區(qū)塊鏈是一種創(chuàng)新性分布式賬本技術,在金融、征信、審計等眾多重要領域具有廣泛的應用前景。但是,現(xiàn)有的基于比特幣風格的分布式賬本系統(tǒng)在可伸縮性、吞吐率、交易確認延遲等方面遇到了提升瓶頸。為此,業(yè)界提出了基于有向無環(huán)圖(Directed Acyclic Graph,DAG)結構和基于分區(qū)(Sharding)的兩種新型區(qū)塊鏈技術,它們通過改變系統(tǒng)的數(shù)據(jù)結構和存儲結構來彌補區(qū)塊鏈的原生缺陷,從而得到更高的伸縮性和更大的吞吐量。文中綜述了典型的DAG型區(qū)塊鏈系統(tǒng)(如NXT,Byteball等)和分區(qū)型區(qū)塊鏈系統(tǒng)(Elastico,RapidChain等),分別介紹了這兩種新型區(qū)塊鏈技術的發(fā)展現(xiàn)狀,詳細分析了系統(tǒng)模型、數(shù)據(jù)結構以及共識機制等關鍵技術,總結和比較了現(xiàn)有各類區(qū)塊鏈技術的特點,指出了有待解決的技術挑戰(zhàn)與未來的研究方向。

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【部分圖文】：

圖1DAG圖型區(qū)塊鏈與比特幣區(qū)塊鏈的區(qū)別

圖型區(qū)塊鏈主要改進了比特幣區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)層和共識層,如圖1所示。本節(jié)首先介紹圖型區(qū)塊鏈的發(fā)展現(xiàn)狀,然后介紹圖型區(qū)塊鏈在數(shù)據(jù)層的改進,最后闡述圖型區(qū)塊鏈在共識層上的改進,并介紹了NXT,Byteball,DagCoin,Nano和IOTA等代表性系統(tǒng)的共識機制。2.1系統(tǒng)概述

圖2DAG區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)結構

比特幣區(qū)塊鏈將粗粒度的區(qū)塊連接在一起,形成不可篡改的鏈條,而DAG圖型區(qū)塊鏈采用了以每筆交易為基本存儲單位和處理單位的方式,相當于細粒度的區(qū)塊。在執(zhí)行過程中,由每筆交易對它之前的兩筆或以上交易進行驗證。如圖2所示,DAG區(qū)塊鏈中每個節(jié)點只保存一筆交易和該單元驗證過的單元哈希值,單....

圖3穩(wěn)定主鏈和穩(wěn)定點的形成過程[14]

不同的候選主鏈會在某個單元位置交叉(最差的情況是在創(chuàng)世單元交叉),該交叉點稱為穩(wěn)定點(StablePoint)。對于所有候選主鏈,從穩(wěn)定點到創(chuàng)世單元的路徑完全相同,該路徑稱為穩(wěn)定主鏈(StableMainchain),如圖3所示。穩(wěn)定主鏈是一條確定的路徑,根據(jù)這條路徑,與之相....

圖4由8個節(jié)點構成的分區(qū)型區(qū)塊鏈

如圖4所示,在一個由8個節(jié)點組成的網(wǎng)絡中,每4個節(jié)點組成一個分組,各組內組成P2P網(wǎng)絡,各組之間可以互相通信,這樣組成一個兩層的P2P網(wǎng)絡。一個完整的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)被分割為2份,每個分組保存其中的一部分。而各個分組內的P2P網(wǎng)絡節(jié)點保存著相同的數(shù)據(jù),因此構成了一個可以并行處理交易數(shù)據(jù)....

本文編號：4005080