TSD-PBFT:基于信誉和标准差聚类的PBFT共识优化算法

1

作者 张丽 邓小鸿 +2 位作者 石亦燃 刘勇 刘力汇 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第3期677-686,共10页

针对实用拜占庭容错共识算法中存在缺少对恶意节点的惩罚机制、通信开销大、主节点选取安全性不足等问题,提出了一种基于信誉和标准差聚类的PBFT共识优化算法TSD-PBFT,旨在提高共识效率和安全性。首先,建立节点动态和静态结合的信誉评... 针对实用拜占庭容错共识算法中存在缺少对恶意节点的惩罚机制、通信开销大、主节点选取安全性不足等问题,提出了一种基于信誉和标准差聚类的PBFT共识优化算法TSD-PBFT,旨在提高共识效率和安全性。首先,建立节点动态和静态结合的信誉评估模型,通过实时监测节点投票数和参与度来动态评估节点行为,并剔除恶意节点来提高整体共识效率和可靠性,同时通过周期性地重置高信誉值节点的评分,防止单一节点或小团体长期主导共识过程;其次,提出基于信誉和标准差的聚类算法,引入标准差逐步选取密度高且信誉良好的节点作为聚类中心,避免局部最优解;同时采用改进的K-medoids聚类算法将节点分组并形成两层,实现分层共识来降低共识过程的通信开销;最后,优化主节点选取方式,由聚类中心节点投票产生主节点,通过赋予信誉高且标准差低的节点更高的投票权重来降低恶意节点担任主节点的概率,提高主节点选取的安全性和公正性。实验仿真结果表明,在相同的网络设置和节点数量条件下,与PBFT相比,TSD-PBFT算法平均吞吐量提高了72.1%,平均时延降低了50.2%。与现在类似PBFT改进算法相比,TSD-PBFT也具有明显的性能优势,能更好的适用于大规模联盟链场景。 展开更多

关键词 区块链 共识机制 实用拜占庭容错 信誉机制 标准差聚类

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基于信誉机制的改进PBFT共识算法 被引量：3

2

作者 李俊吉 张佳琦 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期1628-1634,共7页

针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerant,PBFT)通信开销大和缺乏奖惩机制的问题,提出一种基于信誉机制的改进PBFT共识算法RPBFT(reputed practical Byzantine fault tolerance)。首先,引入信誉机制对节点评分,... 针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerant,PBFT)通信开销大和缺乏奖惩机制的问题,提出一种基于信誉机制的改进PBFT共识算法RPBFT(reputed practical Byzantine fault tolerance)。首先,引入信誉机制对节点评分,将参与共识的节点分为收集器节点和普通共识节点,并对恶意节点进行惩罚。其次,收集器节点负责收集普通共识节点的投票消息,避免普通共识节点之间的通信,从而降低通信开销。最后,当普通共识节点中的拜占庭节点均无恶意行为时,通过增加收集所需的投票数量,减少一次投票收集过程,实现快速共识。实验结果表明,RPBFT能够有效地发现恶意节点并对其作出惩罚,同时具有更低的通信开销、平均共识时延以及更高的共识吞吐量。当节点总数为37时,与SBFT相比,RPBFT将平均共识时延降低25.2%以上,并将共识吞吐量提高39%以上。 展开更多

关键词 共识算法 信誉机制 实用拜占庭容错

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基于实用拜占庭容错算法的多能源交互主体共识机制 被引量：19

3

作者 王德文 王莉鑫 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第9期41-49,共9页

为充分利用可再生能源,实现局部消纳,多能源系统需要紧密融合与协同运行,形成有机整体。分析了能源供应侧、传输侧及需求侧三个层面多能源系统优化目标,指出了多能源系统协同优化中存在难以鉴别多元数据真伪及多能源主体信誉等问题。提... 为充分利用可再生能源,实现局部消纳,多能源系统需要紧密融合与协同运行,形成有机整体。分析了能源供应侧、传输侧及需求侧三个层面多能源系统优化目标,指出了多能源系统协同优化中存在难以鉴别多元数据真伪及多能源主体信誉等问题。提出了一种基于实用拜占庭容错(PBFT)算法的多能源交互主体共识方法,分别针对能源监管主体下和能源对等主体下的能源区块链网络,使多能源主体在不诚实和互不信任的情况下,均可达成有效共识。设计模拟了一个由多能源主体构成的区块链网络,实验测试结果表明,上述方法可保证多能源主体间的有效共识,多能源主体处理单请求的平均共识时间随着主体数量的增多而增加。另外,对共识吞吐量的测试结果表明,能源对等主体下的共识吞吐量大于能源监管主体下的共识吞吐量。 展开更多

