作为一种新兴的去中心化技术,区块链能够通过各个参与节点对链上事务的共识机制,以达到解决网络信任问题的目的。在软件体系架构中,区块链可作为一种特殊的模块参与软件系统的业务流程,提供了验证与存储数据的分布式账本技术,与智能合约程序运行基础设施。本文课题对基于区块链的应用设计模式与服务进行研究,通过智能合约设计模式、区块链自主身份管理设计模式与架构设计、基于能力的物联网设备应用区块链访问控制,多方面构建“区块链即服务”体系,为区块链应用系统开发提供了设计蓝图与相关服务。本文的主要研究内容如下:1.区块链智能合约设计模式研究。将区块链智能合约设计模式按照其性质与特点,划分为四类:创建模式、结构模式、外行为模式与内行为模式。研究中对不同类型的设计模式进行了收集与描述,同时将其应用至区块链溯源系统中,展示了具体代码细节与进行相应分析。2.区块链自主身份管理设计模式即服务研究。以区块链作为自主身份管理研究中的底层模块,用于分发公钥与存储身份凭据。课题对现有自主身份管理应用进行研究,提出了区块链自主身份管理设计模式,并对区块链自主身份管理应用架构进行了设计,将设计模式进行应用,突出“设计模式即服务”的概念。同时,对架构原型进行了实现与性能测试,结果表明研究方法达到了良好的性能。3.基于能力的物联网设备应用区块链访问控制研究。将区块链与物联网设备访问控制进行结合,同时融入了部分自主身份管理的知识,提出了基于能力的物联网设备应用区块链访问控制方法,包括架构设计与系统交互协议。研究中进行了方法原型实现,并根据可行性、安全性与性能表现对其进行了评估。