基于机器学习的区块链智能庞氏骗局检测技术研究

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区块链提供了去中心化、防篡改、匿名和公开透明的环境。由智能合约组成的去中心化应用程序为区块链的发展开辟了新的视野。人们在推动各种区块链去中心化应用落地的同时,一些诈骗者也利用区块链经营欺诈犯罪活动。他们将庞氏骗局伪装成以投资、赌博和游戏等形式的去中心化应用程序,并在网站上对其推广,使经验不足的投资者面临严重的财产损失风险。因此,检测区块链上的智能庞氏骗局成为当前区块链发展过程中亟待解决的关键安全问题。由于数据集较小,可用于训练的智能庞氏骗局比非智能庞氏骗局少得多,同时现有方法存在目标泄露和预测偏移问题,使得提出的模型泛化能力弱,难以及时和准确地标记出智能庞氏骗局。为此,本文立足数据挖掘和机器学习方法,深入分析了区块链智能庞氏骗局的现状和特征,重点从基于梯度提升树的检测技术和联邦学习检测技术两个方面展开研究。论文的主要研究工作和贡献包括以下几个方面:(1)针对现有智能庞氏骗局检测方法未考虑数据集的不平衡性,以及在处理类别特征和计算梯度估计时存在目标泄漏的问题,提出一种抗目标泄露的智能庞氏骗局检测模型AL-SPSD。AL-SPSD可以从智能合约操作码层面实现对非开源智能庞氏骗局的检测,进而可实时地从区块链上部署的智能合约中检测出庞氏骗局。AL-SPSD主要采用了排序提升算法的设计思路,并通过数据增强的方法解决不平衡数据集的问题,从而能够加强模型的泛化能力,避免模型出现过拟合。实验测试结果表明AL-SPSD具有较高的精度和召回率,综合性能较其他竞争方法更好。(2)针对已有智能庞氏骗局检测方法仅以单边训练方式进行,不能解决数据集短缺和多方联合训练下的隐私保护问题,提出一种基于联邦学习的智能庞氏骗局检测框架SPSD-FL。SPSD-FL首次在区块链上实现了对智能庞氏骗局的联合检测。SPSD-FL利用基于直方图的树构建算法加快训练速度,并通过差分隐私方法实现参数的安全聚合,从而允许在多方之间进行检测模型的联合训练,而无需共享原始训练数据并保护用户敏感信息。实验测试结果表明SPSD-FL具有较高的精度和召回率,综合性能比单边训练模型更好,并且具有与数据集中训练模型几乎相同的性能。
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