【摘要】：自2016年以來(lái),以比特幣為代表的數(shù)字加密貨幣的底層技術(shù)--區(qū)塊鏈技術(shù),悄然進(jìn)入研究者的視線,這一新興技術(shù)引起了人們的廣泛關(guān)注。區(qū)塊鏈(Blockchain)是一種由多方共同維護(hù),使用密碼學(xué)保證傳輸和訪問(wèn)安全,能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)一致存儲(chǔ)、難以篡改、防止抵賴(lài)的記賬技術(shù),也稱(chēng)為分布式賬本技術(shù)(Distributed Ledger Technology)。但是區(qū)塊鏈技術(shù)也存在一些問(wèn)題,區(qū)塊驗(yàn)證效率低,無(wú)法實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)交易;算力很大程度集中在礦池之中,帶來(lái)了51%的算力攻擊風(fēng)險(xiǎn);交易信息在鏈上公開(kāi)透明的存儲(chǔ),這使得一些與用戶(hù)相關(guān)的數(shù)據(jù)信息存在被泄露的安全風(fēng)險(xiǎn)。首先,本文提出的基于圖形交叉驗(yàn)證的區(qū)塊驗(yàn)證方法,以區(qū)塊中交易的驗(yàn)證結(jié)構(gòu)作為研究對(duì)象,發(fā)現(xiàn)區(qū)塊交易在驗(yàn)證過(guò)程中存在不可壓縮的驗(yàn)證延遲。本文放棄了比特幣中“塊鏈級(jí)”的區(qū)塊驗(yàn)證方式,提出了一種基于圖形交叉驗(yàn)證的區(qū)塊驗(yàn)證方法�；趫D形交叉的交易確認(rèn)可以通過(guò)自動(dòng)擴(kuò)展來(lái)促進(jìn)交易的快速響應(yīng),在理論上加以證明,并通過(guò)安全性驗(yàn)證。其次,針對(duì)礦池算力集中化的問(wèn)題以及51%算力攻擊問(wèn)題,本文提出了基于比特幣刮擦謎題的多層級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)構(gòu)方案。分析了比特幣系統(tǒng)中的Pow共識(shí)機(jī)制,研究了比特幣系統(tǒng)的獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)構(gòu),針對(duì)在謎題解決過(guò)中因獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)構(gòu)而形成的礦池問(wèn)題,提出了基于刮擦謎題的多層級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)構(gòu)方案,該方案能夠鼓勵(lì)礦工節(jié)點(diǎn)單獨(dú)的去進(jìn)行工作量證明,以達(dá)到弱化礦池的作用,并且證明了其安全性。再次,針對(duì)區(qū)塊鏈中區(qū)塊交易信息在鏈上公開(kāi)透明的存儲(chǔ)而存在的隱私安全問(wèn)題,分析了比特幣謎題方案的結(jié)構(gòu)原理,提出了基于非交互式零知識(shí)證明結(jié)構(gòu)下的謎題結(jié)構(gòu)方案,該方案在比特幣交易過(guò)程中能夠很好地保護(hù)交易用戶(hù)數(shù)據(jù)的隱私性。最后,通過(guò)分析比較,該分布式快速交易框架能夠在交易驗(yàn)證過(guò)程中快速的收斂聚合以達(dá)到高效率的驗(yàn)證交易。同時(shí)本文中多層次的獎(jiǎng)勵(lì)結(jié)構(gòu)能夠很好地激勵(lì)礦工去單獨(dú)的進(jìn)行算力貢獻(xiàn),而不是形成礦池,進(jìn)而弱化了礦池的作用。同時(shí)能夠在交易進(jìn)行過(guò)程中很好的保護(hù)交易數(shù)據(jù)的隱私性,分析表明,該方案的安全性更高,實(shí)用性更強(qiáng)。
【學(xué)位授予單位】：蘭州理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：F49;F821;TP311.13
【圖文】：

基于區(qū)塊鏈的分布式快速交易框架研究第 2 章 相關(guān)理論和概念文中用到的一些區(qū)塊鏈的基本概念，區(qū)塊鏈概念圖，區(qū)的安全風(fēng)險(xiǎn)和密碼學(xué)等相關(guān)的概念，并對(duì)相關(guān)概念和知概念概念模型圖多節(jié)點(diǎn)參與的分布式賬本系統(tǒng)，由一串不可篡改，連續(xù)都包含了千億區(qū)塊的哈希摘要，從創(chuàng)世區(qū)塊開(kāi)始一直連所示：

碩士學(xué)位論文塊鏈工作流程示為以比特幣為代表的區(qū)塊鏈的工作原理圖：當(dāng)用戶(hù)之間產(chǎn)生交過(guò)廣播方式廣播到 P2P 網(wǎng)絡(luò)，所有網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)都會(huì)接收到該交點(diǎn)會(huì)將所搜到的交易通過(guò)加密技術(shù)整合到一個(gè)區(qū)塊中，此時(shí)所有算法開(kāi)始計(jì)算一個(gè)隨機(jī)數(shù)，進(jìn)行答案匹配，當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)計(jì)算出的通過(guò)網(wǎng)絡(luò)廣播其生成的區(qū)塊，此時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)開(kāi)始進(jìn)行驗(yàn)法性，在比特幣系統(tǒng)中，驗(yàn)證新區(qū)塊需要至少六個(gè)節(jié)點(diǎn)的驗(yàn)證，所有節(jié)點(diǎn)接收該區(qū)塊，并且鏈接到自己的鏈中，進(jìn)而將哈希值存?zhèn)�分布式的賬本。

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本文編號(hào)：2719824