采用多轮验证的ETH 2.0状态分片抗合谋攻击方案设计
发布时间：2021-01-25 00:15
区块链技术是实现分布式记账的关键技术。它凭借去中心化的优势以及密码学支持对传统的信任体系发起挑战,改变了价值分享方式,促进了信息互联网向价值互联网转变。然而,随着区块链技术的快速发展,可扩展问题凸显严重,为解决此问题,开发者们提出了分片、DAG、状态通道、侧链等多种扩容方案。对比多种链上扩容方案,分片是最有希望实现高性能而不降低去中心化程度的扩容方案。但因其目前仍处于起步和探索阶段,尚存在一些问题,例如以太坊2.0提出的状态分片,试图回避合谋攻击问题,将分片内节点设置在一个较高的数值,虽然在一定程度上会降低合谋攻击发生的概率,但是这也会大大牺牲系统的性能;一旦分片内验证节点减少,合谋攻击概率增加,系统安全将受到威胁。针对上述以太坊2.0状态分片方案中存在的合谋攻击问题,论文提出了一种状态分片中抗合谋攻击的多轮验证方案。多轮验证方案的核心思想是对分片内同一笔交易进行多轮共识验证,保证验证结果达成一致的次数达到两次,在降低合谋攻击发生的概率的同时,提高系统性能。同时,选择节点随机分配算法,保证在每一轮次的节点分配时都保证较高的随机性和不可预测性,以保证系统的安全。本文在实验室模拟环境下对提...
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１区块链数据结构??Ｆｉｇ．?２．１?Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ?ｄａｔａ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??区块是一种数据结构容器，用以汇聚交易并加入到区块链中
币系统非常关键，是区块链实现业务功能的技术基矗??（１）哈希算法??哈希算法（Ｈａｓｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ）又称为散列算法，能将任意长度的二进制字符串转换成??较短的二进制字符串，转换生成的二进制字符串叫做哈希值。每个区块包含上一个区块??的哈希值，区块之间通过哈希值进行连接，形成了一个链式结构的区块链。哈希算法的??公式２．１所示。??Ｈ?＝?Ｈａｓｈ（ｘ）?（２．１）??公式２．１中，ｘ表示任意长度的二进制字符串，Ｈａｓｈ表示哈希函数，Ｈ表示生成的??固定长度的哈希值，过程如图２．３表示。哈希算法有以下两种安全特性。??１）单向性：对有限计算能力的攻击者，给定输出，无法找到对应的输入。??２）抗碰撞性：对有限计算能力的攻击者，无法找到两个不同输入，使得他们的输出??相等。??哈希算法??１１０１００００１１００１０１０１１０１１０００１??Ｊｋ???１０１１０００１１０１１１１００１００００００１１?ＢＥＢ４１８１Ａ２０４６Ｄ０８０６Ｆ０３８３Ａ２ＡＥ８５Ｅ０６０２３??１１０００００００００００００００００００００００?６４Ｂ８Ｅ２３８Ｂ５Ｅ３０３０ＡＦ８４４３５１１６２Ｃ８５Ｂ??００００００００００００??：???“Ｈｅｌｌｏ?Ｗｏｒｌｄ”的二进制表示?哈希算法生成的哈希值??图２．３由哈希算法生成哈希值??Ｆｉｇ．?２．３?Ｇｅｎｅｒａｔｅ?ｈａｓｈ?ｖａｌｕｅ?ｂｙ?ｈａｓｈ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??常用的哈希算法有?ＭＤ５（Ｍｅｓｓａｇｅ?Ｄｉｇｅｓｔ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?５?）、ＳＨＡ－１?（Ｓｅｃｕｒｅ?Ｈａｓｈ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??１?）、ＳＨＡ－２?Ｓｅｃｕｒｅ?Ｈ
图２．７分片的空间维度??Ｆｉｇ．?２．７?Ｓｐａｔｉａｌ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｈａｒｄ??如图２．８所示，从时间线上讲，分片是将原有区块链中的交易或状态信息按一定的??规则分配到ｎ个分片中，各个分片中各自形成一条链来分别处理原始区块链中的交易或??状态信息，因此在理论上，可以将原始区块链的性能提升ｎ倍。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于区块链的应用研究综述[J]. 殷晓莉. 现代经济信息. 2019(23)
[2]基于区块链技术的多式联运电子提单研究[J]. 刘昱刚,王添碧,王海玥,莫文. 交通运输系统工程与信息. 2018(S1)
[3]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)
[4]面向比特币的区块链扩容:关键技术,制约因素与衍生问题[J]. 曹帅,袁勇,倪晓春,王飞跃. 自动化学报. 2019(06)
[5]区块链可扩展性研究:问题与方法[J]. 潘晨,刘志强,刘振,龙宇. 计算机研究与发展. 2018(10)
