發(fā)布時(shí)間：2021-10-11 02:16

　　區(qū)塊鏈技術(shù)作為近幾年新提出的、創(chuàng)造信任的工具,實(shí)質(zhì)上是有多方參與且共同維護(hù)的一個(gè)持續(xù)增長(zhǎng)的分布式數(shù)據(jù)庫(kù),已經(jīng)被視為下一代全球信用認(rèn)證和價(jià)值互聯(lián)網(wǎng)的基本協(xié)議之一。國(guó)內(nèi)外一些研究人員已利用現(xiàn)有區(qū)塊鏈系統(tǒng)來(lái)改善個(gè)人學(xué)歷、履歷等數(shù)據(jù)信息造假現(xiàn)象,但現(xiàn)有開(kāi)源區(qū)塊鏈系統(tǒng)架構(gòu)主要適用于數(shù)字貨幣以及其他經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域;另外,實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法,作為共識(shí)算法廣泛應(yīng)用于聯(lián)盟鏈系統(tǒng)中,存在隨著系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加共識(shí)速率明顯降低的問(wèn)題。針對(duì)以上問(wèn)題,本文結(jié)合區(qū)塊鏈技術(shù)和現(xiàn)有分布式日志系統(tǒng)各自的特點(diǎn),研究并實(shí)現(xiàn)了一種基于區(qū)塊鏈技術(shù)的日志系統(tǒng)——日志聯(lián)盟鏈系統(tǒng),并對(duì)傳統(tǒng)實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法進(jìn)行了部分改進(jìn)。本文的主要工作內(nèi)容為:（1）設(shè)計(jì)了日志聯(lián)盟鏈的總體架構(gòu)模型,根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)該聯(lián)盟鏈進(jìn)行有效的層次模塊劃分,合理設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)層中日志區(qū)塊的存儲(chǔ)內(nèi)容和存儲(chǔ)格式,精簡(jiǎn)了模型架構(gòu)并在讀多寫(xiě)少的日志聯(lián)盟鏈系統(tǒng)中提高了對(duì)實(shí)體數(shù)據(jù)的讀取效率。（2）結(jié)合國(guó)內(nèi)外其他區(qū)塊鏈應(yīng)用和各個(gè)文獻(xiàn)中對(duì)共識(shí)機(jī)制的研究,改進(jìn)并設(shè)計(jì)了適用于日志聯(lián)盟鏈的共識(shí)機(jī)制,然后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)對(duì)該共識(shí)機(jī)制中實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法的改進(jìn)進(jìn)行了驗(yàn)證,同時(shí)總結(jié)分析了該共識(shí)機(jī)制其他各方面... 

【文章來(lái)源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁(yè)數(shù)】：92 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

比特幣價(jià)格變化

華南理工大學(xué)碩士學(xué)位論文12送的請(qǐng)求，并進(jìn)行回復(fù)。圖2-2一致性協(xié)議交互過(guò)程假設(shè)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)的總數(shù)為3f+1，系統(tǒng)的容錯(cuò)量為f。PBFT算法更適用于節(jié)點(diǎn)數(shù)不多，且通過(guò)許可才能加入的聯(lián)盟鏈，其算法復(fù)雜度為O(2)。但是當(dāng)系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)增大時(shí)，系統(tǒng)的性能下降較快。2.3密碼學(xué)相關(guān)技術(shù)密碼學(xué)是區(qū)塊鏈技術(shù)的基矗比特幣區(qū)塊鏈中密碼學(xué)有關(guān)知識(shí)和技術(shù)的應(yīng)用如圖2-3所示，它表示在比特幣系統(tǒng)中，每一位比特幣的所有者使用比特幣進(jìn)行交易付費(fèi)或?qū)Ρ忍貛胚M(jìn)行所有權(quán)進(jìn)行轉(zhuǎn)讓的過(guò)程：每一位所有者通過(guò)對(duì)前一次交易和下一位所有者的公鑰進(jìn)行數(shù)字簽名，并將這個(gè)簽名附加在這枚比特幣的末尾，比特幣就發(fā)送給了下一位所有者。而收款人通過(guò)對(duì)簽名進(jìn)行驗(yàn)證即可。從該圖中可以看出，比特幣區(qū)塊鏈中用到了密碼學(xué)的公鑰密碼體系、數(shù)字簽名技術(shù)和hash函數(shù)等。交易用戶1的公鑰Hash用戶0的公鑰交易用戶2的公鑰Hash用戶1的公鑰交易用戶3的公鑰Hash用戶2的公鑰用戶1的私鑰用戶2的私鑰用戶3的私鑰圖2-3比特幣交易過(guò)程（1）公鑰密碼體系公鑰密碼的思想由Diffie和Hellman在1976年提出[39]。該文中首次提出了單向陷門(mén)

