检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：郭凯璇南京邮电大学

学位级别：硕士

区块链以比特币底层技术的身份出现,经过近年来的发展已经被各个领域进行了深入的研究。作为一个典型的去中心化的分布式数据存储系统,区块链系统中所有参与者之间达成的共识需要共识机制来实现。为使得区块链能够适用于不同的应用场景... 详细信息

区块链以比特币底层技术的身份出现,经过近年来的发展已经被各个领域进行了深入的研究。作为一个典型的去中心化的分布式数据存储系统,区块链系统中所有参与者之间达成的共识需要共识机制来实现。为使得区块链能够适用于不同的应用场景,不同的共识机制被提出,随着区块链应用的进一步发展,共识机制的相关研究也越来越多。但是,现有的一些共识机制仍在各种方面存在着一些问题。在本文的工作当中,首先分析总结了区块链技术中经典的分布式共识机制,重点研究分析了PBFT共识机制及其相关的改进方案及PBFT现存的问题。以此为基础,提出了两种不同的改进方案。首先,针对PBFT缺乏动态性的问题,提出了基于投票机制的拜占庭容错共识机制(Votingbased Practical Byzantine Fault Tolerance,VPBFT)。在VPBFT中引入了投票机制,将系统中的节点划分为具有不同职责的4种类型,并赋予节点之间的数量关系,当节点数目发生变化时,可自行根据数量关系计算,保证有动态性。同时,使用“两阶段”共识模式代替PBFT“三阶段”,降低网络带宽的消耗。另外,通过实验和仿真对比分析了VPBFT与PBFT及其改进方案能耗、容错性、时延等性能,得出改进方案VPBFT具有动态性、可靠性和安全性,同时在能耗、容错性、时延等方面比PBFT及其改进共识机制更优。其次,针对PBFT缺乏动态性、因节点增多导致通信次数大量增加等问题,提出了基于机器学习的拜占庭容错共识机制(Machine learning-based Practical Byzantine Fault Tolerance,MLPBFT)。MLPBFT利用K-means聚类算法完成节点的初始划分,在完成以此共识后自动调整K-means聚类算法,当节点数目发生变化时,调整后的K-means聚类算法自动启动,将变化后的节点集合划分为包括恶意节点和3类进行共识过程的节点等4种类型,使其具有动态性。其共识过程采用“两阶段”模式,降低了共识耗时和通信次数。另外,客户节点在等待共识结果的时间内,充分利用本身的资源运行逻辑回归算法对此次共识结果进行预测,并根据预测概率提前生产数据区块暂存。经过实验测试和仿真分析,MLPBFT在具有动态性和安全性的同时,在共识耗时、能耗、吞吐量、容错性、通信次数等方面均优于PBFT。

关键词：区块链共识机制实用拜占庭容错共识机制

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基于区块链的食品溯源技术研究

引用

农业大数据学报 2020年第3期2卷 52-60页

作者：左敏何思宇张青川姚双顺北京工商大学农产品质量安全追溯技术及应用国家工程实验室北京100048

区块链由于其可信及不可篡改等技术特性天然适用于食品溯源系统,区块链技术在食品溯源领域的落地应用也越来越多。然而区块链在现有食品溯源系统的应用中,存在着食品溯源场景节点众多、区块链网络负载大、网络延时较长等问题。针对以上... 详细信息

区块链由于其可信及不可篡改等技术特性天然适用于食品溯源系统,区块链技术在食品溯源领域的落地应用也越来越多。然而区块链在现有食品溯源系统的应用中,存在着食品溯源场景节点众多、区块链网络负载大、网络延时较长等问题。针对以上存在的问题,引入解释结构模型(Interpretative Structural Modeling,ISM)分层思想,对联盟区块链中常用的传统实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识机制进行优化,以提升现有追溯系统性能。即通过区块链节点间的交易关系构建解释结构模型,对区块链共识节点进行分层,建立区块链共识节点分层体系,然后对分层后的区块链共识节点进一步进行分块,划分多个参与网络共识的子节点集群,再以多中心子节点集群分块进行PBFT共识。最后,共识中心节点将共识结果提交区块,实现总体共识。在来自于北京市农业农村局与北京市畜牧总站合作建立的智能禽舍及基于联盟区块链的智能鸡舍监控管理平台采集得到的食品追溯数据集上,经吞吐量和共识耗时实验验证,优化后的实用拜占庭容错共识算法实现了多中心子节点集群分层分块共识,解决了传统实用拜占庭容错算法中网络堵塞问题,减少了区块链网络广播资源浪费、降低了区块链共识通信成本,在保证了区块链共识安全的同时提升了食品溯源区块链网络通信和共识效率。

关键词：食品安全追溯区块链实用拜占庭容错共识机制解释结构模型

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