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一种结合信任的多验证者DAG共识协议 被引量:1
1
作者 顾彬 黄建华 +2 位作者 宁宇豪 张文韬 宫在为 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2024年第5期1163-1172,共10页
共识协议是区块链系统中的关键,决定着系统的性能与安全性.针对现有共识协议暴露出的扩展性、吞吐量、参与门槛等问题及DAG区块链在区块选择方面的缺陷,提出一种结合信任的多验证者DAG共识协议TMVDP.首先,提出了基于多验证者的DAG结构,... 共识协议是区块链系统中的关键,决定着系统的性能与安全性.针对现有共识协议暴露出的扩展性、吞吐量、参与门槛等问题及DAG区块链在区块选择方面的缺陷,提出一种结合信任的多验证者DAG共识协议TMVDP.首先,提出了基于多验证者的DAG结构,多个验证节点共同负责数据验证,从而提高系统性能与可扩展性,同时降低对普通节点的性能需求.其次,提出了DAG结构中的区块信任度机制.通过赋予区块相应的信任度,调整不同情况下区块被引用的概率,从而解决了孤块问题,保证网络的高吞吐量与安全性.最后,针对账本构建四叉树索引,有效避免DAG结构中数据量过大带来的检索困难问题.实验结果表明TMVDP协议在保证系统安全性的前提下提高了共识效率与吞吐量,加快了区块查询速度,扩展性良好. 展开更多
关键词 区块链 共识协议 有向无环图 信誉机制 索引结构
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异步共识协议研究综述
2
作者 张凌越 张宗洋 +2 位作者 周游 王卓 刘建伟 《密码学报(中英文)》 CSCD 北大核心 2024年第4期740-770,共31页
共识协议作为区块链的底层核心技术,近年来受到研究者们的广泛关注并取得了大量研究成果.异步共识协议是一种不依赖于任何时间假设的经典分布式共识协议,本文从设计原理、性能表现和安全特性等角度对现有的异步共识协议进行研究.首先,... 共识协议作为区块链的底层核心技术,近年来受到研究者们的广泛关注并取得了大量研究成果.异步共识协议是一种不依赖于任何时间假设的经典分布式共识协议,本文从设计原理、性能表现和安全特性等角度对现有的异步共识协议进行研究.首先,根据功能分类总结了异步共识协议的主要构造原语,深入分析了各类共识原语中典型协议的设计原理.其次,针对各类共识原语,辩证分析了典型协议的性能表现,探讨其安全特性及存在问题.最后,总结了异步共识协议在安全、性能、功能等层面的研究热点和发展方向. 展开更多
关键词 区块链 异步共识协议 分布式系统 拜占庭容错
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区块链共识协议综述 被引量:82
3
作者 夏清 窦文生 +3 位作者 郭凯文 梁赓 左春 张凤军 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第2期277-299,共23页
共识协议作为区块链的核心技术,近年来已经得到学术界和产业界的广泛重视,并取得了一系列研究成果.当前,关于共识协议的综述研究一般将共识协议作为整体进行比较分析,缺乏对共识协议中主要步骤的解耦与比较.将共识协议分为出块节点选举... 共识协议作为区块链的核心技术,近年来已经得到学术界和产业界的广泛重视,并取得了一系列研究成果.当前,关于共识协议的综述研究一般将共识协议作为整体进行比较分析,缺乏对共识协议中主要步骤的解耦与比较.将共识协议分为出块节点选举和主链共识两个主要步骤,并针对每个步骤进行协议间的分析比较.在出块节点选举部分,主要讨论工作量证明和权益证明,分析其中存在的问题以及相应解决方案的分类比较.在主链共识部分,针对概率性共识和确定性共识,总结其安全目标,并进行安全性分析比较.通过对区块链共识协议的系统梳理,最后总结共识协议的发展现状和发展趋势,以及未来的重要研究方向. 展开更多
关键词 区块链 共识协议 出块节点选举 主链共识 工作量证明
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一种基于双链模型的分区共识协议 被引量:3
4
作者 黄建华 黄雪茹 +1 位作者 季钰翔 唐瑞琮 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2021年第2期356-362,共7页