[6]基于聚合签名的共识算法优化方案[J]. 苑超,徐蜜雪,斯雪明. 计算机科学. 2018(02)
[7]区块链中的密码学技术[J]. 王化群,吴涛. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2017(06)
[8]比特币区块链扩容技术研究[J]. 喻辉,张宗洋,刘建伟. 计算机研究与发展. 2017(10)
[9]基于区块链技术的会计模式浅探[J]. 杨熳. 新会计. 2017(09)
[10]加密数字货币系统共识机制综述[J]. 夏清,张凤军,左春. 计算机系统应用. 2017(04)
本文编号：2998185
【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校
【文章页数】：60 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图２．１区块链数据结构??Ｆｉｇ．?２．１?Ｂｌｏｃｋｃｈａｉｎ?ｄａｔａ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ??区块是一种数据结构容器，用以汇聚交易并加入到区块链中
币系统非常关键，是区块链实现业务功能的技术基矗??（１）哈希算法??哈希算法（Ｈａｓｈａｌｇｏｒｉｔｈｍ）又称为散列算法，能将任意长度的二进制字符串转换成??较短的二进制字符串，转换生成的二进制字符串叫做哈希值。每个区块包含上一个区块??的哈希值，区块之间通过哈希值进行连接，形成了一个链式结构的区块链。哈希算法的??公式２．１所示。??Ｈ?＝?Ｈａｓｈ（ｘ）?（２．１）??公式２．１中，ｘ表示任意长度的二进制字符串，Ｈａｓｈ表示哈希函数，Ｈ表示生成的??固定长度的哈希值，过程如图２．３表示。哈希算法有以下两种安全特性。??１）单向性：对有限计算能力的攻击者，给定输出，无法找到对应的输入。??２）抗碰撞性：对有限计算能力的攻击者，无法找到两个不同输入，使得他们的输出??相等。??哈希算法??１１０１００００１１００１０１０１１０１１０００１??Ｊｋ???１０１１０００１１０１１１１００１００００００１１?ＢＥＢ４１８１Ａ２０４６Ｄ０８０６Ｆ０３８３Ａ２ＡＥ８５Ｅ０６０２３??１１０００００００００００００００００００００００?６４Ｂ８Ｅ２３８Ｂ５Ｅ３０３０ＡＦ８４４３５１１６２Ｃ８５Ｂ??００００００００００００??：???“Ｈｅｌｌｏ?Ｗｏｒｌｄ”的二进制表示?哈希算法生成的哈希值??图２．３由哈希算法生成哈希值??Ｆｉｇ．?２．３?Ｇｅｎｅｒａｔｅ?ｈａｓｈ?ｖａｌｕｅ?ｂｙ?ｈａｓｈ?ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??常用的哈希算法有?ＭＤ５（Ｍｅｓｓａｇｅ?Ｄｉｇｅｓｔ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ?５?）、ＳＨＡ－１?（Ｓｅｃｕｒｅ?Ｈａｓｈ?Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ??１?）、ＳＨＡ－２?Ｓｅｃｕｒｅ?Ｈ
图２．７分片的空间维度??Ｆｉｇ．?２．７?Ｓｐａｔｉａｌ?ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｈａｒｄ??如图２．８所示，从时间线上讲，分片是将原有区块链中的交易或状态信息按一定的??规则分配到ｎ个分片中，各个分片中各自形成一条链来分别处理原始区块链中的交易或??状态信息，因此在理论上，可以将原始区块链的性能提升ｎ倍。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于区块链的应用研究综述[J]. 殷晓莉. 现代经济信息. 2019(23)
[2]基于区块链技术的多式联运电子提单研究[J]. 刘昱刚,王添碧,王海玥,莫文. 交通运输系统工程与信息. 2018(S1)
[3]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)
[4]面向比特币的区块链扩容:关键技术,制约因素与衍生问题[J]. 曹帅,袁勇,倪晓春,王飞跃. 自动化学报. 2019(06)
[5]区块链可扩展性研究:问题与方法[J]. 潘晨,刘志强,刘振,龙宇. 计算机研究与发展. 2018(10)
[6]基于聚合签名的共识算法优化方案[J]. 苑超,徐蜜雪,斯雪明. 计算机科学. 2018(02)
[7]区块链中的密码学技术[J]. 王化群,吴涛. 南京邮电大学学报(自然科学版). 2017(06)
[8]比特币区块链扩容技术研究[J]. 喻辉,张宗洋,刘建伟. 计算机研究与发展. 2017(10)
[9]基于区块链技术的会计模式浅探[J]. 杨熳. 新会计. 2017(09)
[10]加密数字货币系统共识机制综述[J]. 夏清,张凤军,左春. 计算机系统应用. 2017(04)
本文编号：2998185
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/2998185.html
