异构计算在以太坊共识算法中的应用研究

发布时间：2023-04-04 11:20

　　随着21世纪虚拟货币的问世,区块链技术应运而生。区块链是一个去中心化的分布式数据库,数据库由一系列使用密码学方法生成的数据区块组成,这些数据区块包含有在一定时间内不能被篡改的数据信息。区块链所用到的技术包括分布式系统、共识算法、密码学、数据结构和编译原理。以太坊作为区块链技术的实现,提供了一个开源的拥有智能合约机制的公共区块链平台,具有去中心化、透明可信任的特点,其应用也逐渐从最初的金融行业发展到各行各业。近年来,以太坊共识算法的相关研究与半导体行业的不断发展,异构计算已被提出利用不同计算类型的计算资源相互协调工作从而实现最短的时间完成计算任务,正逐渐成为解决提升以太坊共识算法计算速度方案的热点话题。本文通过对以太坊共识算法基本原理的研究,设计一种基于Xilinx ZCU106平台的SoC FPGA异构系统。本文主要包括以下工作内容。(1)以太坊共识算法的分析。研究以太坊共识算法的背景、意义和国内外研究现状,对以太坊共识算法中的generate Cache算法、generate Dataset算法和hashimoto算法以及工作量证明函数SHA-3做了详细的分析并对整体流程做软件仿真与...

【文章页数】：91 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 区块链概述
        1.1.2 以太坊共识算法
        1.1.3 SoC FPGA异构计算系统
    1.2 国内外研究现状及发展趋势
        1.2.1 区块链共识算法的研究现状
        1.2.2 以太坊共识算法SHA-3算法的研究现状
    1.3 研究的主要内容
    1.4 论文的结构安排
第2章 以太坊相关技术研究
    2.1 以太坊的相关概念
        2.1.1 以太坊的系统架构
        2.1.2 区块
    2.2 以太坊共识算法基本流程
    2.3 以太坊共识算法软件实现架构
        2.3.1 generate Cache算法
        2.3.2 generate Dataset算法
        2.3.3 hashimoto算法
    2.4 SHA-3算法
        2.4.1 海绵结构
        2.4.2 SHA-3迭代函数f
    2.5 本章小结
第3章 以太坊共识算法的异构系统设计与实现
    3.1 软硬件平台介绍
        3.1.1 软件平台介绍
        3.1.2 硬件平台介绍
    3.2 SoC FPGA异构系统实现的整体框架
        3.2.1 SoC FPGA异构系统的顶层模块设计
        3.2.2 Block Design模块搭建
        3.2.3 AXI4-Lite协议
        3.2.4 寄存器配置
        3.2.5 DDR4配置
        3.2.6 流水线原理
    3.3 SHA-3算法模块设计
        3.3.1 Keccak-512 算法的核心架构
        3.3.2 Keccak-512 算法模块功能框图及信号列表
        3.3.3 Keccak-512 算法功能仿真
    3.4 generate Cache算法模块设计
        3.4.1 generate Cache算法模块功能框图及信号列表
        3.4.2 generate Cache算法功能仿真
    3.5 generate Dataset算法模块设计
        3.5.1 generate Dataset算法模块功能框图及信号列表
        3.5.2 generate Dataset算法功能仿真
    3.6 hashimoto算法模块设计
        3.6.1 hashimoto算法模块功能框图及信号列表
        3.6.2 hashimoto算法功能仿真
    3.7 本章小结
第4章 以太坊共识算法的性能分析及数据验证
    4.1 以太坊共识算法的异构系统测试平台搭建
    4.2 以太坊共识算法的异构系统测试平台搭建
    4.3 以太坊共识算法的异构系统运行结果验证及速度测试
    4.4 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 课题总结
    5.2 课题展望
参考文献
附录 A Block Design
附录 B Xilinx SDK测试代码
致谢
个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果



本文编号：3781987