针对目前分区模型中区块链的存储容量不能随着分区的增加而同步扩展以及分区算法存在的安全性问题,提出一种基于双链模型的分区共识协议(dual blockchain-based sharding consensus protocol,DB-SCP)。首先通过基于哈希链和交易链的双... 针对目前分区模型中区块链的存储容量不能随着分区的增加而同步扩展以及分区算法存在的安全性问题,提出一种基于双链模型的分区共识协议(dual blockchain-based sharding consensus protocol,DB-SCP)。首先通过基于哈希链和交易链的双链分区存储模型来设计验证信息共享机制和交易差异化存储机制,实现了区块链的存储容量随分区的增多而同步增加;其次,采用基于节点投票份额的分区方法将节点权益拆分到不同的分区,有效防止了分区中权益过多节点的出现;最后采用VRF函数改进分区内共识算法,保证了验证者选取的随机性,且使用密钥演变技术保证了交易的前向安全性。安全性分析表明,基于投票份额的分区方式既稳定又安全,实验结果表明该协议有着良好的性能优势,存储容量较传统区块链模型提升了30%~70%。 展开更多
关键词 区块链 分区 共识协议 双链模型
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一种基于QKD的多方拜占庭共识协议
5
作者 谢四江 程安东 公鹏飞 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2023年第8期41-51,共11页
经典拜占庭共识协议使用的数字签名在量子计算的攻击下暴露出了脆弱性。现有的很多量子安全拜占庭共识协议使用量子纠缠等技术,建设成本高,难以普及推广,而使用量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)等较为成熟的无纠缠量子技术... 经典拜占庭共识协议使用的数字签名在量子计算的攻击下暴露出了脆弱性。现有的很多量子安全拜占庭共识协议使用量子纠缠等技术,建设成本高,难以普及推广,而使用量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)等较为成熟的无纠缠量子技术保障抗量子攻击更具实用性。因此,文章在无纠缠多方量子拜占庭协议基础上,通过加入公告板、改变共识流程和使用无条件安全的MAC等手段,提出一种基于QKD的多方拜占庭共识协议。该协议修复了无纠缠多方量子拜占庭协议的3个安全风险,减少了对QKD生成密钥的使用量,将共识目标由可检测拜占庭共识协议(Detectable Byzantine Agreement,DBA)提升到拜占庭共识协议(Byzantine Agreement,BA),并保持了容忍任意多拜占庭节点的特点,在安全性、可扩展性和运行效率等方面均有提升。 展开更多
关键词 拜占庭共识协议 公告板 QKD 抗量子攻击
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PaxosStore中共识协议TPaxos的推导、规约与精化 被引量:3
6
作者 易星辰 魏恒峰 +2 位作者 黄宇 乔磊 吕建 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期2336-2361,共26页
PaxosStore是腾讯开发的高可用分布式存储系统,现已用于全面支持微信核心业务.PaxosStore实现了分布式共识协议Paxos的一种变体,称为TPaxos.TPaxos的新颖之处在于其“统一性”:为每个参与者维护统一的状态类型,并采用统一格式的消息进... PaxosStore是腾讯开发的高可用分布式存储系统,现已用于全面支持微信核心业务.PaxosStore实现了分布式共识协议Paxos的一种变体,称为TPaxos.TPaxos的新颖之处在于其“统一性”:为每个参与者维护统一的状态类型,并采用统一格式的消息进行通信.然而,这种设计方案也带来了TPaxos与Paxos之间的诸多差异,给理解TPaxos造成了障碍.其次,虽然腾讯开源了TPaxos协议的核心代码(包括伪代码与C++代码),但TPaxos仍缺少抽象而精确的形式化规约.最后,根据文献检索,TPaxos的正确性尚未经过必要的数学论证或者形式化工具的检验.针对这些情况,有3个主要贡献:首先,从经典的Paxos协议出发,论证如何逐步推导出TPaxos协议.