区块链容错机制与算法研究
发布时间：2021-07-24 16:00
自从出现比特币以来,区块链技术被人们广泛关注,主流的区块链平台有以太坊Ethereum、Asch、Hyperledger Fabric等。Fabric区块链以其开发性、技术先进在众多平台中受到青睐。Fabric系统结构的特点是集中调度机制,即:Order节点负责为用户之间产生的交易信息排序,并将其打包成区块。一旦Order节点发生故障,则会造成正在打包的消息序列和未及时发送出去的区块丢失的问题,虽然Fabric区块链系统会通过Peer节点未在规定的时限内接收到区块而重新发送交易信息来解决此问题,但这一过程中仍然存在不能及时发现Order节点故障以及客户端重新发送交易信息,Order节点重新对交易执行排序打包等问题。针对上述问题,本文提出Order节点的容错机制,该容错机制主要是增加了两个容错功能,一方面是及时发现Order节点的故障,另一方面是对Order节点的业务数据进行备份与恢复。本文给出了实现上述容错机制的算法:其一是及时发现故障的安全检测算法,其二是实现数据备份与恢复的可靠性保障算法。二者相辅相成,当安全检测算法对主Order节点的运行状态跟踪时,可靠性保障算法也在同步执行数据...
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主Order业务处理时间由上表可以看出，在系统工作的时间内，备用节点对主节点业
第三章算法设计与实验分析20本文将算法中的T值设置为3s，OrderExecTime(主Order节点处理业务时间)只要大于3s，则就认为主Order节点处理负载过高，发生故障。于是在实验过程中，对备用Order节点检测到的OrderExecTime的时间进行了统计：图3-3主Order业务处理时间由上表可以看出，在系统工作的时间内，备用Order节点对主Order节点业务处理时间进行了检测，且处理时间处于正常负载的范围内。对22组实验中每组交易数据在主Order端所产生的消息序列与区块数据量做了如下统计：图3-4交易数据产生的序列和区块数量在每组实验中本文还在模拟了病毒的恶意攻击，对于主Order节点正常情况下与被恶意攻击情况下的CPU使用率、网络速度、是否存在/usr/src/.poop目录、是否存在/sbin/asp文件和本地端口27374是否被打开做了统计：
第三章算法设计与实验分析22图3-5备用Order检测到故障的反应时间在检测出故障之后，通知系统，并得到系统的允许，此过程的时间消耗如下：图3-6系统响应时间整个安全检测算法都是备用Order节点针对主Order节点病毒攻击的检测，但在实际环境中，备用Order节点也会遭到病毒攻击，而备用Order节点的运行状态则是系统对其进行探测，备用Order节点未在规定时间内对系统做出回应，则系统会通过共识算法重新选举新的备用Order节点来替换其工作。3.5数据同步备份算法与实验设计了数据同步备份算法，实现备用Order节点实时备份主Order节点的业务数据，具体执行过程见下图：
【参考文献】：
期刊论文
[1]优化可扩展的拜占庭容错共识算法[J]. 韩嗣诚,朱晓荣,张秀贤. 物联网学报. 2020(02)
[2]一种区块链实用拜占庭容错算法的改进[J]. 韩镇阳,宫宁生,任珈民. 计算机应用与软件. 2020(02)
[3]可应用于联盟链的拜占庭容错共识算法[J]. 王日宏,张立锋,徐泉清,周航. 计算机应用研究. 2020(11)
[4]基于LevelDB的二维数据二级索引实现[J]. 刘子豪,胡卉芪,徐瑞,周烜. 华东师范大学学报(自然科学版). 2019(05)
[5]区块链系统的数据存储与查询技术综述[J]. 王千阁,何蒲,聂铁铮,申德荣,于戈. 计算机科学. 2018(12)
[6]区块链的安全检测模型[J]. 叶聪聪,李国强,蔡鸿明,顾永跟. 软件学报. 2018(05)
[7]分布式内存数据库系统的容错管理[J]. 赵镇辉,黄承晟,周敏奇,周傲英. 华东师范大学学报(自然科学版). 2016(05)
[8]基于心跳超时机制的Hadoop实时容错技术[J]. 关国栋,滕飞,杨燕. 计算机应用. 2015(10)
[9]NoSQL系统的容错机制:原理与系统示例[J]. 孔超,钱卫宁,周傲英. 华东师范大学学报(自然科学版). 2014(05)
[10]一种副本复制和纠错码融合的云存储文件系统容错机制[J]. 杨东日,王颖,刘鹏. 清华大学学报(自然科学版). 2014(01)
博士论文
[1]基于软件体系结构的容错机制动态配置技术研究[D]. 李军国.北京大学 2009
硕士论文
[1]基于Hyperledger Fabric的区块链应用系统云服务化[D]. 史文斌.浙江大学 2018
