區(qū)塊鏈作為數(shù)字貨幣的技術(shù)支撐,具有去中心化、減信任、防篡改的特性,其采用密碼學(xué)、分布式和博弈論等相關(guān)技術(shù),解決中心化公司的高成本、低效率和數(shù)據(jù)所有權(quán)被壟斷的問(wèn)題。區(qū)塊鏈技術(shù)作為核心技術(shù)自主創(chuàng)新的重要突破口,在金融、征信、供應(yīng)鏈等多領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。但目前區(qū)塊鏈系統(tǒng)在效率、安全性等方面還亟待改進(jìn),遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法滿足大部分應(yīng)用場(chǎng)景的需求。共識(shí)算法是區(qū)塊鏈的核心,對(duì)系統(tǒng)的安全性和效率性具有重大影響。在此背景下,本文提出將信譽(yù)體系融入已有共識(shí)算法中,促進(jìn)系統(tǒng)共識(shí)進(jìn)入良性循環(huán),提高系統(tǒng)的安全性�；趥鹘y(tǒng)公有鏈的特點(diǎn),本文提出一種基于鏈?zhǔn)降男抛u(yù)共識(shí)算法Po XR（Proofof-X-Reputation）。該算法通過(guò)信譽(yù)獎(jiǎng)懲和信譽(yù)挖礦兩個(gè)方法促使區(qū)塊鏈系統(tǒng)快速、安全地達(dá)成共識(shí)。信譽(yù)獎(jiǎng)懲方法對(duì)節(jié)點(diǎn)的信譽(yù)值進(jìn)行結(jié)算,行為良好的節(jié)點(diǎn)會(huì)獲得信譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì);信譽(yù)挖礦方法對(duì)共識(shí)節(jié)點(diǎn)提出了信譽(yù)要求,信譽(yù)值大的節(jié)點(diǎn)更容易生產(chǎn)區(qū)塊。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Po XR共識(shí)算法在安全性方面具有一定優(yōu)勢(shì),對(duì)51%攻擊的抗性增強(qiáng)。基于聯(lián)盟鏈的特點(diǎn),本文提出一種基于BFT的信譽(yù)共識(shí)算法XR-BFT（XReputation Byzantine ... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

區(qū)塊鏈塊鏈結(jié)構(gòu)

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文2.1.2區(qū)塊鏈技術(shù)架構(gòu)區(qū)塊鏈發(fā)展至今，區(qū)塊鏈項(xiàng)目層出不窮，但其底層技術(shù)架構(gòu)都大致相同，袁勇等人[25]詳細(xì)介紹了區(qū)塊鏈的技術(shù)原理，并展示出區(qū)塊鏈分層架構(gòu)，如圖2-2所示。模型分為六層：（1）數(shù)據(jù)層數(shù)據(jù)層使用密碼學(xué)相關(guān)技術(shù)將交易數(shù)據(jù)封裝成區(qū)塊，使用鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)存儲(chǔ)，同時(shí)使用一種基于MPT的結(jié)構(gòu)存儲(chǔ)狀態(tài)數(shù)據(jù)。（2）網(wǎng)絡(luò)層網(wǎng)絡(luò)層采用P2P網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、節(jié)點(diǎn)連接和節(jié)點(diǎn)交互等功能。(3）共識(shí)層共識(shí)層主要作用是封裝共識(shí)算法，提供各節(jié)點(diǎn)間數(shù)據(jù)強(qiáng)一致的保證。(4）激勵(lì)層激勵(lì)層將經(jīng)濟(jì)因素集成到區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，運(yùn)用博弈論知識(shí)激勵(lì)網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)做出正確的行為，維護(hù)系統(tǒng)安全穩(wěn)定。（5）合約層合約層通過(guò)智能合約和編碼虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)了區(qū)塊鏈可編程的特性。圖2-2區(qū)塊鏈分層架構(gòu)-8-

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文一半以上的算力才能成功分叉出一條惡意鏈。比特幣是最先使用PoW算法的應(yīng)用，其“挖礦”流程如圖2-3所示。當(dāng)?shù)V工想構(gòu)造一個(gè)新區(qū)塊時(shí)，首先要從交易內(nèi)存池中選出一定量的交易，和coinbase交易（挖礦的系統(tǒng)代幣獎(jiǎng)勵(lì)）組在一起作為區(qū)塊交易列表并構(gòu)造Merkle樹(shù)。當(dāng)一切準(zhǔn)備完成后，礦工需要依據(jù)自己的新區(qū)塊尋找一個(gè)有效的nonce值，具體的計(jì)算流程如圖2-4所示。當(dāng)找到一個(gè)有效的nonce值后，一個(gè)有效的區(qū)塊便構(gòu)造完成，隨后礦工廣播自己的區(qū)塊，其他共識(shí)節(jié)點(diǎn)收到這個(gè)區(qū)塊后，依據(jù)區(qū)塊中的nonce值快速驗(yàn)證該區(qū)塊是否有效，若有效則會(huì)添加到自己的本地鏈上。Ethash是以太坊1.0實(shí)現(xiàn)的PoW共識(shí)算法，該算法的計(jì)算流程如下：（1）構(gòu)造產(chǎn)生一個(gè)seed，通過(guò)遍歷區(qū)塊頭為每個(gè)區(qū)塊計(jì)算出。（2）根據(jù)這個(gè)種子seed，產(chǎn)生16MB大小的緩存cache，輕客戶端存儲(chǔ)這個(gè)緩存。（3）在緩存cache生成一個(gè)基于DAG的數(shù)據(jù)集合，完整客戶端和記賬節(jié)點(diǎn)存圖2-3比特幣挖礦流程-10-

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]一種改進(jìn)的區(qū)塊鏈共識(shí)機(jī)制的研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 張永,李曉輝.  電子設(shè)計(jì)工程. 2018(01)
[2]區(qū)塊鏈技術(shù)綜述[J]. 沈鑫,裴慶祺,劉雪峰.  網(wǎng)絡(luò)與信息安全學(xué)報(bào). 2016(11)
[3]區(qū)塊鏈技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J]. 袁勇,王飛躍.  自動(dòng)化學(xué)報(bào). 2016(04)
[4]區(qū)塊鏈國(guó)內(nèi)外發(fā)展快速掃描[J]. 唐文劍.  金融電子化. 2016(03)



本文編號(hào)：3593225