隨著以比特幣為首的密碼貨幣的發(fā)展,區(qū)塊鏈作為其底層技術(shù)也得到了各國政府和行業(yè)巨頭的廣泛關(guān)注。許可鏈作為區(qū)塊鏈的重要分支,其隱私性強、更易監(jiān)管、高效等特征,使其在金融、銀行等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。但目前許可鏈中的共識機制存在共識節(jié)點不能動態(tài)加入、容錯率低等問題,無法滿足目前應(yīng)用市場的要求。在R3和超級賬本使用的PBFT技術(shù)中,共識節(jié)點不能動態(tài)添加進共識網(wǎng)絡(luò),且共識系統(tǒng)容錯率僅為f =(n-1)/3。Ripple的RPCA機制中,除了共識節(jié)點不能動態(tài)加入共識網(wǎng)絡(luò)外,RPCA共識節(jié)點之間的連通性不足20%或共識節(jié)點的UNL列表中誠實的驗證節(jié)點數(shù)量不足總節(jié)點的80%時,區(qū)塊鏈還會發(fā)生分叉。本文研究了以上的共識機制之后,將(t,n)門限簽名與PBFT技術(shù)相結(jié)合,提出我們基于門限簽名的動態(tài)TBFT方案。TBFT方案相比較于PBFT和RPCA能夠提供以下優(yōu)勢:1.無分叉:將門限簽名與PBFT技術(shù)相結(jié)合,能夠保證共識節(jié)點對區(qū)塊數(shù)據(jù)的一致性確認(rèn),區(qū)塊鏈不會發(fā)生分叉。2.共識節(jié)點只需要維護一對公私鑰:(t,n)門限簽名應(yīng)用于許可鏈共識機制的設(shè)計中,共識節(jié)點之間只需要維護一對公私鑰就可以實現(xiàn)對區(qū)塊的一致性確認(rèn)。共識節(jié)點動態(tài)加入共識網(wǎng)絡(luò)后,共識節(jié)點之間維護的公私鑰數(shù)目不會增加。3.共識節(jié)點的動態(tài)加入:(t,n)門限簽名應(yīng)用于許可鏈共識機制的設(shè)計中,在去中心化機制下,只要共識網(wǎng)絡(luò)中t + 1個共識節(jié)點合作就可以實現(xiàn)共識節(jié)點的動態(tài)加入。4.高容錯率:將(t,n)門限簽名與PBFT技術(shù)結(jié)合,利用PBFT三階段的協(xié)議廣播機制,我們的TBFT方案能夠?qū)崿F(xiàn)f' =(n-1)/2的容錯率。最后,我們通過實驗測試TBFT方案的效率,實驗數(shù)據(jù)顯示我們的方案能夠?qū)崿F(xiàn)4秒的交易確認(rèn)時間和2048的交易吞吐量,滿足絕大多數(shù)共識系統(tǒng)對于性能的要求。
【學(xué)位單位】：浙江工商大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：F821;F49;TN918.91
【部分圖文】：

持股人通過對其投票的方式實現(xiàn)共識節(jié)點的動態(tài)加入。??２０１７年谷歌、亞馬遜和微軟等業(yè)內(nèi)知名公司的很多著名工程師共同研發(fā)了??Ｃｙｐｈｅｒｉｕｍ［４３］非許可鏈項０，試圖授予共識節(jié)點的動態(tài)權(quán)限。如圖１－４所示，Ｃｙｐｈｅｒｉｕｍ??使用ＰｏＷ＆ＰＢＦＴ混合共識協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點通過求解ＰｏＷ數(shù)學(xué)難題的方式稱為候??選共識節(jié)點。共識節(jié)點之間通過ＰＢＦＴ機制對交易數(shù)據(jù)進行簽名確認(rèn)。但該機制未能??從根本上解決ＰｏＷ資源浪費問題，同時許可鏈的使用是為了授予特定節(jié)點權(quán)限參與??區(qū)塊共識而非授予所有節(jié)點參與共識，該機制是無法使用到許可鏈中的。???—５＝－？－—－?——??．．．??這舉鏈?、委資會３?－卷員會２?委員會３?」委員會４??圖１－４?Ｃｙｐｈｅｒｉｕｍ非許可鏈??本文我們的工作主要面向許可鏈共識機制，通過結(jié)合門限簽名和拜占庭容錯技??術(shù)，節(jié)點之間只需要維護一個公鑰就可以在分布式系統(tǒng)中實現(xiàn)共識，同時能夠解決我??們提到的許可鏈共識機制中存在的擴展性、容錯率以及區(qū)塊鏈分叉等問題。??６??