关键词 多能源系统 协同优化 实用拜占庭容错 共识机制 区块链

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基于实用拜占庭容错的改进的多主节点共识机制 被引量：6

4

作者 任秀丽 张雷 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2022年第5期1500-1507,共8页

针对实用拜占庭容错(PBFT)共识协议通信复杂度高导致的共识效率低、单一主节点发生故障或存在拜占庭行为时会导致共识过程停止的问题,提出了改进的多主节点实用拜占庭容错(IMPBFT)共识机制。首先,通过节点的共识轮数、存在拜占庭行为的... 针对实用拜占庭容错(PBFT)共识协议通信复杂度高导致的共识效率低、单一主节点发生故障或存在拜占庭行为时会导致共识过程停止的问题,提出了改进的多主节点实用拜占庭容错(IMPBFT)共识机制。首先,通过节点的共识轮数、存在拜占庭行为的共识轮数以及节点被赋予的优先值,计算出节点的有效共识轮数,再依据有效共识轮数的大小选出多个主节点。其次,对原共识机制进行改进,使所有节点利用改进的机制进行共识。最后,引入流水线来实现IMPBFT共识的并发执行。在进行流水线操作时,不同轮共识的多阶段消息统一签名,并且不再使用固定周期来控制流水线。理论研究和实验结果表明,IMPBFT的多主节点结构相较单一主节点的共识结构更加安全稳定;与平方级通信量的PBFT和信用委托拜占庭容错(CDBFT)共识相比,IMPBFT将通信量降至线性级;在交易吞吐量、扩展性和交易时延方面,IMPBFT的性能要优于PBFT和CDBFT;使用“多阶段消息统一签名、无固定周期”流水线的IMPBFT,比未使用流水线的IMPBFT在交易吞吐量上提高了75.2%。 展开更多

关键词 区块链 联盟链 共识机制 实用拜占庭容错 流水线

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面向工业物联网的区块链高效拜占庭容错共识算法 被引量：2

5

作者 李凤岐 宋晴晴 +4 位作者 徐辉 杜学峰 高嘉隆 佟宁 王德广 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第5期165-177,共13页

鉴于工业物联网多样性终端存在作恶风险,为满足共识过程中对高效率和安全可容错的需求,提出了基于信誉积分与双层动态的实用拜占庭容错(CD-PBFT)高效共识算法。信誉积分模型确保良好节点参与共识,移除故障节点;双层架构实现交易验证和... 鉴于工业物联网多样性终端存在作恶风险,为满足共识过程中对高效率和安全可容错的需求,提出了基于信誉积分与双层动态的实用拜占庭容错(CD-PBFT)高效共识算法。信誉积分模型确保良好节点参与共识,移除故障节点;双层架构实现交易验证和读写操作的并行;自适应主节点算法随机选取信誉值高节点作为主节点并确保其安全性。实验结果表明,CD-PBFT在保持安全性与活性的基础上,相较于PBFT,网络交易时延平均降低34.8%,吞吐量平均提高25.2%,实现了对效率与安全容错性的双重要求。 展开更多

关键词 工业物联网 信誉积分模型 双层动态 实用拜占庭容错 共识算法

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基于Raft算法改进的实用拜占庭容错共识算法 被引量：14

