島 7
1.2.3 共享經濟 8
1.3 當數據成為生產要素 10
1.4 數據遇上共享，我們能做什麽 12
本章小結 13
習題1 13
參考文獻 13
第2章 數據共享的現狀 15
2.1 政策因素 15
2.1.1 支持政策 15
2.1.2 約束政策 17
2.2 困難和挑戰 18
2.2.1 數據權問題 18
2.2.2 隱私保護問題 21
2.2.3 價值流動閉環問題 23
本章小結 26
習題2 27
參考文獻 27
第3章 區塊鏈與數據共享技術 29
3.1 區塊鏈背景介紹 29
3.1.1 區塊鏈的概念 29
3.1.2 區塊鏈的發展歷程 32
3.1.3 區塊鏈抽象模型 34
3.1.4 區塊鏈分類 39
3.2 區塊鏈的技術架構 43
3.2.1 數據層 43
3.2.2 網絡層 48
3.2.3 共識層 50
3.2.4 激勵層 54
3.2.5 合約層 55
3.2.6 應用層 56
3.3 區塊鏈技術的拓展 57
3.3.1 應用拓展 57
3.3.2 性能拓展 58
3.3.3 跨鏈兼容 62
3.4 區塊鏈的經典框架 63
3.4.1 以太坊 63
3.4.2 Hyperledger Fabric 66
3.4.3 EOS 73
3.4.4 IOTA 74
3.4.5 Filecoin 75
3.4.6 BAFFLE 78
3.5 基於區塊鏈的數據共享技術 78
3.5.1 區塊鏈自身難適應數據共享場景 79
3.5.2 區塊鏈實現數據共享安全性優化 79
本章小結 80
習題3 80
參考文獻 81
第4章 隱私保護與數據共享技術 83
4.1 隱私保護簡介 83
4.1.1 隱私概念和數據匿名 84
4.1.2 隱私衡量方法 86
4.1.3 隱私保護的關鍵技術 88
4.1.4 數據發布隱私保護 89
4.1.5 數據存儲隱私保護 90
4.1.6 數據分析隱私保護 93
4.1.7 比特幣和區塊鏈的隱私保護 94
4.2 零知識證明 100
4.2.1 零知識證明的基本原理 100
4.2.2 交互式零知識證明 102
4.2.3 非交互式零知識證明 103
4.3 同態計算 105
4.3.1 同態加密的定義、安全性和簡單實例 105
4.3.2 同態加密的主要類型 106
4.4 安全多方計算 108
4.4.1 安全多方計算的基本概念和數學模型 108
4.4.2 安全多方計算的應用場景與案例介紹 110
4.4.3 混淆電路 110
4.4.4 不經意傳輸 112
4.4.5 秘密共享 113
4.5 聯邦學習 114
4.5.1 聯邦學習概述 115
4.5.2 聯邦學習的擴展和性能提升 116
4.5.3 聯邦學習的應用 119
4.5.4 聯邦學習中的隱私保護解決方案 119
4.5.5 基於差分隱私的隱私保護 120
4.5.6 基於安全多方計算的隱私保護 121
4.6 隱私保護的其他技術 122
4.6.1 基於屬性加密 122
4.6.2 可搜索加密 124
4.6.3 代理重加密 125
本章小結 128
習題4 129
參考文獻 129
第5章 數據共享系統解析與實現 133
5.1 數據共享簡介 133
5.1.1 數據及數據產品定義 133
5.1.2 傳統數據共享模式 134
5.1.3 數據共享趨勢與問題 135
5.2 可信數據共享 135
5.2.1 可信數據共享模式 136
5.2.2 數據共享技術實現方案 136
5.3 SOLAR數據共享平臺設計 139
5.3.1 SOLAR平臺的功能 140
5.3.2 SOLAR平臺的架構 141
5.3.3 SOLAR平臺的技術選型 143
5.3.4 SOLAR平臺的遠程調用 145
5.3.5 中心端功能設計 146
5.3.6 邊緣端功能設計 149
5.4 數據共享應用系統開發 151
5.4.1 區塊鏈智能管理模塊 152
5.4.2 聯邦學習模塊 159
5.4.3 邊緣計算模塊 165
5.4.4 業務邏輯管理模塊 169
