基于信誉机制的区块链共识研究

发布时间：2022-01-16 18:46

　　区块链作为数字货币的技术支撑,具有去中心化、减信任、防篡改的特性,其采用密码学、分布式和博弈论等相关技术,解决中心化公司的高成本、低效率和数据所有权被垄断的问题。区块链技术作为核心技术自主创新的重要突破口,在金融、征信、供应链等多领域具有广阔应用前景。但目前区块链系统在效率、安全性等方面还亟待改进,远远无法满足大部分应用场景的需求。共识算法是区块链的核心,对系统的安全性和效率性具有重大影响。在此背景下,本文提出将信誉体系融入已有共识算法中,促进系统共识进入良性循环,提高系统的安全性。基于传统公有链的特点,本文提出一种基于链式的信誉共识算法Po XR（Proofof-X-Reputation）。该算法通过信誉奖惩和信誉挖矿两个方法促使区块链系统快速、安全地达成共识。信誉奖惩方法对节点的信誉值进行结算,行为良好的节点会获得信誉奖励;信誉挖矿方法对共识节点提出了信誉要求,信誉值大的节点更容易生产区块。实验结果表明,Po XR共识算法在安全性方面具有一定优势,对51%攻击的抗性增强。基于联盟链的特点,本文提出一种基于BFT的信誉共识算法XR-BFT（XReputation Byzantine ... 

【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】：74 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

区块链块链结构

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文2.1.2区块链技术架构区块链发展至今，区块链项目层出不穷，但其底层技术架构都大致相同，袁勇等人[25]详细介绍了区块链的技术原理，并展示出区块链分层架构，如图2-2所示。模型分为六层：（1）数据层数据层使用密码学相关技术将交易数据封装成区块，使用链式结构存储，同时使用一种基于MPT的结构存储状态数据。（2）网络层网络层采用P2P网络实现节点发现、节点连接和节点交互等功能。(3）共识层共识层主要作用是封装共识算法，提供各节点间数据强一致的保证。(4）激励层激励层将经济因素集成到区块链系统中，运用博弈论知识激励网络中节点做出正确的行为，维护系统安全稳定。（5）合约层合约层通过智能合约和编码虚拟机实现了区块链可编程的特性。图2-2区块链分层架构-8-

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文一半以上的算力才能成功分叉出一条恶意链。比特币是最先使用PoW算法的应用，其“挖矿”流程如图2-3所示。当矿工想构造一个新区块时，首先要从交易内存池中选出一定量的交易，和coinbase交易（挖矿的系统代币奖励）组在一起作为区块交易列表并构造Merkle树。当一切准备完成后，矿工需要依据自己的新区块寻找一个有效的nonce值，具体的计算流程如图2-4所示。当找到一个有效的nonce值后，一个有效的区块便构造完成，随后矿工广播自己的区块，其他共识节点收到这个区块后，依据区块中的nonce值快速验证该区块是否有效，若有效则会添加到自己的本地链上。Ethash是以太坊1.0实现的PoW共识算法，该算法的计算流程如下：（1）构造产生一个seed，通过遍历区块头为每个区块计算出。（2）根据这个种子seed，产生16MB大小的缓存cache，轻客户端存储这个缓存。（3）在缓存cache生成一个基于DAG的数据集合，完整客户端和记账节点存图2-3比特币挖矿流程-10-

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种改进的区块链共识机制的研究与实现[J]. 张永,李晓辉.  电子设计工程. 2018(01)
[2]区块链技术综述[J]. 沈鑫,裴庆祺,刘雪峰.  网络与信息安全学报. 2016(11)
[3]区块链技术发展现状与展望[J]. 袁勇,王飞跃.  自动化学报. 2016(04)
[4]区块链国内外发展快速扫描[J]. 唐文剑.  金融电子化. 2016(03)



本文编号：3593225