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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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基于一致性哈希和随机选取的PBFT算法改进 被引量：3
3
作者 翟社平 霍媛媛 +1 位作者 杨锐 聂浩楠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第12期294-302,共9页
针对实用拜占庭容错算法PBFT存在的系统动态性不足以及主节点选取随意导致的共识效率较低、系统稳健性较差等问题,提出一种基于一致性哈希和随机选取的CRPBFT共识算法。采用一致性哈希对节点进行分组,在分组的基础上增加节点动态变化机... 针对实用拜占庭容错算法PBFT存在的系统动态性不足以及主节点选取随意导致的共识效率较低、系统稳健性较差等问题,提出一种基于一致性哈希和随机选取的CRPBFT共识算法。采用一致性哈希对节点进行分组,在分组的基础上增加节点动态变化机制,为系统提供动态的网络结构。根据节点在共识中的表现动态计算各节点的信誉值,同时定义主节点候选列表、普通节点和恶意节点这三种节点信誉层次,从高信誉值的主节点候选列表中使用可验证随机函数选取可靠且身份难以被恶意预测的主节点,并将符合信誉值要求的节点组成较稳定的共识集群。实验结果表明CRPBFT算法较PBFT算法中共识节点集群的可靠程度更高,在共识时延、吞吐量以及系统稳健性方面的性能优于PBFT算法。 展开更多
关键词 区块链 信誉机制 可验证随机函数 实用拜占庭容错算法
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基于k-means的动态多组织PBFT算法
4
作者 杨雨浓 唐凌翔 王洪 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期125-139,共15页
联盟区块链系统被广泛用于金融和物流等场景。现有应用于区块链系统的实用拜占庭算法(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)存在可扩展性较低及通信成本较高等问题,阻碍了区块链系统在大规模场景中的应用。针对上述问题,提出了一... 联盟区块链系统被广泛用于金融和物流等场景。现有应用于区块链系统的实用拜占庭算法(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)存在可扩展性较低及通信成本较高等问题,阻碍了区块链系统在大规模场景中的应用。针对上述问题,提出了一种动态多组织实用拜占庭容错算法(k-means-practical Byzantine fault tolerance,k-PBFT)。通过改进k-means算法,根据节点的时延以及节点间通信距离将节点分为多个自治组织,各组织之间通过组织代表节点进行通信。当新节点加入时,根据其特点将其分配到最合理的组织。同时,引入信誉机制以辨别系统中的诚实节点与恶意节点,从而提高系统的安全性。此外,该算法还引入节点任期机制,使区块链中每个诚实节点都有机会充当组织代表节点或主节点。实验结果表明,与PBFT算法相比,k-PBFT算法通信复杂度降低了75%;当节点数为100时,相比于PBFT算法,时延降低了210 ms,吞吐量提高了100%。在高延迟环境下,相较于基于信誉分组的PBFT改进算法,当节点数为100时,时延降低了20%,吞吐量提高了17%。 展开更多
关键词 区块链 拜占庭容错算法 K-MEANS算法 信誉机制 节点任期机制
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面向物联网系统的改进PBFT共识机制
5
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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支持拜占庭容错的分布式物联网访问控制机制 被引量：1
6
作者 柴蓉 艾莉萍 +1 位作者 杨泞渝 梁承超 《通信学报》 北大核心 2025年第4期174-186,共13页
随着物联网的广泛应用,物联网设备承载的数据量迅速增长,数据访问需求显著增加。然而,物联网应用场景复杂多样、设备异构高混杂以及数据高度敏感等特性,给数据的高效管理与安全访问带来了严峻挑战。针对存在拜占庭节点的物联网场景,研... 随着物联网的广泛应用,物联网设备承载的数据量迅速增长,数据访问需求显著增加。然而,物联网应用场景复杂多样、设备异构高混杂以及数据高度敏感等特性,给数据的高效管理与安全访问带来了严峻挑战。针对存在拜占庭节点的物联网场景,研究物联网访问控制技术,提出了一种分层区块链网络架构,包括一个主集群及多个子集群。综合考虑物联网设备的算力及通信速率,定义节点性能度量以确定主集群节点,并基于系统吞吐量优化确定节点关联策略。基于所构建的分层区块链网络架构,设计数据访问控制智能合约,精确刻画访问控制策略的定义、更新、部署和撤销函数。为实现数据访问控制的高效可靠共识,综合考虑系统共识性能与复杂度,提出了一种改进的Paxos-Hotstuff分层共识算法,由主集群节点执行改进式Paxos算法,子集群节点执行Hotstuff算法。仿真结果验证了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 物联网 访问控制 区块链 共识算法 拜占庭容错 智能合约
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面向物联网的改进拜占庭容错共识算法 被引量：1
7
作者 谢勇 孙传恒 +1 位作者 罗娜 邢斌 《计算机工程与设计》 北大核心 2025年第2期360-367,共8页