基于这种推导,可以将TPaxos看作Paxos的一种自然变体,更易于理解.其次,给出了TPaxos协议的TLA+形式化规约.在开发规约的时候发现,TPaxos协议描述中存在至关重要但并未充分阐明的微妙之处:在消息处理阶段,参与者(作为接受者角色)是先作出“不再接受具有更小编号的提议”的承诺(promise),还是先接受(accept)提议?这导致了对TPaxos的两种不同理解,并促使提出TPaxos的一种变体,称为TPaxosAP.在TPaxosAP中,参与者先接受提议后作承诺.最后,使用精化(refinement)技术论证了TPaxos与TPaxosAP的正确性.特别地,由于已知的投票机制Voting不能完全描述TPaxosAP的行为,首先提出了适用于TPaxosAP的投票机制EagerVoting,然后建立了从TPaxosAP到EagerVoting以及从EagerVoting到Consensus的精化关系,并使用TLC模型检验工具验证了它们的正确性. 展开更多
关键词 Paxos PaxosStore 共识协议 TLA+ 精化关系 模型检验
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几种典型的认证Diffie-Hellman型密码共识协议的分析与比较 被引量:4
7
作者 孔晖 徐秋亮 郑志华 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2001年第18期72-74,共3页
文章讨论了几个目前较为受人关注的基于Diffie-Hellman问题的认证密钥共识协议,介绍了各协议的主要内容,对其在各种背景下的优缺点,包括有效性、安全性、方便性等进行了分析、评述和论证,并对它们进行了简单的比较。
关键词 Diffie-Hellman型密码共识协议 认证 密码学 通信协议
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一种基于权益代表的可扩展共识协议 被引量:4
8
作者 李忠诚 黄建华 +2 位作者 唐瑞琮 胡庆春 夏旭 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期51-64,共14页
区块链系统在去中心化、安全性和可扩展性达到动态平衡的难点在于高效共识机制的设计.为解决现有区块链系统中共识机制面临的安全与性能的瓶颈问题,提出了一种基于权益代表的可扩展共识协议(delegate-based scalable consensus protocol... 区块链系统在去中心化、安全性和可扩展性达到动态平衡的难点在于高效共识机制的设计.为解决现有区块链系统中共识机制面临的安全与性能的瓶颈问题,提出了一种基于权益代表的可扩展共识协议(delegate-based scalable consensus protocol, DSCP).首先,DSCP采用分区并行共识方式来构建高性能和可拓展的区块链,并通过代理机制生成全网认可的共识区块;其次,为了提高网络分区速度和分区内的共识性能,提出了基于可验证随机函数(verifiable random function, VRF)算法的网络节点快速分区机制,设计了基于投票的分区共识算法(voting-based consensus protocol, VCP);最后,提出了新的激励和押金机制,以增强DSCP协议的安全性.实验分析表明:与现有的区块链共识协议相比,DSCP有着良好的性能优势. 展开更多
关键词 区块链 性能 共识协议
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一种基于拜占庭容错的PoS共识协议形式化分析方法 被引量:2
9
作者 陈凯杰 熊焰 +1 位作者 黄文超 武建双 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2021年第8期35-42,共8页
区块链共识协议是一种确保区块链网络中不同节点的数据达成一致的重要机制,随着区块链应用的爆发性增长,针对区块链共识协议的攻击不断出现。文章提出一种基于拜占庭容错的PoS共识协议形式化分析方法,通过归纳建模共识节点整体状态迁移... 区块链共识协议是一种确保区块链网络中不同节点的数据达成一致的重要机制,随着区块链应用的爆发性增长,针对区块链共识协议的攻击不断出现。文章提出一种基于拜占庭容错的PoS共识协议形式化分析方法,通过归纳建模共识节点整体状态迁移解决协议模型状态空间爆炸问题,同时结合实际安全威胁形式化建模信道模型和攻击者模型,根据协议一致性要求形式化描述两大类安全属性并进行形式化验证。实验结果表明,该类协议具有拜占庭容错能力。最后,文章分析了针对0确认交易的双花攻击所需的条件,并提出防护方法。 展开更多