第四章共識(shí)機(jī)制設(shè)計(jì)33圖4-1HoneyBadgerBFT算法與傳統(tǒng)PBFT算法的吞吐性能比較2）基于動(dòng)態(tài)授權(quán)的拜占庭容錯(cuò)算法基于動(dòng)態(tài)授權(quán)的拜占庭容錯(cuò)算法（DynamicAuthorizationofByzantineFaultToleranceConsensusAlgorithm,DDBFT）由浙江大學(xué)劉肖飛于2017年提出[52]。其主要改進(jìn)方面為：1）將PBFT中C/S的請(qǐng)求響應(yīng)模式改進(jìn)為P2P網(wǎng)絡(luò)拓?fù)漤憫?yīng)方式；2）動(dòng)態(tài)感知網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)的加入和退出，動(dòng)態(tài)調(diào)整最大容錯(cuò)節(jié)點(diǎn)數(shù)目；3）結(jié)合DpoS算法，選舉共識(shí)機(jī)制代表，并進(jìn)行引入評(píng)分機(jī)制和“升降級(jí)”制度，進(jìn)行代表的更新。4）將PBFT算法中的三階段協(xié)議更改為共識(shí)提案（ConsensusProposal）和共識(shí)確認(rèn)（ConsensusConfirm）兩階段，提升共識(shí)速度。論文中指出該算法賦予了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)感知能力，在吞吐量、時(shí)延和容錯(cuò)性方面相對(duì)于PoW、Dpos等共識(shí)算法有很大提高，并且更適用于現(xiàn)實(shí)中的私有鏈和聯(lián)盟鏈應(yīng)用系統(tǒng)。但是該算法中將PBFT算法中的三階段協(xié)議更改為兩階段協(xié)議，不能保證日志聯(lián)盟鏈中各節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)區(qū)塊順序的一致性以及不利于在系統(tǒng)主節(jié)點(diǎn)宕機(jī)后的數(shù)據(jù)恢復(fù)。3）帶有主動(dòng)恢復(fù)的健壯拜占庭容錯(cuò)算法帶有主動(dòng)恢復(fù)的健壯拜占庭容錯(cuò)算法（RobustByzantineFaultTolerance，RBFT）由浙江大學(xué)趙振龍于2018年提出[53,54]。其主要改進(jìn)方面為：1）精簡(jiǎn)消息廣播流程，減少網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷，提高共識(shí)速度；2）對(duì)系統(tǒng)中的失效節(jié)點(diǎn)中的狀態(tài)和區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行快速動(dòng)態(tài)恢復(fù)；3）對(duì)交易信息進(jìn)行預(yù)先驗(yàn)證和篩選，提升安全性。該論文指出RBFT算法相對(duì)于傳統(tǒng)的PBFT算法具有如下優(yōu)勢(shì)：1）對(duì)交易內(nèi)容預(yù)先驗(yàn)證篩選，適用于區(qū)塊鏈的交易安全保障；2）對(duì)因?yàn)槿鄙贁?shù)據(jù)而失效的系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，新增失效檢測(cè)機(jī)制。3）主動(dòng)高效恢復(fù)區(qū)塊數(shù)據(jù)落后的節(jié)點(diǎn)中數(shù)據(jù)，縮短節(jié)點(diǎn)的失效時(shí)間。


本文編號(hào)：3429591