去中心化区块链DNS研究与实现

发布时间：2022-09-27 19:29

　　目前,DNS已经成为互联网中最重要的基础服务。但是它的中心化设计导致它在安全、公平隐私等方面存在诸多问题。针对DNS的优化如DNS安全扩展DNSSEC往往只关注其中一个方面而无法彻底解决所有问题。本文研究了DNS和区块链相关技术,结合主流区块链技术设计了适用于DNS服务的NameChain区块链,并在此基础上构建了去中心化DNS系统DBDNS。首先对NameChain的区块结构和交易进行设计,使它可以保存、修改DNS状态并且支持DNS相关操作,对DNS信息进行隐私保护。NameChain的交易和状态数据存储使用了默克尔-帕特里夏树MPT结构。然后,设计了两阶段共识机制来防御51%攻击——第一阶段使用POA共识机制积累算力作为过渡,第二阶段使用内存困难型POW共识机制满足去中心化要求;为了加强安全性还设计了一种快速收敛的区块大小调节算法来抵御可能出现的区块链DOS攻击。另外,为了保证NameChain在POW共识机制下可以稳定发行区块,本文设计了一种结合平均区块发行时长和父区块发行时长的难度调节算法。本文设计的DBDNS系统是分层结构,从下往上分别为区块链层、缓存层、控制层和应用接口层。... 

【文章页数】：121 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 国内研究现状
        1.2.2 国外研究现状
        1.2.3 国内外研究现状总结
    1.3 主要工作内容和创新点
    1.4 论文组织结构
第二章 去中心化DNS相关技术分析
    2.1 当前DNS系统理论分析
        2.1.1 域名结构及解析过程
        2.1.2 DNS协议分析
    2.2 区块链技术分析
        2.2.1 区块结构、交易与基本原理
        2.2.2 共识机制
        2.2.3 区块链中的密码学
        2.2.4 P2P网络
        2.2.5 智能合约
    2.3 现有技术的不足
    2.4 本章小结
第三章 DNS专用区块链系统NameChain设计
    3.1 NameChain区块结构设计
    3.2 NameChain交易设计
        3.2.1 转账交易
        3.2.2 DNS注册、更新和注销交易
        3.2.3 DNS转让交易
        3.2.4 收据信息
    3.3 NameChain共识机制设计
        3.3.1 共识机制需求分析
        3.3.2 共识机制具体设计
        3.3.3 两阶段共识机制分析
    3.4 NameChain稳定性
        3.4.1 POW难度调整算法设计
        3.4.2 区块大小调整算法设计
    3.5 本章小结
第四章 去中心化系统DBDNS体系结构设计
    4.1 DBDNS分层模型
    4.2 区块链层设计及系统部署方案
        4.2.1 用户接入方式
        4.2.2 DBDNS部署方案设计
    4.3 DBDNS缓存层设计
        4.3.1 常见缓存更新策略介绍
        4.3.2 缓存层设计
    4.4 控制层与应用接口层
        4.4.1 控制层
        4.4.2 应用接口层设计
    4.5 本章小结
第五章 基于区块链技术的去中心化DNS原型系统
    5.1 原型系统部署结构
        5.1.1 虚拟化技术
        5.1.2 部署环境说明
        5.1.3 节点磁盘空间占用
    5.2 系统可用性验证
        5.2.1 系统分层结构具体实现
        5.2.2 DNS服务可用性实验
        5.2.3 其他服务可用性实验
    5.3系统稳定性实验
        5.3.1 区块大小调节与系统安全性
        5.3.2 区块发行稳定性
    5.4系统缓存层实验
        5.4.1 缓存层具体实现
        5.4.2 缓存命中率实验
    5.5 DNS更新生效与系统健壮性
        5.5.1 DNS更新生效时长
        5.5.2 系统节点宕机实验
    5.6 本章小结
总结与展望
参考文献
附录
    附录1:接口层接口详细结构
    附录2:可用性实验截图
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于智能合约的以太坊可信存证机制[J]. 曹迪迪,陈伟.  计算机应用. 2019(04)
[2]基于区块链的智能合约技术与应用综述[J]. 贺海武,延安,陈泽华.  计算机研究与发展. 2018(11)
[3]基于区块链的数据交易体系[J]. 蒋立乾.  信息与电脑(理论版). 2018(11)
[4]一个自主开放的互联网根域名解析体系[J]. 张宇,夏重达,方滨兴,张宏莉.  信息安全学报. 2017(04)
[5]一种去中心化的网络域名服务系统模型[J]. 朱国库,蒋文保.  网络空间安全. 2017(01)
[6]智能合约与金融合约[J]. 王春宇,张守坤.  商. 2016(06)
[7]基于DNSSEC的增强型信任体系结构研究[J]. 彭阳.  信息网络安全. 2012(08)
[8]百度被劫 DNS安全问题凸显[J]. 黄海峰.  通信世界. 2010(05)
[9]Windows Server中DNS的层次结构和名称解析的实现[J]. 于存江,李克明.  长春大学学报. 2008(02)

硕士论文
[1]基于区块链技术的安全DNS系统设计[D]. 马宇生.电子科技大学 2018
[2]基于端到端信任机制的DNS安全防护系统设计与实现[D]. 陈加强.国防科学技术大学 2015



本文编号：3681481