关键词 区块链共识协议 拜占庭容错 归纳建模 形式化分析
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一个基于椭圆曲线密码体制之上的密钥共识协议 被引量:1
10
作者 商建伟 张燕燕 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2002年第11期151-152,204,共3页
椭圆曲线上的公钥密码体制能够提供与其他公钥密码体制相同的安全性,而使用的密钥长度却要短得多。该文分析了几个基于椭圆曲线上的密钥共识协议,并提出了一个安全有效的三趟密钥共识协议。
关键词 椭圆曲线 密码体制 密钥共识协议 公钥密码体制
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共识协议的形式化验证研究现状与展望
11
作者 葛宁 贺俞凯 +2 位作者 翟树茂 李晓洲 张莉 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期4989-5007,共19页
分布式系统在计算环境中发挥重要的作用,其中的共识协议算法用于保证节点间行为的一致性.共识协议的设计错误可能导致系统运行故障,严重时可能对人员和环境造成灾难性的后果,因此保证共识协议设计的正确性非常重要.形式化验证能够严格... 分布式系统在计算环境中发挥重要的作用,其中的共识协议算法用于保证节点间行为的一致性.共识协议的设计错误可能导致系统运行故障,严重时可能对人员和环境造成灾难性的后果,因此保证共识协议设计的正确性非常重要.形式化验证能够严格证明设计模型中目标性质的正确性,适合用于验证共识协议.然而,随着分布式系统的规模增大,问题复杂度提升,使得分布式共识协议的形式化验证更为困难.采用什么方法对共识协议的设计进行形式化验证、如何提升验证规模,是共识协议形式化验证的重要研究问题.对目前采用形式化方法验证共识协议的研究工作进行调研,总结其中提出的重要建模方法和关键验证技术,并展望该领域未来有潜力的研究方向. 展开更多
关键词 共识协议 形式化验证 限界模型检测 定理证明 布尔表达式可满足性理论 可满足性模理论
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基于改进投票证明共识协议的车联网系统 被引量:1
12
作者 陈锦宇 刘兆伟 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第1期170-176,共7页
针对车联网(IoV)中信息传播效率及用户安全隐私的问题,提出了一种基于改进投票证明(PoV)共识协议的IoV系统。首先,根据IoV的实际需求,选择使用区块链技术来保障IoV基本的信息传播效率及用户安全;其次,为了进一步提高整个IoV系统的传播效... 针对车联网(IoV)中信息传播效率及用户安全隐私的问题,提出了一种基于改进投票证明(PoV)共识协议的IoV系统。首先,根据IoV的实际需求,选择使用区块链技术来保障IoV基本的信息传播效率及用户安全;其次,为了进一步提高整个IoV系统的传播效率,通过优化结构及算法的方式改进了传统的PoV共识协议;最后,为了保护IoV用户的安全隐私,设计了一种监督惩罚机制来保障系统的可靠性。该协议不依赖第三方中介,因而可以在保障共识效率的同时保护车辆及车主的相关隐私,更加贴近IoV的实际需求。理论分析和仿真实验表明,同传统的PoV共识协议相比,改进PoV共识协议的确认交易时长以及区块间隔时间均从0.25 min降低至0.2 min;而在共识协议的可靠性对比中,具有监督惩罚机制的改进共识协议的准确性比缺乏监督惩罚机制的改进共识协议提高了29.4%。实验结果表明,改进后的共识协议在IoV中具有较高的共识效率及安全性。 展开更多
关键词 区块链 车联网 投票证明共识协议 监督惩罚机制 隐私保护
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结合信誉跳跃一致性哈希的区块链分片协议
13
