区块链存储优化方案研究

发布时间：2021-06-24 18:55

　　随着区块链技术的不断发展,其被应用到越来越多的商业环境中,例如可追溯系统、物联网和医疗等。在公有区块链中每个全节点都存储一个全局账本,并且节点存储的数据会随着时间的不断积累而一直增加。另外,最近很多研究也开始关注区块链的交易吞吐量,区块链系统的交易吞吐量的提升,势必会导致节点存储开销的快速增长。而且,越来越多应用数据上链的需求也为区块链数据增长提供了基础。因此,如何减少区块链中节点的存储开销是一个非常重要的问题。目前,减少区块链节点存储开销的方案主要有两种方式。1.改变现有的区块链系统架构。2.删除旧数据。改变现有区块链系统架构,将需要大多数节点的同意,这将面临系统硬分叉等安全风险。删除旧数据就是对区块链的历史数据采取直接删除方式,这样就造成了数据的丢失,也将失去区块链的可追溯特性。因此,如何在不重构现有区块链和不损失其可追溯性的前提下减少节点的存储开销是一个值得研究的问题。为了减少区块链节点的存储开销,本文提出了一种基于覆盖网分组和编码的方案,利用覆盖网的特性避免了重构现有的区块链系统,将加入覆盖网的节点进行分组管理并利用编码方案使组内节点只存储一部分数据达到减少节点存储的目的,同时... 

【文章来源】：广西师范大学广西壮族自治区

【文章页数】：52 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

区块结构图

广西师范大学硕士学位论文12图3.1总体方案模型简要描述方案过程如下：第0步（原始状态下）。在公有区块链网络中，每个节点都存储一个全局的账本数据。第1步。区块链网络中的节点自愿选择加入本方案的覆盖网络，为了便于节点的管理，将节点进行分组管理。第2步。加入分组内的节点依照网络编码方案将区块数据进行网络编码。第3步。编码后的数据片段将在每个组中分散存储，每个节点仅存储一部分编码片段从而达到减少存储的目的。在如比特币的公有区块链系统中，每个节点都存储一个完整的账本数据（全部区块数据）。在本方案中，仅对旧的账本数据进行编码处理。例如在比特币中，需要累积生成6个新的区块后交易数据才被确认。也就是说在累积生成6个新的区块之前，交易数据有可能被改变。由于被确认过的交易数据区块，将几乎不可能被更改。因此，在本方案对数据进行处理时，仅对累积生成6个区块确认之后的区块数据进行编码。由于在比特币系统中都存储了一个UTXO的副本用于交易数据的验证，因此对旧的历史账本数据进行编码处理并不会影响新交易的验证。3.2方案模型分析3.2.1问题分析及解决思路如方案模型概述，本方案在避免重构系统和不丢失系统可追溯性前提减少节点的存储开销。因此，本方案需要在不重构系统、不丢失系统可追溯的思路下进行节点存储的减少。

组成员IP列表。并向组内值班节点发送该节点断开链接的信号，值班节点进行询问验证，如果证实节点故意断开链接，将向组内节点广播此情况，组内其他节点将分别询问验证。一般不提供不向对等节点提供数据的节点仅存储少量的数据或者不存储数据，当对等节点向其询问获取数据时，其将会被其他节点识别出其恶意行为。2.识别虚假数据。值班节点在编码后，将对编码的片段进行哈希，形成一个Merkle树结构的哈希值，并将其广播给组中的所有节点。当需要解码时，节点可以根据Merkle树对得到的编码片段进行验证，可以快速识别出污染源。如图4.1所示，生成八个编码片段的Merkle哈希树的示意图。图4.1编码片段生成Merkle哈希树的示意图

【参考文献】：
期刊论文
[1]互联网中网络时延与物理距离关联性分析[J]. 焦程波,郑辉,黄宇.  电子科技大学学报. 2012(05)



本文编号：3247651