【摘要】：區(qū)塊鏈?zhǔn)且员忍貛艦榇淼臄?shù)字加密貨幣系統(tǒng)的底層技術(shù),由于其去中心化、安全可信、不可篡改、集體維護(hù)等特性,區(qū)塊鏈技術(shù)得到了各個(gè)領(lǐng)域的重視和研究。共識(shí)算法是區(qū)塊鏈技術(shù)體系中最重要的組成部分,直接決定區(qū)塊鏈系統(tǒng)的整體性能。本文在研究眾多現(xiàn)有的公有鏈共識(shí)算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)景需求對(duì)傳統(tǒng)的POW(Proof of work)共識(shí)算法進(jìn)行了兩方面的改進(jìn),具體的研究?jī)?nèi)容暨創(chuàng)新點(diǎn)如下:(1)針對(duì)目前公有鏈環(huán)境中局部中心化現(xiàn)象嚴(yán)重的問題,提出基于內(nèi)存依賴的PMW(Proof of memory work)共識(shí)算法,其核心思想是在傳統(tǒng)的以算力為核心的POW算法的挖礦過程中加入內(nèi)存讀取數(shù)據(jù)的步驟,使得挖礦過程由算力和內(nèi)存兩個(gè)因素共同決定,降低了挖礦結(jié)果與算力的相關(guān)性,進(jìn)而緩解了因節(jié)點(diǎn)之間的算力比拼而造成的局部中心化現(xiàn)象。本文對(duì)比了PMW共識(shí)算法和傳統(tǒng)POW共識(shí)算法,通過平均出塊率變化和區(qū)塊分布基尼系數(shù)等指標(biāo),體現(xiàn)出PMW共識(shí)算法具有更好的抗局部中心化的優(yōu)勢(shì)。(2)針對(duì)于現(xiàn)有的公有鏈環(huán)境下交易處理優(yōu)先級(jí)單一化的問題,在PMW共識(shí)算法基礎(chǔ)上進(jìn)一步的改進(jìn),提出了基于交易權(quán)重的PWW(Proof of weight work)共識(shí)算法,通過引入“交易權(quán)重”的概念,實(shí)現(xiàn)對(duì)于新區(qū)塊權(quán)重值的精確量化,并根據(jù)區(qū)塊權(quán)重值動(dòng)態(tài)調(diào)整挖礦難度,使得礦工節(jié)點(diǎn)趨向于優(yōu)先選擇權(quán)重更高的交易,從而使公有鏈更加符合真實(shí)應(yīng)用場(chǎng)景的需求。本文通過對(duì)比處理四類不同交易數(shù)據(jù)集的平均出塊率,體現(xiàn)出PWW共識(shí)算法的權(quán)重可調(diào)特征。(3)基于上述兩類共識(shí)算法,本文在醫(yī)療數(shù)據(jù)共享和分布式能源交易場(chǎng)景下進(jìn)行了應(yīng)用模型的構(gòu)建。首先針對(duì)傳統(tǒng)的中心化醫(yī)療數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中存在的信息孤島和數(shù)據(jù)易被篡改等問題,提出了基于PMW共識(shí)算法的醫(yī)療數(shù)據(jù)共享方案,藉由PMW算法的抗局部中心化特性,確保數(shù)據(jù)共享過程的安全性和可追溯性;其次針對(duì)能源交易場(chǎng)景中存在的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象,提出了基于PWW共識(shí)算法的能源區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)模型,藉由PWW算法的權(quán)重可調(diào)特征,確保清潔能源在分布式能源交易過程中被優(yōu)先處理,滿足環(huán)境友好型發(fā)電的需求。
【學(xué)位授予單位】：鄭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：F49;F821;TP311.13

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本文編號(hào)：2664265