作者 宁宇豪 黄建华 +2 位作者 顾彬 张文韬 宫在为 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第16期276-287,共12页
区块链面临扩展性问题,目前主要的解决方法是采用分片技术提升交易的处理能力,但分片过后单个分片内节点数量降低,容易造成分片内中心化与拜占庭节点聚集,对网络的安全性产生危害。针对此问题,提出了一个结合信誉跳跃一致性哈希的区块... 区块链面临扩展性问题,目前主要的解决方法是采用分片技术提升交易的处理能力,但分片过后单个分片内节点数量降低,容易造成分片内中心化与拜占庭节点聚集,对网络的安全性产生危害。针对此问题,提出了一个结合信誉跳跃一致性哈希的区块链分片协议。设计了一种节点信誉等级模型,通过节点在网络中的行为赋予节点不同的信誉等级,降低拜占庭节点在网络中的话语权;提出了基于信誉的跳跃一致性哈希分片部分重构算法(reputation-based jump consistent hash sharding partial reconstruction,RJSPR),将信誉值作为节点进行分片重配置的重要考量,减少分片迁移的开销,并且有效提升分片后的网络安全性;提出了一种基于信誉的改进Raft共识算法(reputation-enhanced Raft,RERaft)用于片内共识,使其拥有一定程度的拜占庭容错能力。实验结果表明,RERaft算法在具备一定拜占庭容错能力的同时可以有效提升系统的共识效率,相比于常见的拜占庭容错算法,具有更好的可扩展性。 展开更多
关键词 区块链 分片技术 信誉机制 跳跃一致性哈希 共识协议
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CHB-Consensus:一种基于一致性哈希算法的区块链共识机制研究 被引量:9
14
作者 于雷 赵晓芳 +1 位作者 金岩 胡斌 《高技术通讯》 EI CAS 北大核心 2018年第9期771-783,共13页
区块链中的共识协议使得网络中相互不信任的节点对全网的交易状态达成一致的确认。当前的共识协议在"去中心化、安全性、能耗"3个方面存在矛盾,无法同步优化。针对该问题,本文基于一致性哈希算法,设计实现了全新的区块链共识... 区块链中的共识协议使得网络中相互不信任的节点对全网的交易状态达成一致的确认。当前的共识协议在"去中心化、安全性、能耗"3个方面存在矛盾,无法同步优化。针对该问题,本文基于一致性哈希算法,设计实现了全新的区块链共识协议,称为"CHB-Consensus"。该共识协议在"诚实"节点创建新区块时不耗费多余的"算力"资源,但是"恶意"节点进行新块创建攻击或"双花"攻击时需要耗费海量算力。"CHB-Consensus"形成的区块链网络与比特币系统基于同样的安全性假设,因此,"CHB-Consensus"节省了海量算力的同时没有牺牲去中心化和安全性的优势。本文分析了"CHB-Consensus"共识协议可能存在的攻击过程,并给出了严格但可调整的验证策略。"CHB-Consensus"共识过程引入了CA,CA数字证书只作为共识过程的准入凭证,CA对区块链网络及区块链数据结构不具有任何特殊的管理控制权限,但有交易隐私泄露的风险,这取决于CA的安全性和可信性。本文最后分析了"CHB-Consensus"的健壮性及对应不同网络环境的优化策略。 展开更多
关键词 区块链 共识协议 一致性哈希 低能耗 去中心化
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面向跨信任域互联网场景的拜占庭容错访问控制架构
15
作者 韩将 张振峰 +2 位作者 刘雨果 胡可欣 何双羽 《软件学报》 北大核心 2025年第9期4223-4240,共18页
工业界现用的访问权限控制技术愈来愈难以应对广域互联网场景下部署的分布式系统的访问控制问题,特别是跨多个信任域部署的大型信息系统在地理分布上不断分散化,造成防护弱点不断增加.基于共识的访问控制策略共享技术能够使跨信任域部... 工业界现用的访问权限控制技术愈来愈难以应对广域互联网场景下部署的分布式系统的访问控制问题,特别是跨多个信任域部署的大型信息系统在地理分布上不断分散化,造成防护弱点不断增加.基于共识的访问控制策略共享技术能够使跨信任域部署的访问控制节点安全快速地达成一致决策.首先提出面向多节点的基于共识的访问权限控制模型,提出强安全高性能的访问控制引擎共识算法Super-Dumbo.该算法突破Dumbo2共识协议的性能瓶颈,优化消息广播、随机掷币、共识算法设计等关键步骤的设计,减少数字签名验证等计算开销、有效提升带宽利用率,从而在吞吐量和延迟时间等性能方面取得大幅提升,满足CBAC访问控制模型对底层共识算法低延迟、大吞吐量的性能要求. 展开更多