6

作者 王谨东 李强 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期122-129,共8页

针对应用于联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法可扩展性不足、通信开销大等问题,提出了一种基于Raft算法改进的实用拜占庭容错共识算法K-RPBFT。首先,将区块链分片,使用K-medoids聚类算法将所有节点划分为多个节点簇,每个节点簇构成... 针对应用于联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法可扩展性不足、通信开销大等问题,提出了一种基于Raft算法改进的实用拜占庭容错共识算法K-RPBFT。首先,将区块链分片,使用K-medoids聚类算法将所有节点划分为多个节点簇,每个节点簇构成一个分片,从而将全局共识改进为分层次的多中心共识;然后,每个分片的聚类中心节点之间使用PBFT算法进行共识,而在分片内部使用基于监督节点改进的Raft算法进行共识。K-RPBFT算法的片内监督机制赋予了Raft算法一定的拜占庭容错能力,并提升了算法的安全性。实验分析表明,相较于PBFT算法,K-RPBFT算法在具备拜占庭容错能力的同时能够大幅降低共识的通信开销与共识时延,提升共识效率与吞吐量,并且具有良好的可扩展性与动态性,使联盟链能够应用于更广泛的场景中。 展开更多

关键词 区块链 共识算法 实用拜占庭容错 Raft算法 K中心点聚类算法

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基于树形拓扑网络的实用拜占庭容错共识算法 被引量：14

7

作者 包振山 王凯旋 张文博 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第1期34-50,共17页

实用拜占庭容错算法在节点数量较多的广域网环境下存在性能瓶颈.为提高该算法的可扩展性,基于树形拓扑网络将全网范围共识拆分为若干子网范围共识;同时引入信誉模型以降低错误节点在共识过程中的影响力,提高系统的安全性、容错性与可靠... 实用拜占庭容错算法在节点数量较多的广域网环境下存在性能瓶颈.为提高该算法的可扩展性,基于树形拓扑网络将全网范围共识拆分为若干子网范围共识;同时引入信誉模型以降低错误节点在共识过程中的影响力,提高系统的安全性、容错性与可靠性.实验结果表明:所提算法的性能明显优于原有算法,表现出良好的可扩展性,可用于大规模许可链系统. 展开更多

关键词 许可链 共识算法 实用拜占庭容错 树形拓扑网络 信誉模型

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S-Raft:一种增强拜占庭和崩溃容错的Raft算法 被引量：1

8

作者 王壮 徐成 +2 位作者 代松银 刘宏哲 李学伟 《计算机应用研究》 北大核心 2025年第3期687-692,共6页

传统的Raft共识算法在私有链中因其简洁和崩溃容错而得到广泛应用,但无法解决拜占庭节点恶意行为导致的诸多问题。在深入分析现有研究成果的基础上,提出了一种基于Raft的增强拜占庭和崩溃容错的共识算法:S-Raft(Stability-Raft),以解决... 传统的Raft共识算法在私有链中因其简洁和崩溃容错而得到广泛应用,但无法解决拜占庭节点恶意行为导致的诸多问题。在深入分析现有研究成果的基础上,提出了一种基于Raft的增强拜占庭和崩溃容错的共识算法:S-Raft(Stability-Raft),以解决拜占庭节点在选举中伪造身份、投票分裂以及非法替换领导者等核心问题。引入故障心跳日志机制,通过广播故障信息阻止拜占庭节点获得多数选票;实施选举超时周期优化策略,以应对投票分裂问题;提出节点稳定性评估算法,结合连续性惩罚和时间衰减因子,准确评估节点稳定性,减少因频繁故障引发的通信冗余。实验结果显示,与Raft和PBFT等算法相比,S-Raft算法在拜占庭容错能力上取得了显著提升,同时保持了较高的吞吐量和较低的共识时延。因此,S-Raft算法具有良好的拜占庭和崩溃容错能力。 展开更多

