基于UTXO模型的区块链交易算法的研究与实现

发布时间：2021-09-28 06:19

　　区块链技术的本质是去中心化的分布式账本,交易被交易发起者产生,经过P2P网络传播到其它节点,最终被挖矿节点存储到区块上。本文针对UTXO（Unspent Transaction Output,未花费的交易输出）模型的交易,详细介绍了交易发起者生成交易的过程以及挖矿节点选择交易的过程,在不改变交易结构的基础上,提出了一种创新的交易级别的区块扩容方法:减小交易的体积和在区块上存储更多的交易,即分别从交易发起者生成交易和挖矿节点生成区块的角度实现区块扩容,其中,交易的体积指的是交易数据所占的字节数。交易生成是根据所需支付金额来构造交易输入以及根据所需支付的对象构造交易输出的过程,本文改进了交易生成的数学模型,并通过减少交易输入数量和交易输出数量的方法来减小交易的体积。为一个交易接收者创建一个交易输出就能实现交易输出的数量最少,对于交易输入,本文使用贪心算法与遗传算法联合搜索数量最少但是金额总和最接近所需支付金额的交易输入。区块中用于存储交易的字节数是有上限的,减小交易的体积可以使一个区块容纳更多的交易进而实现区块扩容,此外,由于交易费的计算与交易的体积有关,减小交易的体积降低了交易费。挖矿节... 

【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：81 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２－１区块链技术架构??４??

输出，称为哈希值。哈希??算法独特的散列功能，能让相似的输入，得到的散列值却差别极大，被广泛应用??于Ｋ块链技术中［２９，３１］?＜？本文中后续涉及到的哈希算法均指ＳＨＡ（Ｓｅｃｕｒｅ?Ｈａｓｈ??Ａｌｇｏｒｉｔｈｍ）系列算法中的ＳＨＡ２５６算法［３２周。??默克尔树是一类基于哈希值的二叉树或者多叉树，它的叶子节点上的值通常??是数据块的哈希值，而父节点的值是该节点的所有子节点的组合结果的哈希值［３４］。??它是区块中的数据存储结构，其作甩是快速归纳和校验区块数据的完整性％。如??图２－５所示，默克尔树是自底向上进行构建，最常见的是比特币采用的二叉默克尔??树。其运算过程如下：首先将交易数据哈希化，然后将哈希值存储到相应的叶子??节点通过串联相邻叶子节点的哈希值然后进行两次哈希运算，得到这两个叶子??节点的父节点。不断进行这样的操作直到只剩下一个节点，该节点就是默克尔树??树根。默克尔树使得区块头只需包含根哈希值而不必封装所有底层数据，交易查??询非常方便，提高了区块链技术的运行效率和可扩展性。默克尔树结构如图２－５??所示。??默克尔树根??哈希?１２３４５６７８??１＾＾—????哈希１２３４?｜?｜哈希５?６?７８??｜哈希１２?Ｉ?｜哈希３４?Ｉ?｜哈希５６?Ｉ?哈希７?８??哈希１?哈希２?哈希３?哈希４?哈希５?哈希６?哈希７?哈希８??交易１?交易２?交易３?交易４?交易５?交易６?交易７?交易８??图２－５默克尔树??９??

模型６本节将介绍并对比ＵＴＸＯ模型和余额模型，阐明选择ＵＴＸＯ模型作为研??宄对象的原因《??ＵＴＸＯ模型是中本聪发明的交易模型，是比特币中所使用的交易模型。ＵＴＸＯ??模型将资金的转移表现为交易输入和交易输出，未花费的交易输出作为另外一笔??交易的交易输入。交易被分开成了交易输入和交易输出两个部分。交易的交易输??入消耗ＵＴＸＯ，表明交易的来源，而交易输出则产生新的ＵＴＸＯ，表明交易的目??的。一个ＵＴＸＯ不能作为多笔交易的交易输入，否则会产生双花［３７］。ＵＴＸＯ交易??模型如图２－６所示?????大小（字节）?名称?描述??４?ｖｅｒｓｉｏｎ?交易版本号??ｖａｒｉｎｔ?ｔｘｉｎｃｏｕｎｔ?交易输入数量??ｖ?ａｒｉｅｓ?ｔｘ＿ｉｎ?交易输入??ｖａｒｉｎｔ?ｔｘ＿ｏｕｔ＿ｃｏｕｎｔ?交易输出数量??ｖａｒｉｅｓ?ｔｘ＿ｏｕｔ?交易输出??４?ｌｏｃｋｔｉｍｅ?锁定时间??图２－６?ＵＴＸＯ交易模型??在图２－６中可以看到，每笔交易都含有的定长字段为：交易版本号、锁定时间ｓ??１０??

【参考文献】：
期刊论文
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硕士论文
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本文编号：3411394