关键词 分布式访问控制 拜占庭容错 异步共识协议 基于共识的访问控制
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区块链边缘节点安全架构P-Dledger
16
作者 王迪 《计算机应用》 北大核心 2025年第8期2630-2636,共7页
针对区块链边缘节点的部署环境开放、安全措施薄弱、易受到安全攻击,以及计算和网络资源不足等问题,提出一种基于可信执行环境(TEE)的区块链安全架构P-Dledger。该架构通过构建两阶段的信任链,在满足软件便捷迭代的基础上,确保加载部件... 针对区块链边缘节点的部署环境开放、安全措施薄弱、易受到安全攻击,以及计算和网络资源不足等问题,提出一种基于可信执行环境(TEE)的区块链安全架构P-Dledger。该架构通过构建两阶段的信任链,在满足软件便捷迭代的基础上,确保加载部件的可信;通过实现智能合约可信执行框架以及基于串行外设接口或非门存储器(SPI NOR Flash)的数据可信存储,保证智能合约的可信计算与数据的可信存储;同时,为共识提案赋予单调递增的唯一标识,限制拜占庭节点的行为。实验与分析结果表明:所提架构确保了加载主体、账本数据与执行过程的安全可信;当网络延时大于60 ms或节点数大于8时,P-Dledger比采用拜占庭容错(PBFT)算法的区块链系统的吞吐量更高,且随着网络延时与节点数的增加,P-Dledger性能表现更稳定。 展开更多
关键词 区块链 边缘节点 可信执行环境 共识协议 拜占庭故障
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基于信誉的区块链分片共识方案 被引量:13
17
作者 王梦楠 黄建华 +1 位作者 邵兴辉 麦勇 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第10期297-309,共13页
分片是一种解决区块链扩容问题的技术,但是分片可能会导致恶意节点更容易集中在单个分片内,从而阻碍整个系统的安全运行。文中提出了一种基于信誉的区块链分片共识协议,通过建立信誉机制来衡量节点行为,促使节点遵循协议,并通过基于信... 分片是一种解决区块链扩容问题的技术,但是分片可能会导致恶意节点更容易集中在单个分片内,从而阻碍整个系统的安全运行。文中提出了一种基于信誉的区块链分片共识协议,通过建立信誉机制来衡量节点行为,促使节点遵循协议,并通过基于信誉等级的分片方法来减小各分片节点信誉等级分布的差异,防止恶意节点集中在单一分片进行作恶。提出一种验证链和记录链相结合的双链模型,该模型通过交易信息的差异化存储,在扩展区块链存储容量的同时提高了区块链的安全性。将投票份额与节点信誉相关联,同时差异化节点承诺,提出了基于信誉的快速拜占庭容错共识算法,使诚实节点更快达成共识,并减小恶意节点的影响。安全性分析表明,RCBSP能够保证分片内节点分布的合理性和共识过程的安全性,防止双花攻击、无利害关系攻击。实验结果表明,RBSCP在保证安全性的前提下,能够做到低分区时延、低共识时延和高吞吐量。 展开更多
关键词 区块链 分片 信誉机制 双链模型 共识协议
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基于信任委托的区块链分层共识优化 被引量:10
18
作者 段靓 吕鑫 刘凡 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2020年第10期120-130,136,共12页
联盟链是政府和企业构建行业应用首选的区块链方案,但其核心共识协议实用拜占庭容错(PBFT)机制存在扩展性问题。采用分片技术和代理人节点可以有效降低共识消息复杂度,其中代理人在选举方式、改进和干预协议过程等是当前的主要研究方向... 联盟链是政府和企业构建行业应用首选的区块链方案,但其核心共识协议实用拜占庭容错(PBFT)机制存在扩展性问题。采用分片技术和代理人节点可以有效降低共识消息复杂度,其中代理人在选举方式、改进和干预协议过程等是当前的主要研究方向。基于此,提出一种分层共识优化机制TDH-PBFT,将共识节点划分为互相独立的组,对组内节点间共识过程的行为进行评价得到节点信任度,根据信任度选举出委托代理人参与局部和全局共识,并证明TDH-PBFT共识机制的完备性。实验结果表明,当节点数量增大时,该算法可以有效减少共识时间,提升系统吞吐量,保障共识服务质量。 展开更多