本章小結 177
習題5 177
參考文獻 177
第6章 數據交易平臺 178
6.1 交易平臺發展現狀 178
6.1.1 國際數據交易平臺 179
6.1.2 政府主導的國內數據交易平臺 180
6.1.3 企業主導的國內數據交易平臺 185
6.2 數據交易平臺的挑戰 188
6.2.1 數據產品交易特點 188
6.2.2 交易平臺設計的挑戰 189
6.3 數據分類分級方法 192
6.3.1 分類原則 192
6.3.2 分類方法 193
6.3.3 分級原則 194
6.3.4 分級方法 194
6.3.5 數據資源共享和開放要求 196
6.3.6 動態分類分級 197
6.3.7 數據資產交易產品類型 197
6.4 數據定價策略及實例 198
6.4.1 數據定價策略 198
6.4.2 數據定價模型 198
6.4.3 數據價值指數 200
6.4.4 數據定價方法優化 201
6.4.5 數據定價實踐案例 202
6.5 交易平臺架構設計 203
6.5.1 設計思路 203
6.5.2 模式變革 205
6.5.3 功能架構 207
6.5.4 業務架構 209
6.5.5 技術架構 210
6.5.6 數據架構 211
6.5.7 安全架構 212
6.6 挑戰的應對措施 213
6.6.1 確權及合規性挑戰應對：基於數據公證的合規認證體系 213
6.6.2 安全性挑戰應對：三流分離的業務模式 213
6.6.3 價值不確定性挑戰應對：數據試驗融合 215
6.6.4 安全監管挑戰應對：子母訂單審核機制 216
6.6.5 價值評估挑戰應對：多維度輔助定價 216
6.6.6 隱私保護挑戰應對：隱私計算與統一隱私計算 217
6.6.7 安全監管挑戰應對：全流程鏈上存證監管 218
本章小結 219
習題6 219
參考文獻 219
第7章 醫療數據共享 221
7.1 醫療數據的特點與相關概念 221
7.1.1 醫療數據 221
7.1.2 通用數據模型 223
7.1.3 標準化術語集 225
7.1.4 隊列 227
7.1.5 從數據到證據 230
7.1.6 證據與數據質量 231
7.2 醫療數據共享的現狀及挑戰 232
7.2.1 醫院內部數據共享現狀 232
7.2.2 多中心數據協同現狀 234
7.2.3 醫療數據共享協作挑戰 234
7.3 醫療數據共享平臺的架構設計 235
7.3.1 業務架構 235
7.3.2 業務流程分析 235
7.3.3 數據流設計 236
7.3.4 智能化設計 236
7.4 醫療數據共享平臺的技術支撐 239
7.4.1 動態數據架構應用 239
7.4.2 隱私安全計算應用 240
7.4.3 區塊鏈技術應用 241
7.4.4 多中心靈活部署 241
7.4.5 全流程數據管理技術 242
7.4.6 激勵機制應用 243
本章小結 243
習題7 244
參考文獻 244
第8章 知識與數據共建共享 245
8.1 科研範式變革 245
8.2 知識圖譜聯邦構建算法 248
8.2.1 知識圖譜 248
8.2.2 聯邦學習補充介紹 249
8.2.3 聯邦聯合抽取模型 251
8.3 知識共建共享平臺 258
8.3.1 知識共建共享平臺總體設計 258
8.3.2 知識圖譜共建共享機制 263
8.3.3 區塊鏈及隱私計算技術應用 265
8.4 數據共建共享系統 265
本章小結 267
習題8 267
參考文獻 268
第9章 其他行業應用案例 269
9.1 供應鏈應用 269
9.1.1 場景和需求 269
9.1.2 區塊鏈多方協調 270
9.2 版權溯源與原創性保護應用 272
9.2.1 場景和需求 272
9.2.2 區塊鏈迅捷存證 273
9.3 房屋租賃應用 277
9.4 雲存儲應用 279
9.5 區塊鏈分佈式共享應用 279
本章小結 280
習題9 280
參考文獻 280
第10章 展望 282