基于区块链的日志系统关键技术及其在三创平台的应用
发布时间：2021-10-11 02:16
区块链技术作为近几年新提出的、创造信任的工具,实质上是有多方参与且共同维护的一个持续增长的分布式数据库,已经被视为下一代全球信用认证和价值互联网的基本协议之一。国内外一些研究人员已利用现有区块链系统来改善个人学历、履历等数据信息造假现象,但现有开源区块链系统架构主要适用于数字货币以及其他经济领域;另外,实用拜占庭容错算法,作为共识算法广泛应用于联盟链系统中,存在随着系统中节点数的增加共识速率明显降低的问题。针对以上问题,本文结合区块链技术和现有分布式日志系统各自的特点,研究并实现了一种基于区块链技术的日志系统——日志联盟链系统,并对传统实用拜占庭容错算法进行了部分改进。本文的主要工作内容为:（1）设计了日志联盟链的总体架构模型,根据应用场景对该联盟链进行有效的层次模块划分,合理设计数据层中日志区块的存储内容和存储格式,精简了模型架构并在读多写少的日志联盟链系统中提高了对实体数据的读取效率。（2）结合国内外其他区块链应用和各个文献中对共识机制的研究,改进并设计了适用于日志联盟链的共识机制,然后通过仿真实验对该共识机制中实用拜占庭容错算法的改进进行了验证,同时总结分析了该共识机制其他各方面...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
比特币价格变化
华南理工大学硕士学位论文12送的请求，并进行回复。图2-2一致性协议交互过程假设系统中节点的总数为3f+1，系统的容错量为f。PBFT算法更适用于节点数不多，且通过许可才能加入的联盟链，其算法复杂度为O(2)。但是当系统中节点个数增大时，系统的性能下降较快。2.3密码学相关技术密码学是区块链技术的基矗比特币区块链中密码学有关知识和技术的应用如图2-3所示，它表示在比特币系统中，每一位比特币的所有者使用比特币进行交易付费或对比特币进行所有权进行转让的过程：每一位所有者通过对前一次交易和下一位所有者的公钥进行数字签名，并将这个签名附加在这枚比特币的末尾，比特币就发送给了下一位所有者。而收款人通过对签名进行验证即可。从该图中可以看出，比特币区块链中用到了密码学的公钥密码体系、数字签名技术和hash函数等。交易用户1的公钥Hash用户0的公钥交易用户2的公钥Hash用户1的公钥交易用户3的公钥Hash用户2的公钥用户1的私钥用户2的私钥用户3的私钥图2-3比特币交易过程（1）公钥密码体系公钥密码的思想由Diffie和Hellman在1976年提出[39]。该文中首次提出了单向陷门
第四章共识机制设计33图4-1HoneyBadgerBFT算法与传统PBFT算法的吞吐性能比较2）基于动态授权的拜占庭容错算法基于动态授权的拜占庭容错算法（DynamicAuthorizationofByzantineFaultToleranceConsensusAlgorithm,DDBFT）由浙江大学刘肖飞于2017年提出[52]。其主要改进方面为：1）将PBFT中C/S的请求响应模式改进为P2P网络拓扑响应方式；2）动态感知网络中节点的加入和退出，动态调整最大容错节点数目；3）结合DpoS算法，选举共识机制代表，并进行引入评分机制和“升降级”制度，进行代表的更新。4）将PBFT算法中的三阶段协议更改为共识提案（ConsensusProposal）和共识确认（ConsensusConfirm）两阶段，提升共识速度。论文中指出该算法赋予了系统动态感知能力，在吞吐量、时延和容错性方面相对于PoW、Dpos等共识算法有很大提高，并且更适用于现实中的私有链和联盟链应用系统。但是该算法中将PBFT算法中的三阶段协议更改为两阶段协议，不能保证日志联盟链中各节点中数据区块顺序的一致性以及不利于在系统主节点宕机后的数据恢复。3）带有主动恢复的健壮拜占庭容错算法带有主动恢复的健壮拜占庭容错算法（RobustByzantineFaultTolerance，RBFT）由浙江大学赵振龙于2018年提出[53,54]。其主要改进方面为：1）精简消息广播流程，减少网络开销，提高共识速度；2）对系统中的失效节点中的状态和区块数据进行快速动态恢复；3）对交易信息进行预先验证和筛选，提升安全性。该论文指出RBFT算法相对于传统的PBFT算法具有如下优势：1）对交易内容预先验证筛选，适用于区块链的交易安全保障；2）对因为缺少数据而失效的系统节点，新增失效检测机制。3）主动高效恢复区块数据落后的节点中数据，缩短节点的失效时间。