关键词 区块链 共识协议 实用拜占庭容错机制 分层共识 联盟链
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支持乱序执行的Raft协议 被引量:3
19
作者 谷晓松 魏恒峰 +1 位作者 乔磊 黄宇 《软件学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第6期1748-1778,共31页
PolarFS是阿里巴巴开发的分布式文件系统,它实现了分布式共识协议Raft的一种变体,称为ParallelRaft.ParallelRaft突破了Raft中顺序提交、顺序执行的限制,允许状态机乱序执行用户命令.然而文献表明:ParallelRaft并未开源,仅有简短的文字... PolarFS是阿里巴巴开发的分布式文件系统,它实现了分布式共识协议Raft的一种变体,称为ParallelRaft.ParallelRaft突破了Raft中顺序提交、顺序执行的限制,允许状态机乱序执行用户命令.然而文献表明:ParallelRaft并未开源,仅有简短的文字描述,更缺乏严格的形式化规约.更进一步,它的正确性也尚未经过必要的数学论证或形式化检验.旨在为ParallelRaft提供严格的形式化规约并证明其正确性,主要贡献包括:首先,为了理清ParallelRaft与Raft之间的关系,提出了允许乱序提交、顺序执行的ParallelRaft-SE(sequential execution)协议,并建立了从ParallelRaft-SE到Multi-Paxos的精化关系;其次,现有的ParallelRaft描述忽略了可能会违反状态一致性的"幽灵日志"问题,因此在ParallelRaft-SE的基础上提出了ParallelRaft-CE(concurrent execution)协议.ParallelRaft-CE限制了ParallelRaft-SE在乱序提交阶段的并行度,避免了"幽灵日志"问题,支持乱序执行,并保证乱序执行下的状态机一致性.证明了ParallelRaft-CE的正确性.最后,使用TLA+给出了ParallelRaft-SE和ParallelRaft-CE的形式化规约,并对协议参与者数量较小的情形,使用TLC模型检验与模拟测试工具验证了从ParallelRaft-SE到Multi-Paxos的精化关系以及ParallelRaft-CE的正确性. 展开更多
关键词 RAFT ParallelRaft Multi-Paxos 共识协议 TLA+ 精化关系 模型检验
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基于分片区块链的车联网数据共享方案 被引量:4
20
作者 陈骁 黄牧鸿 +3 位作者 田一凡 王岩 曹晟 张小松 《计算机研究与发展》 EI CSCD 北大核心 2024年第9期2246-2260,共15页
高效安全的数据共享对于智能车联网的深度应用至关重要,在相互不信任的车辆之间实现可信的数据共享成为当前研究的热点.区块链技术以其防篡改、可追溯等特点,成为支撑智能车联网数据共享流通的主要途径之一.现有基于区块链的车联网数据... 高效安全的数据共享对于智能车联网的深度应用至关重要,在相互不信任的车辆之间实现可信的数据共享成为当前研究的热点.区块链技术以其防篡改、可追溯等特点,成为支撑智能车联网数据共享流通的主要途径之一.现有基于区块链的车联网数据共享方案,存在吞吐量小、安全性低等不足.引入区块链分片方法,提出基于机器学习的分片算法,将地理位置相近的路侧单元(road side unit,RSU)划分到同一分片,并迭代单个分片的数据共享最优负载,降低了片内通信延迟进而提高了吞吐量,平衡了不同分片之间的数据共享负载.为避免单个分片的贿赂攻击,提出了基于声誉的片内共识协议与监督人机制.选举具有高声誉的RSU参与片内共识过程,并动态计算RSU的最新声誉.设定声誉度高的RSU担任监督员,监督员可定期对不同分片产生的区块进行合法性验证.通过性能评估和安全性分析,证明方案有助于提升智能车联网数据共享的高效性和安全性. 展开更多
关键词 车联网 分片区块链 共识协议 监督人机制 数据共享
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