【摘要】：區(qū)塊鏈在提高物聯(lián)網(wǎng)安全性的同時(shí),也帶來(lái)了數(shù)據(jù)傳輸效率低下的問題。由于最初的區(qū)塊鏈?zhǔn)褂脮r(shí)延較高的共識(shí)算法——工作量證明(POW)來(lái)保證區(qū)塊內(nèi)數(shù)據(jù)安全有效。此外,為了保證區(qū)塊中數(shù)據(jù)的安全,需要在區(qū)塊被挖出后等待一段確認(rèn)時(shí)間才可使用該區(qū)塊中的數(shù)據(jù)。因此,區(qū)塊鏈在應(yīng)對(duì)物聯(lián)網(wǎng)海量數(shù)據(jù)流入時(shí)的處理能力較低。以太坊平臺(tái)使用GHOST協(xié)議大幅提升了基于POW共識(shí)算法挖礦的效率。因此,本文選擇以太坊平臺(tái)來(lái)研究區(qū)塊鏈中數(shù)據(jù)的最短確認(rèn)時(shí)間,使得物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用可以在保證一定數(shù)據(jù)安全性的前提下盡快確認(rèn)區(qū)塊中的數(shù)據(jù)。本文分析了最短確認(rèn)時(shí)間的影響因素——區(qū)塊鏈的最少確認(rèn)區(qū)塊數(shù)與實(shí)際的確認(rèn)區(qū)塊數(shù),其中最少確認(rèn)區(qū)塊數(shù)又與區(qū)塊鏈分叉概率和確認(rèn)區(qū)塊增加的概率有關(guān)。本文通過(guò)構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來(lái)分析接受到區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)占比以求解上述影響因素并使用Matlab仿真工具進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)。本文設(shè)計(jì)了兩組實(shí)驗(yàn)得到不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與應(yīng)用需求下的最短確認(rèn)時(shí)間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,增加數(shù)據(jù)確認(rèn)時(shí)間可以顯著提高數(shù)據(jù)安全性,當(dāng)攻擊節(jié)點(diǎn)與誠(chéng)實(shí)節(jié)點(diǎn)算力之比分別為15%、30%、45%時(shí),應(yīng)用分別將最短確認(rèn)時(shí)間設(shè)置為47.4秒、79.05秒以及173.95秒以上可以使得區(qū)塊中數(shù)據(jù)不可用的概率維持在5%以內(nèi)。
【圖文】：

2通過(guò)文獻(xiàn)[6][7]對(duì)物聯(lián)網(wǎng)結(jié)合區(qū)塊鏈普遍架構(gòu)的分析可知用戶使用區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)傳接收數(shù)據(jù)的普遍流程如圖1.1所示：圖 1.1 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)傳接收數(shù)據(jù)的流程圖Fig1.1 Transmitting and receiving data in block chain network圖中各部分含義如下：① 用戶A對(duì)數(shù)據(jù)簽名后發(fā)送至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的某個(gè)節(jié)點(diǎn)。② 區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)簽名后將其轉(zhuǎn)發(fā)至其它區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)并將該數(shù)據(jù)打包至區(qū)塊內(nèi)，當(dāng)區(qū)塊容量達(dá)到規(guī)定限制后，各節(jié)點(diǎn)隨即開始尋找該區(qū)塊的工作量證明。③ 包含該數(shù)據(jù)的區(qū)塊被區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)挖出并廣播。④ 其余節(jié)點(diǎn)驗(yàn)證該區(qū)塊中內(nèi)容及工作量證明的有效性，若通過(guò)檢驗(yàn)則將其加入本地緩存。⑤ 用戶B等待一定的確認(rèn)時(shí)間使得區(qū)塊之后連接若干新的區(qū)塊，直到認(rèn)為區(qū)塊安全后才使用區(qū)塊中的數(shù)據(jù)。其中，步驟①至步驟④是由區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部運(yùn)作機(jī)制產(chǎn)生的時(shí)延，而步驟⑤是用戶方為了防止已確認(rèn)的數(shù)據(jù)在一段時(shí)間后失效，從而等待確認(rèn)區(qū)塊所產(chǎn)生的時(shí)延。因此，整個(gè)流程所消耗的時(shí)間分為兩部分，即等待新區(qū)塊產(chǎn)生的時(shí)間和出塊后的數(shù)據(jù)確認(rèn)時(shí)間。文獻(xiàn)[8]給出了區(qū)塊中交易確認(rèn)的定義：如果使用者確定交易或數(shù)據(jù)將永久地出現(xiàn)在區(qū)塊鏈中

內(nèi)蒙古大學(xué)碩士學(xué)位論文3同一高度出現(xiàn)多個(gè)區(qū)塊的現(xiàn)象被稱為區(qū)塊鏈分叉現(xiàn)象。分叉現(xiàn)象如圖1.2所示：圖 1.2 區(qū)塊鏈分叉示意圖Fig1.2 The fork of blockchain假設(shè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中存在節(jié)點(diǎn) A 和節(jié)點(diǎn) B，兩節(jié)點(diǎn)幾乎同時(shí)挖出了新區(qū)塊，即找到了自己打包的區(qū)塊的工作量證明，分別為區(qū)塊 A 和區(qū)塊 B。隨后它們都會(huì)把自己挖到的區(qū)塊鏈接到自己本地的區(qū)塊鏈上，這就造成了區(qū)塊鏈分叉。同時(shí)，這兩個(gè)節(jié)點(diǎn)會(huì)將區(qū)塊及該區(qū)塊的工作量證明同步至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)，以便與其他節(jié)點(diǎn)同步完最新的數(shù)據(jù)后在最新的區(qū)塊鏈上繼續(xù)挖礦。此時(shí)，離節(jié)點(diǎn) A 較近的點(diǎn)，可能先同步到區(qū)塊 A，并在區(qū)塊 A 的基礎(chǔ)上繼續(xù)挖礦
【學(xué)位授予單位】：內(nèi)蒙古大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP391.44;TN929.5;TP311.13

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3 趙宇航;基于區(qū)塊鏈技術(shù)的項(xiàng)目評(píng)審系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2019年

4 張勇皓;基于區(qū)塊鏈的Mashup服務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];內(nèi)蒙古大學(xué);2019年

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本文編號(hào)：2708141