幣的底層技術(shù)，可以說比特幣與區(qū)塊鏈?zhǔn)峭瑫r問之后，直到２０１５年區(qū)塊鏈技術(shù)才開始火了起什么開創(chuàng)性的技術(shù)，其實就是簡單的Ｐ２Ｐ?（ｐｅｅｒ合形式。本小節(jié)我們主要對這些技術(shù)進行簡單的個對等網(wǎng)絡(luò)，在這個網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點的地位均管理。如圖２－丨所示，在這個網(wǎng)絡(luò)中任意節(jié)點需要經(jīng)過中心化的第三方機構(gòu)。節(jié)點之間的直竊聽和泄露的概率。同時Ｐ２Ｐ架構(gòu)的使用能夠，將數(shù)據(jù)信息分布到所有節(jié)點上。當(dāng)部分節(jié)點或存儲保證對于其他節(jié)點來說是沒有任何危害的。??

２．１．２哈希函數(shù)??哈希函數(shù)是區(qū)塊鏈?zhǔn)褂玫拿艽a學(xué)技術(shù)之一，大部分的密碼貨幣中使用的哈希函數(shù)??都為ＳＨＡ２５６，ＳＨＡ２５６是ＳＨＡ２家族［４５］的一種哈希函數(shù)。如圖２－２所示，對于任意??長度的字符串，哈希函數(shù)首先按照一定的規(guī)則將其補齊到一定長度的字符串。然后按??照一定的規(guī)則進行哈希運算，經(jīng)過一系列的處理之后生成固定長度２５６位的輸出，密??碼學(xué)界將這個輸出值稱為散列值（Ｈａｓｈ）。哈希函數(shù)具有抗碰撞性和單向性�？古鲎残�??保證對于不同的輸入值會產(chǎn)生不同的輸出值，單向性保證由輸出值計算輸入值的反向??運算是計算不出來的。在比特幣區(qū)塊鏈中，交易數(shù)據(jù)的存儲使用哈希函數(shù)與數(shù)字簽名??技術(shù)保證交易數(shù)據(jù)的完整性；比特幣地址的生成使用哈希函數(shù)保證不同的公鑰會生成??不同的比特幣地址，從而保證交易的正確性。??５１２?ｂｉｔｓ??Ｍｅｓｓａｇｅ?Ｍｅｓｓａｇｅ?Ｍｅｓｓａｇｅ??（ｂｌｏｃｋ?１）?（ｂｌｏｃｋ?２）?（ｂｌｏｃｋ?３）??２５６?ｂｉｔｓ?２５６?ｂｉｔｓ??—＞?—＞?＞??ＩＶ??＞?Ｃ??＞?Ｃ??＞?Ｃ??＞?Ｈａｓｈ??圖２－２?ＳＨＡ２５６哈希函數(shù)??哈希指針是…種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，哈希指針的指向？般表示數(shù)據(jù)存儲在何處。如圖２－３??所示，丨Ｘ：塊鏈中？般將哈希指針與其密碼學(xué)哈希值存儲在一起，用以將新產(chǎn)生的區(qū)塊??鏈接到區(qū)塊鏈中。區(qū)塊鏈中
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本文編號：2862262