改进的拜占庭共识算法及其在网约车安全风险规避模式中的应用

发布时间：2020-06-15 12:18

【摘要】：共识机制是区块链技术研究领域中的一个重要研究方向。它的基本思想为:给定一个完全由分布式节点组成的分布式系统,通过共识算法和组网架构协议构架,实现分布式节点数据快速更新和系统共识的快速达成。共识机制主要包括两部分内容:第一部分为共识算法,主要保证节点间的共识性;第二部分为点对点网络协议,主要保证节点信息的一致性。目前主流的共识算法有:工作量证明(Proof of Work-PoW)、权益证明(Proof of Stake-PoS)、股份权益证明(Delegated Proof of Stake-DPoS)、实用拜占庭容错共识算法(Practical Byzantine Fault Tolerance-PBFT)、小蚁共识算法(delegated Byzantine Fault Tolerance-dBFT)、基于Gossip协议的拜占庭共识算法(byzantine Consensus algorithm based on Gossip protocol--GBC算法)等。在共识机制中,节点间的通信方式主要有以下四种:中心化P2P网络,全分布式非结构化P2P网络,全分布式结构化P2P网络,和半分布式P2P网络。目前共识算法研究领域中还没有产生一种完美的共识算法,成为该领域的统一标准,并且区块链共识机制的应用场景也有待拓展。基于上述分析,本文主要研究如下两点内容:1、对现有GBC共识算法进行改进,提出一种新的高效共识算法;2、使用区块链共识机制的优点去解决网约车安全问题,同时也拓展区块链技术的应用场景。具体内容如下:(1)共识算法是区块链技术的一个核心组成部分,但现有的共识算法还存在某些不足。针对基于Gossip协议的拜占庭共识算法(GBC算法)的局限性,本文提出了一种基于全视图通信情形下的GBC算法(GVGBC:A Byzantine consensus algorithm in global view based on Gossip protocol--GVGBC算法)。通过改进通信方式、数据结构和内部算法,使系统快速实现分布式节点间数据更新和共识达成。通过实例依次证明了GVGBC算法的3个优点:节点间通信的轮数降为一轮;单节点对错误信息不会多次叠加;减少了系统承担的数据量。总之,在通信可靠的情况下,GVGBC算法减少了节点数据更新所需要的通信轮数,减少了系统承担的数据量,从而提高了算法的性能。(2)网约车作为互联网+时代的新产物,很好地服务于我们的生活。但现有的网约车系统对于安全风险的规避和应对还不是特别完善。通过结合分析现有网约车风险规避模式的核心痛点和区块链技术去中心化、安全可信的优点,将两者紧密结合,取长补短解决网约车安全问题。通过引入比特币节点间地址通信方式,设计出网约车节点间坐标通信方式。新方式下节点通过视图筛选找到附近司机,从而构架出新的网约车风险规避模式。通过对比两种风险规避模式的不同,分析出新风险规避模式的优点。最后,设定五种新风险规避模式的场景进行论证,证明新模式可以保证报警的有效性,风险解决的及时性,大大提高了乘客和司机的安全性。新的模式使网约车司机成为一个整体,互相监督互相保护。同时该模式也拓展了区块链技术的应用场景。
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP311.13;U492.8
【图文】：

图 3.3 PBFT 运行示意图[25]网约车平台都具有良好的定位系统，当我们需要打车时，可以通过打车软件供的地图直观的看到自己附近有多少待客司机。因此，我们引入视图的概念，将附近网约车看作当前视图中的节点。现有的网约车平台，都依托于成熟的

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本文编号：2714401