本文编号：3429591
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：92 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
比特币价格变化
华南理工大学硕士学位论文12送的请求，并进行回复。图2-2一致性协议交互过程假设系统中节点的总数为3f+1，系统的容错量为f。PBFT算法更适用于节点数不多，且通过许可才能加入的联盟链，其算法复杂度为O(2)。但是当系统中节点个数增大时，系统的性能下降较快。2.3密码学相关技术密码学是区块链技术的基矗比特币区块链中密码学有关知识和技术的应用如图2-3所示，它表示在比特币系统中，每一位比特币的所有者使用比特币进行交易付费或对比特币进行所有权进行转让的过程：每一位所有者通过对前一次交易和下一位所有者的公钥进行数字签名，并将这个签名附加在这枚比特币的末尾，比特币就发送给了下一位所有者。而收款人通过对签名进行验证即可。从该图中可以看出，比特币区块链中用到了密码学的公钥密码体系、数字签名技术和hash函数等。交易用户1的公钥Hash用户0的公钥交易用户2的公钥Hash用户1的公钥交易用户3的公钥Hash用户2的公钥用户1的私钥用户2的私钥用户3的私钥图2-3比特币交易过程（1）公钥密码体系公钥密码的思想由Diffie和Hellman在1976年提出[39]。该文中首次提出了单向陷门
第四章共识机制设计33图4-1HoneyBadgerBFT算法与传统PBFT算法的吞吐性能比较2）基于动态授权的拜占庭容错算法基于动态授权的拜占庭容错算法（DynamicAuthorizationofByzantineFaultToleranceConsensusAlgorithm,DDBFT）由浙江大学刘肖飞于2017年提出[52]。其主要改进方面为：1）将PBFT中C/S的请求响应模式改进为P2P网络拓扑响应方式；2）动态感知网络中节点的加入和退出，动态调整最大容错节点数目；3）结合DpoS算法，选举共识机制代表，并进行引入评分机制和“升降级”制度，进行代表的更新。4）将PBFT算法中的三阶段协议更改为共识提案（ConsensusProposal）和共识确认（ConsensusConfirm）两阶段，提升共识速度。论文中指出该算法赋予了系统动态感知能力，在吞吐量、时延和容错性方面相对于PoW、Dpos等共识算法有很大提高，并且更适用于现实中的私有链和联盟链应用系统。但是该算法中将PBFT算法中的三阶段协议更改为两阶段协议，不能保证日志联盟链中各节点中数据区块顺序的一致性以及不利于在系统主节点宕机后的数据恢复。3）带有主动恢复的健壮拜占庭容错算法带有主动恢复的健壮拜占庭容错算法（RobustByzantineFaultTolerance，RBFT）由浙江大学赵振龙于2018年提出[53,54]。其主要改进方面为：1）精简消息广播流程，减少网络开销，提高共识速度；2）对系统中的失效节点中的状态和区块数据进行快速动态恢复；3）对交易信息进行预先验证和筛选，提升安全性。该论文指出RBFT算法相对于传统的PBFT算法具有如下优势：1）对交易内容预先验证筛选，适用于区块链的交易安全保障；2）对因为缺少数据而失效的系统节点，新增失效检测机制。3）主动高效恢复区块数据落后的节点中数据，缩短节点的失效时间。
本文编号：3429591
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