关键词 RAFT pbft 共识算法 区块链 拜占庭

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面向物联网系统的改进PBFT共识机制

9

作者 顾鑫 戴欢 +2 位作者 唐毅 孙立 索梓翔 《计算机工程与设计》 北大核心 2024年第3期649-655,共7页

针对复杂网络环境中,基于传统PBFT共识算法的物联网系统存在恶意伪装设备和共识响应延迟高的问题,提出一种基于位置和时间的可信双层PBFT共识机制(credible-location-and-time-based Byzantine fault tolerant algorithm, CBFT)。根据... 针对复杂网络环境中,基于传统PBFT共识算法的物联网系统存在恶意伪装设备和共识响应延迟高的问题,提出一种基于位置和时间的可信双层PBFT共识机制(credible-location-and-time-based Byzantine fault tolerant algorithm, CBFT)。根据边缘服务器的位置信息对设备进行分组,使用GeoHash(geographical hash, GeoHash)协议创建设备的位置定时器,根据定时器的可信时间遴选出诚信设备;基于边缘服务器的信用值生成两层网络,并行开展共识,分解共识任务;引入基于Token的信用评价机制,激励边缘服务器规范共识行为。实验结果表明,改进的共识机制能够有效筛选出恶意设备,降低共识耗时并提高系统吞吐量。 展开更多

关键词 pbft共识算法 物联网 可信双层拜占庭容错算法 边缘服务器 位置定时器 信用评价机制 共识行为

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RBFT:基于Raft集群的拜占庭容错共识机制 被引量：44

10

作者 黄冬艳 李浪 +1 位作者 陈斌 王波 《通信学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期209-219,共11页

针对现有联盟链共识机制因可拓展性不足,无法在支持大规模网络的同时满足低时延、高吞吐量和安全性的问题,采用网络分片的思想,提出一种适用于联盟链的带有监督节点的两级共识机制——RBFT。首先对网络节点进行分组,组内采用改进的Raft... 针对现有联盟链共识机制因可拓展性不足,无法在支持大规模网络的同时满足低时延、高吞吐量和安全性的问题,采用网络分片的思想,提出一种适用于联盟链的带有监督节点的两级共识机制——RBFT。首先对网络节点进行分组,组内采用改进的Raft机制进行共识,然后由每个组内选出的领导者组成网络委员会,网络委员会内部采用PBFT机制进行共识。研究结果表明,在大规模网络环境下,相比PBFT和Raft,RBFT在具备拜占庭容错能力的同时可以保证高共识效率,因而具有更高的扩展性。 展开更多

关键词 联盟链 共识机制 网络分片 实用拜占庭容错 RAFT

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基于可验证随机函数和BLS签名的拜占庭容错共识算法 被引量：3

11

作者 白尚旺 马晓倩 +2 位作者 高改梅 刘春霞 党伟超 《广西师范大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2022年第3期194-201,共8页

实用拜占庭容错(PBFT)算法可以容忍网络存在不超过节点总数三分之一的拜占庭节点,常被作为联盟链的共识算法。针对PBFT存在主节点选取规则简单、通信复杂度较高等问题,提出一种基于可验证随机函数(VRF)和BLS签名的拜占庭容错(VBBFT)共... 实用拜占庭容错(PBFT)算法可以容忍网络存在不超过节点总数三分之一的拜占庭节点,常被作为联盟链的共识算法。针对PBFT存在主节点选取规则简单、通信复杂度较高等问题,提出一种基于可验证随机函数(VRF)和BLS签名的拜占庭容错(VBBFT)共识算法。在VBBFT共识算法,VRF在共识节点中选取主节点,主节点作为消息收集和发送的协调者,并将节点间的信息交互过程转化为BLS签名过程,降低了节点间的通信复杂度,并保证了节点间的信息交互是安全的。仿真实验结果表明,VBBFT共识算法与PBFT算法相比,交易吞吐率提高了62.3%,时延降低了12%。 展开更多

关键词 实用拜占庭容错 可验证随机函数 联盟链 BLS签名 共识算法

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一种面向区块链的优化PBFT共识算法 被引量：38

12

作者 方维维 王子岳 +2 位作者 宋慧丽 王云鹏 丁毅 《北京交通大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期58-64,共7页

区块链技术具有去中心化,数据不可篡改和数据透明等特点,使得该技术的应用领域不断扩展,但目前应用于区块链系统的共识算法存在着资源浪费和共识效率较低等问题,限制了区块链技术的发展.针对此问题,基于实用拜占庭容错算法(Practical By... 区块链技术具有去中心化,数据不可篡改和数据透明等特点,使得该技术的应用领域不断扩展,但目前应用于区块链系统的共识算法存在着资源浪费和共识效率较低等问题,限制了区块链技术的发展.针对此问题,基于实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT),算法的基本思想,提出了一种优化的共识算法.该算法引入积分机制,根据节点积分挑选参与共识的节点,以降低网络中的通信开销;在不存在拜占庭节点的情况下,优化PBFT算法的一致性协议;引入升降级机制,动态更新参与共识的节点集合,以保证算法在大部分时间内都执行优化一致性协议.实验结果表明:与PBFT算法相比,本文提出的共识算法将共识过程的时间复杂度从O(N^2)下降到O(N),有效降低了网络中的通信开销,平均时延从55ms降到37ms,平均吞吐量从342TPS提升到677TPS. 展开更多

