原文标题：On-chain is not Enough: Ensuring Pre-data on the chain Credibility for Blockchain-based Source-tracing Systems
原文作者：Y. Wang, Z. Wang, G. Yang, S. Ai, X. Xiang, C. Chen, M. Zhao
原文地址： https://doi.org/10.1016/j.dcan.2021.10.002.
发表会议：Digital Communications and Networks 7 October 2021
笔记整理：doxbwx@163.com

1. 简介

       当前利用区块链技术对数据进行追踪都建立在数据在入链之前都是可信的的前提下，这很明显不可能。作者设计了MCO框架来过滤掉不可信的数据，提出MICV方法和MDMC方法找出绝对一致和相对一致的数据，并把它们标记为可信数据传入链上。

2,序言

2.1 区块链

       区块链具有防篡改、数据可追溯性、可加密性、去中心化等特性。区块链又有公有链、私有链和联盟链。链上节点都是平等的，联盟链中只有获得认可后才能加入网络中。

2.2 IOT安全

       物联网由感知层、网络层和应用层组成。感知层包括三种技术：传感器、RFID和传感器网络。网络层的功能是将感知层获得的信息传输给应用层。应用层对数据进行计算、处理和挖掘。
       RFID标签：一种非接触式的自动识别技术，通过无线电信号读取特定的目标。对手可以通过发送相同频率的噪音可以干扰标签和阅读器之间的通信，在数据传输到终端之前可以对数据进行篡改。
       无线传感器网络，对手可以利用设备终端传感器节点之间的通信，导致系统停机。
       由于物联网设备的多样性，各种物联网设备收集到的数据不一定一致，所以数据也不一定准确。

3.不同可追溯应用的分析

       集中式的可追溯应用将所有的数据集中起来，管理员对数据由绝对的控制权，数据被管理员篡改就无法监视，而且数据集中很容易导致数据孤岛问题，容易加剧数据的隔离，也容易由一个用户的验证而导致整个进程效率。
       而基于区块链的可追溯应用就可以解决这些问题，每个节点上都有网络中的完整节点，并且区块链按时间戳顺序存储数据，所以节点篡改数据很容易被发现并被追溯到。
       传统的区块链方法中，会使用RFID来收集数据，但是RFID的高成本限制了传统区块链溯源应用的可行性，而且它加剧了多源数据之间的隔离。从物联网中收集数据虽然可以实现数据可信度，数据却高度隔离。

4.MCO框架

       MCO由应用层、服务层和区块链层组成。应用层为用户提供可视化界面，用户根据自己的职能分类，政府调用服务层功能，使用MICV方法解析这些多源数据并且验证其一致性。
       从图中可以看出，数据是由多个参与者输入，并且各自独立。MCO先验证链外数据的一致性，符合要求的就上传。

       MCO提供可追溯功能，由下图所示，分为身份追溯、智能控制、数据一致性和防篡改几个部分。
       身份认证可以保证用户与实体之间是一一对应的，智能控制部分设置了奖励和惩罚机制，通过MICV和MDMC方法确认链上和链下数据一致性，区块链是为了保证链上数据防篡改。

5. MICV和MDMC

       MICV：一旦数据通过验证，就被视为绝对一致，上传到链上。否则，MDMC计算不一致的程度，以确定该程度是否超过了容错阈值，如果超过，则视为相对一致，也上传到区块链中。反之视为不一致。

MICV以及MDMC算法如下图所示

实验

传统可追溯策略：
由下图可以看到随着参与者数量的增加，篡改数据的成本更低。

下面两图，分别使用PBFT和PoW共识阈值，随着参与人数的增加，费用也会增加。因此，结合MICV和MDMC的MCO可以有效地过滤掉链外不一致的数据，保证链上数据的可信度。
PBFT可追溯策略：

PoW可追溯策略：

在下图5中，参与者人数固定为10，初始化单边数据篡改成功的概率p分别为0.5,0.6,0.7。相反，在下图6中，概率p固定为0.5。参与者的数量分别为5、10、15。

6.结论

为了解决目前基于区块链的可追溯性应用严重依赖物联网设备而导致高成本限制追溯的可行性，作者提出MCO框架并配置MICV以及MDMC方法。不仅充分利用了区块链的特性，减少数据之间的隔离，也保证传入的数据的正确性，扩大了区块链的可追溯性应用。