区块链的分叉应对和存储策略研究

发布时间：2021-04-12 17:48

　　在区块链技术发展这十年间,区块链已经作为一种核心技术广泛试用于金融、物联网、物流、医疗和保险等多个领域,尤其是在以比特币为代表的数字货币领域,已经获得了很广泛的认可和赞誉。区块链本质上是一个由系统所有参与者共享的公共分布式账本,其主要特性有去中心化、开放性、独立性、安全性和匿名性。随着区块链网络的发展,一些问题开始显现出来。区块链的主链在运行中会出现分叉,分叉的出现不但会影响区块链的安全性,而且也浪费了全网的算力和时间资源。区块链中的每个节点存有全网所有的交易数据,这一数据随着时间也在持续增长下去,对当前单个节点存储的硬件资源提出了挑战,这是区块链的存储限制问题。由于单个节点拥有数据独立性,当新节点准备加入区块链系统时,需要下载和验证全网之前所产生的所有的交易数据,以目前的数据量来说,已经需要多达数天时间,这是区块链的无尽账本问题,极大地制约了区块链网络的拓展。针对区块链存在的分叉问题,本文提出一个概率验证方案来减少分叉的产生。传播延时是导致区块链分叉的主要因素。传播延时的主要来源是节点对区块的验证延时。在概率验证方案中,它不要求每个节点都验证区块,而是基于一个概率对区块进行选择性验证... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：65 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

不同分簇方式下两种方案的单点存储量条形图

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-38-表5-1参数表表5-1说明了不同验证度下的节点对区块的平均验证次数，同时当区块发生出错时，需要反馈重传的平均距离。本部分分别对验证度从0.5到1，进行了5次模拟实验，计算其平均值作为本部分的实验数据。在本次设计实验中，我们共设计了1000区块在6000节点间进行广播，其中包含32个矿工节点，统计出下面的实验数据。图5-1显示了不同验证度下的各种方案的同步时间。对其中任意一种方案，我们发现随着验证度的增加，同步时间也随之增加，这符合之前的理论分析。图5-1各个方案在不同验证度下的同步时间如图5-1所示，通过各方案中数据的对比，我们可以得出在为概率验证方验证度每10个节点平均验证次数平均反馈重传距离0.50.60.70.80.915678910210/610/710/810/91

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-39-案加上安全设计后，耗费了更多的同步时间，这是因为安全设计采取的措施是要求更多的节点验证区块。而且，在增加了出错区块实验后，由于需要对出错区块进行反馈重传，也增加了系统的同步完成时间。图5-2显示了不同验证度下的各种方案的staleblockrate。随着验证度的增加，staleblockrate也随之增加，这与之前的理论分析是一致的。图5-2各个方案在不同验证度下的staleblockrate而且，概率验证方案在加上了安全设计和出错区块实验后，各个验证度下相应的staleblockrate都变大了，这也符合之前的分析。图5-3显示了网络中不同比例节点在不同验证度下接收区块的传播延时。图5-3各个验证度下区块的传播延时

【参考文献】：
期刊论文
[1]区块链技术与发展研究[J]. 徐晓兰.  电子技术与软件工程. 2019(16)
[2]区块链安全问题:研究现状与展望[J]. 韩璇,袁勇,王飞跃.  自动化学报. 2019(01)
[3]比特币区块链分叉研究[J]. 王健,陈恭亮.  通信技术. 2018(01)
[4]Review of blockchain-based DNS alternatives[J]. HU Wei-hong,AO Meng,SHI Lin,XIE Jia-gui,LIU Yang.  网络与信息安全学报. 2017(03)

博士论文
[1]无线传感器网络拓扑控制研究[D]. 裴智强.上海交通大学 2013



本文编号：3133715