关键词 区块链 共识算法 pbft 拜占庭错误

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实用拜占庭容错算法的改进研究 被引量：13

13

作者 唐宏 刘双 +2 位作者 酒英豪 贺雨萌 朱珊 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第9期144-150,共7页

针对实用拜占庭容错算法(PBFT)存在的通信复杂度高、主节点选取简单、对拜占庭节点缺乏惩罚机制的不足,提出了一种基于节点可靠性评估的改进拜占庭容错算法(reliability-based Byzantine fault tolerant algorithm,RB-PBFT),引入节点基... 针对实用拜占庭容错算法(PBFT)存在的通信复杂度高、主节点选取简单、对拜占庭节点缺乏惩罚机制的不足,提出了一种基于节点可靠性评估的改进拜占庭容错算法(reliability-based Byzantine fault tolerant algorithm,RB-PBFT),引入节点基础配置评分机制及信誉评分机制,得到各节点的可靠性评分,评估节点的可靠性并将各节点标记为诚实、故障、恶意三种不同信任状态。根据节点的可靠性评分选取主节点并组建共识群组参与共识,以减少参与共识过程的节点数目,降低通信复杂度,提高系统效率。根据节点的不同信任状态设置节点管控机制,对节点进行分类处理,解决缺乏恶意节点惩罚机制的问题。实验表明,RB-PBFT算法较于PBFT算法,在算法通信复杂度、安全性、公平性及容错性等方面均有一定提升。 展开更多

关键词 区块链 实用拜占庭容错共识算法 信誉模型 可靠性评估 信任状态

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联盟链中实用拜占庭容错算法的改进 被引量：9

14

作者 方燚飚 周创明 +3 位作者 李松 宋亚飞 高娜 刘唐 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2022年第3期135-142,共8页

针对实用拜占庭容错算法(PBFT)中存在的通信开销大、算法效率低等问题,结合联盟链特点,提出了一种改进的PBFT算法(score-PBFT,S-PBFT)。引入节点评分机制,将节点划分为共识节点、候选节点和预备节点三种类型,并根据节点行为对节点进行... 针对实用拜占庭容错算法(PBFT)中存在的通信开销大、算法效率低等问题,结合联盟链特点,提出了一种改进的PBFT算法(score-PBFT,S-PBFT)。引入节点评分机制,将节点划分为共识节点、候选节点和预备节点三种类型,并根据节点行为对节点进行动态调整,最大程度上保证共识节点的可靠性。改进了主节点的选举方式,以节点初始积分及其行为作为选举依据,来提高算法稳定性。优化一致性协议执行流程,减少共识过程参与节点数,降低算法复杂度,提高算法的效率。结果表明,相较于PBFT算法,S-PBFT算法在共识时延、通信开销、吞吐量和共识节点可靠性等方面均具有更好的性能。 展开更多

关键词 实用拜占庭容错算法 区块链 共识算法 联盟链

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一种基于信用的改进PBFT高效共识机制 被引量：27

15

作者 徐治理 封化民 刘飚 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2019年第9期2788-2791,共4页

基于联盟链的特点和要求,分析共识机制的协议性能和资源的使用,在实用拜占庭容错技术(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)的基础上,对共识过程中的协议进行了针对性的改进。新共识机制中,首先引入了信用评价,配合简化的一致性... 基于联盟链的特点和要求,分析共识机制的协议性能和资源的使用,在实用拜占庭容错技术(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)的基础上,对共识过程中的协议进行了针对性的改进。新共识机制中,首先引入了信用评价,配合简化的一致性协议促进系统进入良性循环;修改检查点协议,使节点能动态地加入、离开系统,提高系统灵活性。实验结果表明,新的共识机制能在长期运行中缩短交易确认时间、减少通信资源的使用、提高系统的效率。 展开更多