[2]Rootkit检测与反检测技术的研究与实现[D]. 马松松.西安理工大学 2017
[3]大数据流式处理系统负载均衡与容错机制的研究[D]. 段泽源.华北电力大学 2017
[4]分布式图计算系统的容错机制研究[D]. 王彭.上海交通大学 2015
[5]分布式文件系统容错机制的研究与实现[D]. 许敏.电子科技大学 2012
本文编号：3300969
【文章来源】：北方工业大学北京市
【文章页数】：57 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
主Order业务处理时间由上表可以看出，在系统工作的时间内，备用节点对主节点业
第三章算法设计与实验分析20本文将算法中的T值设置为3s，OrderExecTime(主Order节点处理业务时间)只要大于3s，则就认为主Order节点处理负载过高，发生故障。于是在实验过程中，对备用Order节点检测到的OrderExecTime的时间进行了统计：图3-3主Order业务处理时间由上表可以看出，在系统工作的时间内，备用Order节点对主Order节点业务处理时间进行了检测，且处理时间处于正常负载的范围内。对22组实验中每组交易数据在主Order端所产生的消息序列与区块数据量做了如下统计：图3-4交易数据产生的序列和区块数量在每组实验中本文还在模拟了病毒的恶意攻击，对于主Order节点正常情况下与被恶意攻击情况下的CPU使用率、网络速度、是否存在/usr/src/.poop目录、是否存在/sbin/asp文件和本地端口27374是否被打开做了统计：
第三章算法设计与实验分析22图3-5备用Order检测到故障的反应时间在检测出故障之后，通知系统，并得到系统的允许，此过程的时间消耗如下：图3-6系统响应时间整个安全检测算法都是备用Order节点针对主Order节点病毒攻击的检测，但在实际环境中，备用Order节点也会遭到病毒攻击，而备用Order节点的运行状态则是系统对其进行探测，备用Order节点未在规定时间内对系统做出回应，则系统会通过共识算法重新选举新的备用Order节点来替换其工作。3.5数据同步备份算法与实验设计了数据同步备份算法，实现备用Order节点实时备份主Order节点的业务数据，具体执行过程见下图：
【参考文献】：
期刊论文
[1]优化可扩展的拜占庭容错共识算法[J]. 韩嗣诚,朱晓荣,张秀贤. 物联网学报. 2020(02)
[2]一种区块链实用拜占庭容错算法的改进[J]. 韩镇阳,宫宁生,任珈民. 计算机应用与软件. 2020(02)
[3]可应用于联盟链的拜占庭容错共识算法[J]. 王日宏,张立锋,徐泉清,周航. 计算机应用研究. 2020(11)
[4]基于LevelDB的二维数据二级索引实现[J]. 刘子豪,胡卉芪,徐瑞,周烜. 华东师范大学学报(自然科学版). 2019(05)
[5]区块链系统的数据存储与查询技术综述[J]. 王千阁,何蒲,聂铁铮,申德荣,于戈. 计算机科学. 2018(12)
[6]区块链的安全检测模型[J]. 叶聪聪,李国强,蔡鸿明,顾永跟. 软件学报. 2018(05)
[7]分布式内存数据库系统的容错管理[J]. 赵镇辉,黄承晟,周敏奇,周傲英. 华东师范大学学报(自然科学版). 2016(05)
[8]基于心跳超时机制的Hadoop实时容错技术[J]. 关国栋,滕飞,杨燕. 计算机应用. 2015(10)
[9]NoSQL系统的容错机制:原理与系统示例[J]. 孔超,钱卫宁,周傲英. 华东师范大学学报(自然科学版). 2014(05)
[10]一种副本复制和纠错码融合的云存储文件系统容错机制[J]. 杨东日,王颖,刘鹏. 清华大学学报(自然科学版). 2014(01)
博士论文
[1]基于软件体系结构的容错机制动态配置技术研究[D]. 李军国.北京大学 2009
硕士论文
[1]基于Hyperledger Fabric的区块链应用系统云服务化[D]. 史文斌.浙江大学 2018
[2]Rootkit检测与反检测技术的研究与实现[D]. 马松松.西安理工大学 2017
[3]大数据流式处理系统负载均衡与容错机制的研究[D]. 段泽源.华北电力大学 2017
[4]分布式图计算系统的容错机制研究[D]. 王彭.上海交通大学 2015
[5]分布式文件系统容错机制的研究与实现[D]. 许敏.电子科技大学 2012
本文编号：3300969
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shengwushengchang/3300969.html
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