适应节点差异的区块链分片间负载均衡研究

发布时间：2023-11-17 17:16

　　区块链技术凭借其去中心化的优势以及密码学支持对传统的信任体系发起挑战,改变了价值分享方式,促进了信息互联网向价值互联网转变。然而,目前的区块链技术尚有很多未解决问题。去中心化、安全性和可扩展性三者无法同时满足,因此被称为区块链的不可能三角。Bitcoin、Ethereum等公链在去中心化和安全性方面已经比较成熟,但是在可扩展性上一直难有实质性突破,因此目前区块链的基础设施无法满足大规模应用的要求。为此,研究人员提出了分片、DAG、状态通道、侧链等多种区块链扩容方案。其中,分片技术在不降低去中心化程度的情况下很好地解决了扩容问题,具有良好的应用前景。但是现阶段分片技术尚处于起步和探索阶段,仍有很多问题需要解决。例如,在区块链分片中,如果某个分片发生拥堵并产生大量的交易信息,就会造成各个分片负载不均衡,从而导致区块链系统交易吞吐量降低。而现有的分片方案通常是将节点随机分配到不同的分片中。这样的随机分配策略忽略了各个节点之间的性能差异,导致区块链中不同的分片之间的性能差异较大,如果某一个负载较大的分片的处理能力较差,就会产生拥堵,导致整个区块链系统交易吞吐量降低。在本文中,针对各个节点之间性...

【文章页数】：54 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 论文背景与意义
    1.2 研究现状
    1.3 论文主要工作
    1.4 论文的章节安排
2 相关理论技术概述
    2.1 区块链技术
        2.1.1 交易和区块
        2.1.2 共识机制
        2.1.3 数字签名和非对称加密
        2.1.4 Merkle树
        2.1.5 交易原理
    2.2 分片技术
        2.2.1 分片原理
        2.2.2 区块链分片类型
    2.3 负载均衡技术
        2.3.1 负载均衡的意义
        2.3.2 常用负载均衡算法
        2.3.3 负载信息评价指标
    2.4 本章小结
3 区块链分片间负载均衡的研究
    3.1 区块链交易分片分析
    3.2 单点过热问题
    3.3 区块链分片技术负载均衡分析
        3.3.1 现有区块链分片方案负载均衡问题分析
        3.3.2 与传统数据库负载均衡的对比
    3.4 现有区块链分片中节点分配方案分析
    3.5 节点性能差异对区块链分片交易吞吐量的影响
    3.6 本章小结
4 基于节点评级的多轮验证方案NRMRV设计
    4.1 方案总体设计
        4.1.1 方案分析
        4.1.2 方案设计
    4.2 节点评级机制
        4.2.1 节点评级原则
        4.2.2 节点评分计算
    4.3 多轮验证方案
        4.3.1 多轮的基本流程
        4.3.2 每轮负载的计算
        4.3.3 多轮轮数选择
        4.3.4 交易验证和区块生成
    4.4 节点分配策略
    4.5 本章小结
5 实验与结果分析
    5.1 实验环境
    5.2 实验设计
        5.2.1 实验条件
        5.2.2 实验方案
        5.2.3 实验参数设置
    5.3 实验结果及分析
        5.3.1 轮数实验
        5.3.2 交易吞吐量实验
        5.3.3 安全性实验
    5.4 本章小结
结论
参考文献
致谢
作者简历及攻读硕士学位期间的科研成果



本文编号：3864548