关键词 联盟链 共识机制 实用拜占庭容错算法

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检测型的联盟区块链共识算法d-PBFT 被引量：6

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作者 刘宇 朱朝阳 +2 位作者 李金泽 劳源基 覃团发 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2021年第3期756-762,共7页

联盟区块链通常都会采用严格的身份准入机制,但然而该机制不能完全保证联盟网络中不会混入拜占庭恶意节点,也不能担保现有的联盟成员节点一定不会被第三方敌手劫持利用。针对这类问题,提出了一种能够监控节点状态的检测型实用拜占庭容错... 联盟区块链通常都会采用严格的身份准入机制,但然而该机制不能完全保证联盟网络中不会混入拜占庭恶意节点,也不能担保现有的联盟成员节点一定不会被第三方敌手劫持利用。针对这类问题,提出了一种能够监控节点状态的检测型实用拜占庭容错(d-PBFT)共识算法。首先,选举主节点并校验主节点的其状态,以保证选举出来的主节点从未有过作恶历史;然后,经历"预准备—准备—提交"的共识三阶段过程,尝试来完成客户端提交的共识请求;最后,会根据三阶段完成的情况对主节点的状态进行评估,将有故障或作恶行为的主节点标记出来,并将作恶的主节点加入到隔离区等待处理。该算法在容忍一定数量拜占庭节点的基础上还能随时监控各个节点的状态,并对恶意节点能够进行隔离,从而降低恶意节点对整个联盟系统的不良影响。实验结果表明,采用d-PBFT算法的网络拥有较高的吞吐量和较低的共识时延,并且在联盟网络中有拜占庭节点的情况下相较原实用拜占庭容错(PBFT)算法的共识生成量提升了26.1%。d-PBFT算法不仅提高了联盟网络的健壮性,还进一步提升了网络的吞吐量。 展开更多

关键词 联盟区块链 拜占庭错误 节点监控 检测型实用拜占庭容错共识算法 吞吐量

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基于节点分组信誉模型的改进PBFT共识算法 被引量：10

17

作者 陈苏明 王冰 +3 位作者 陈玉全 邢涛 马宇辉 赵建立 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2023年第10期2916-2921,共6页

针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)中存在通信开销大、缺少奖惩机制、节点缺乏积极性的问题,提出了一种基于节点分组信誉模型的改进PBFT共识算法(grouping reputation practical Byzantine fault t... 针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)中存在通信开销大、缺少奖惩机制、节点缺乏积极性的问题,提出了一种基于节点分组信誉模型的改进PBFT共识算法(grouping reputation practical Byzantine fault tolerance,GR-PBFT)。首先,引入信誉奖惩机制来确保系统的安全性,再根据节点信誉进行分组以选取共识节点,解决信誉机制类共识算法产生节点信誉累计问题,降低系统中心化程度,提升了节点成为共识节点的积极性;然后,改进主节点的选举方式保证主节点的可靠性,并优化一致性协议执行流程,减少准备、确认与响应阶段的通信复杂度,提高了共识效率。仿真实验表明,GR-PBFT共识算法在共识时延、通信开销、吞吐量、安全性等方面比PBFT共识算法具有更好的性能。 展开更多

关键词 区块链 共识算法 节点分组 信誉奖惩机制 实用拜占庭容错共识算法(pbft)

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基于一致性哈希环多主节点的改进实用拜占庭容错算法 被引量：6

