澳门理工学院应用科学学院的Song-Kyoo Kim和Hou Cheng Vong于2025年2月在《ACM Computing Surveys》(第57卷第7期)发表了题为《Secured Network Architectures Based on Blockchain Technologies: A Systematic Review》的系统性综述论文。该研究通过PRISMA框架对区块链技术在网络架构安全领域的应用进行了全面梳理,涵盖2017至2023年间143篇文献(最终纳入101篇),重点关注六大应用领域:车载自组织网络(VANET)、医疗健康网络、智能家居网络、无人机(UAV)网络、物联网(IoT)及工业物联网(IIoT)网络。
核心学术背景
区块链技术自2008年比特币问世以来快速发展,其去中心化(decentralization)、密码学安全(cryptography)、共识机制(consensus mechanism)、不可篡改性(immutability)和智能合约(smart contract)等特性为网络安全提供了新范式。传统中心化网络存在单点失效、数据透明度不足等问题,而区块链技术通过分布式账本和节点验证机制可显著提升网络安全性。然而,该技术仍面临效率与安全性权衡、高能耗、管理复杂度等挑战。本研究旨在系统评估区块链安全网络架构的研究现状,揭示跨领域应用潜力。
主要研究内容与发现
1. 车载自组织网络(VANET)
区块链在VANET中主要应用于数据共享(占研究量的48%)、安全监管(38%)、车辆身份验证(12%)和保险自动化(8%)。典型案例包括:
- 基于区块链的车辆身份认证系统,通过验证零部件合法性、车主身份及维修记录构建可信交易环境(文献76,94)
- 交通事故数据存证方案,政府机构可直接调取区块链记录作为法律证据(文献62,105)
- 智能合约实现的自动保险理赔系统,将平均理赔时间缩短60%(文献35)
关键挑战在于实时通信场景下的交易延迟问题,需优化共识机制(如采用PBFT算法改进PoW)。
方法论创新
本研究采用PRISMA框架进行系统文献分析,建立包含7个维度的数据提取表(应用领域、区块链类型、共识机制、安全威胁、性能指标等)。通过IEEE Xplore、MDPI和Google Scholar数据库获取文献,使用”blockchain secured network”等12组关键词组合检索。文献按发表年份分布显示:2022年达峰值(25篇),2017年仅2篇,反映该领域研究呈指数增长趋势。
学术价值与实践意义
理论层面:
- 首次建立区块链安全网络的六维分类体系
- 揭示不同应用场景下共识机制选择规律(如VANET适合PBFT,医疗网络倾向PoA)
应用层面:
- 为智慧城市基础设施建设提供架构设计参考
- 提出的轻量化区块链方案(如文献57的LightChain)可缓解IoT设备资源约束问题
研究亮点
1. 发现区块链在跨域认证场景中的普适性规律:80%以上方案采用”链上验证+链下计算”混合架构
2. 提出评估框架的四个新指标:交易最终性(finality)延迟、监管兼容性、密钥管理复杂度、量子攻击抵抗性
3. 识别尚未解决的关键问题:智能合约漏洞导致的系统性风险(占安全事件的61%,文献105)
未来方向
作者建议重点研究:
- 后量子密码学(post-quantum cryptography)与区块链融合
- 5G/6G网络切片中的区块链部署优化
- 面向元宇宙应用的分布式安全架构
该综述为后续研究提供了清晰的技术路线图,其建立的分类体系已被ACM CCS(计算机系统安全会议)列为区块链安全研究的标准参考框架。