18

作者 卢丽 孙林夫 邹益胜 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期25-35,共11页

联盟链技术作为一种建立供需双方的可信交易的工具,促进了云制造平台的发展。实用拜占庭容错(PBFT)共识算法是联盟链最受欢迎的共识协议,得到了广泛的研究和应用,但是还存在节点较多导致PBFT算法扩展性较差、重播攻击降低了共识算法的... 联盟链技术作为一种建立供需双方的可信交易的工具,促进了云制造平台的发展。实用拜占庭容错(PBFT)共识算法是联盟链最受欢迎的共识协议,得到了广泛的研究和应用,但是还存在节点较多导致PBFT算法扩展性较差、重播攻击降低了共识算法的性能、网络结构静态难以维持高效的运行状态3个问题。为此,提出一种改进的实用拜占庭容错(IPBFT)算法。首先,通过优化主节点的选取方式将单个主节点扩展为多个主节点,使得多个主节点在一致性哈希环的桶中实现数据均匀分布和任务均匀调度;然后,通过多线程并行执行共识算法以最大程度地减少时延并提高算法的吞吐量,从而提高了算法的可扩展性;其次,在重播攻击算法中通过定期旋转桶来分配正确的主节点,然后通过分配的主节点来接收客户端的请求,以防止客户端的重播攻击;最后,设计了一套节点移除机制来加入可靠的节点或者移除拜占庭节点,减少视图切换操作,从而使系统维持较高的运行状态。实验结果表明,IPBFT明显优于PBFT共识算法,很好地解决了以上3个问题。 展开更多

关键词 一致性哈希环 主节点 实用拜占庭容错 共识算法 联盟链

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一种可应用于联盟链的拜占庭容错混合共识机制 被引量：5

19

作者 周炜 袁晓伟 +5 位作者 魏志强 翟翌立 王超 杜丙瑜 朱文印 王金龙 《中国海洋大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期92-100,共9页

拜占庭容错(BFT)在提供分布式系统的可靠性方面将变得越来越重要,其中实用性拜占庭容错(PBFT)是目前用的最佳算法之一,但是面对具有众多节点的分布式系统,PBFT并不令人满意。由于PBFT共识失败率接近1/3,共识失败率较高会造成主节点切换... 拜占庭容错(BFT)在提供分布式系统的可靠性方面将变得越来越重要,其中实用性拜占庭容错(PBFT)是目前用的最佳算法之一,但是面对具有众多节点的分布式系统,PBFT并不令人满意。由于PBFT共识失败率接近1/3,共识失败率较高会造成主节点切换频繁,拖慢共识效率,概率分组算法降低了共识失败率,从而提高了共识效率。为了防止拜占庭节点串通攻击分组,基于可验证随机函数VRF抽签方式让拜占庭节点无法预判分组,进一步提高共识安全性。混合共识机制组内采用拜占庭容错chain-raft加快共识效率,组间采用PBFT保证对现有PBFT共识的兼容性。本文提出的共识机制在16个节点分为四组的情况下消息复杂度比PBFT降低了92%,吞吐量是PBFT的3.6倍。 展开更多

关键词 实用拜占庭容错 联盟链 分组混合共识 概率分组 随机分组

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DS-PBFT:一种基于距离的面向区块链的共识算法 被引量：10

20

作者 朱海 金瑜 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2022年第3期506-513,共8页

共识算法作为区块链的核心技术,决定了区块链系统的性能.其中,PBFT是最具有代表性的一种共识算法,但它存在以下缺点:通信代价大、共识时延长.由此诞生了许多通过各种方法减小共识节点规模来提升PBFT效率的一类算法,但是它们都不是基于... 共识算法作为区块链的核心技术,决定了区块链系统的性能.其中,PBFT是最具有代表性的一种共识算法,但它存在以下缺点:通信代价大、共识时延长.由此诞生了许多通过各种方法减小共识节点规模来提升PBFT效率的一类算法,但是它们都不是基于距离因素的,并且具有与PBFT类似的缺点.基于此,本文提出了一种基于距离的面向区块链的共识算法.首先通过Grouping算法对节点进行分组,将距离较近的节点分成一组进行共识,从而在缩短共识节点之间距离的基础上减少共识时延.同时结合speculation技术,降低节点间通信的时间复杂度,从而减少了系统的通信代价.最后理论分析了影响共识时延和通信代价的两个指标:节点间的平均延迟、通信次数,证明了DS-PBFT在共识时延以及通信代价这两个方面均要优于PBFT和现有的这一类算法;通过实验验证了DS-PBFT相比PBFT和现有的这一类算法,降低了共识时延. 展开更多

关键词 区块链 共识算法 实用拜占庭容错算法 Grouping算法 speculation技术

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