为更好提升区块链和物联网的融合度,提出一种基于信任和主节点选取的拜占庭容错容错共识算法(trusted and primary node election Byzantine fault tolerance,TBFT)。对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)算法... 为更好提升区块链和物联网的融合度,提出一种基于信任和主节点选取的拜占庭容错容错共识算法(trusted and primary node election Byzantine fault tolerance,TBFT)。对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)算法进行改进,优先选择快速节点作为主节点;加入直接信任模型实现拜占庭节点、宕机节点的剔除机制,优化一致性协议和视图切换协议。实验及分析结果表明,当网络中的诚实节点数量为34个、宕机和拜占庭节点共16个时,该算法相比PBFT,共识时延下降72%,吞吐量高约37%,系统安全性和稳定性得到了提升。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 信任模型 快速节点 物联网 拜占庭容错 仿真实验
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区块链共识机制与改进算法研究进展
8
作者 高威 刘丽华 +1 位作者 和斌涛 邓方安 《计算机应用》 北大核心 2025年第9期2848-2864,共17页
共识机制是区块链技术的核心,共识算法则是实现这一机制的具体技术手段,它确保区块链数据库的一致性和正确性,对区块链的安全性、可扩展性和吞吐量等系统性能至关重要。因此,首先从区块链技术的底层存储的角度,将共识算法分为链式和图... 共识机制是区块链技术的核心,共识算法则是实现这一机制的具体技术手段,它确保区块链数据库的一致性和正确性,对区块链的安全性、可扩展性和吞吐量等系统性能至关重要。因此,首先从区块链技术的底层存储的角度,将共识算法分为链式和图式两类,并分类综述不同类型的共识算法的工作原理、优化策略和典型代表性算法;其次,针对区块链的复杂应用背景,分别全面梳理链式结构和图式结构共识算法的主流改进算法,给出共识算法的发展主线,特别是在安全性方面进行深入的比较,指出它们存在的优缺点和可能面临的安全风险;最后,从安全性、可扩展性、公平性和激励策略等多个维度,深入讨论当前区块链共识算法面临的挑战,并展望它们的发展趋势,为研究者提供理论参考。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 分布式系统 拜占庭容错 链式存储结构 图式存储结构
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一种面向区块链的优化PBFT共识算法 被引量：38
9
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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基于PBFT的猕猴桃溯源联盟链应用访问控制方案 被引量：3
10
作者 景旭 邢胜飞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期183-195,共13页
针对基于属性的联盟链应用访问控制模型可能存在拜占庭节点而导致属性信息、访问控制策略查询结果不可信的问题,结合猕猴桃溯源场景的实际需求,提出了一种基于PBFT的联盟链应用访问控制方案。该方案使用属性权威作为联盟链实体组织的属... 针对基于属性的联盟链应用访问控制模型可能存在拜占庭节点而导致属性信息、访问控制策略查询结果不可信的问题,结合猕猴桃溯源场景的实际需求,提出了一种基于PBFT的联盟链应用访问控制方案。该方案使用属性权威作为联盟链实体组织的属性证书颁发机构以及PBFT的查询验证节点,对访问请求内容生成签名并验证;属性证书中存储主体与权限相关的属性信息;基于PBFT对用户属性、数据属性、访问控制策略查询验证,确保访问控制过程的可信性。基于Hyperledger Fabric原型系统测试表明,当记账节点中的拜占庭节点少于节点总数1/3时系统能够正常运行;当交易发送率在100~1 500 TPS之间变化时,交易吞吐量在交易发送率达到300 TPS后趋于稳定,平均时延在交易发送率达到400 TPS后趋于稳定,满足联盟链猕猴桃溯源的应用需求。 展开更多
关键词 猕猴桃 溯源 联盟链 实用拜占庭容错算法 访问控制 属性证书
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具有自适应视图动态超时的Fast-HotStuff区块链共识算法
11
作者 高兰辉 张言 +2 位作者 史培中 古春生 景征骏 《信息安全研究》 北大核心 2025年第7期619-625,共7页
Fast-HotStuff算法通过聚合签名实现2阶段流水线拜占庭容错共识.然而,当Fast-HotStuff的领导者故障时,视图切换阶段的死锁问题导致通信复杂度为O(n 2).现有研究主要关注死锁问题,并未考虑拜占庭节点和不稳定网络引起的连续视图超时问题... Fast-HotStuff算法通过聚合签名实现2阶段流水线拜占庭容错共识.然而,当Fast-HotStuff的领导者故障时,视图切换阶段的死锁问题导致通信复杂度为O(n 2).现有研究主要关注死锁问题,并未考虑拜占庭节点和不稳定网络引起的连续视图超时问题.针对这个问题,提出了具有自适应视图动态超时的Fast-HotStuff区块链共识算法AVD-HotStuff.首先,视图动态超时策略算法自适应控制下一次视图超时的持续时间,以避免不稳定网络引起的连续视图超时.其次,领导者等待策略算法将视图切换的通信复杂度从O(n 2)降低到O(n),并通过自适应控制领导者等待时间确保视图切换的效率.最后,基于信誉值的领导者选择策略算法选取可靠节点,防止在视图切换时选取拜占庭节点,避免连续视图超时.与Fast-HotStuff算法相比,当存在拜占庭节点时,AVD-HotStuff算法吞吐量平均提高约51.4%,平均时延减少约59.9%. 展开更多
关键词 Fast-HotStuff算法 领导者等待策略 视图动态超时策略 基于信誉值的领导者选择策略 拜占庭容错
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基于信誉投票的PBFT改进方案 被引量：14
12
作者 涂园超 陈玉玲 +2 位作者 李涛 任晓军 卿欣艺 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期79-89,共11页
区块链作为一种去中心化、防篡改的分布式账本,其性能从根本上受共识机制效率的影响。实用拜占庭容错算法以视图切换随机选取主节点的方式会导致安全问题,且在节点较多时共识效率变低。针对这两个问题,提出了基于信誉投票的PBFT改进方... 区块链作为一种去中心化、防篡改的分布式账本,其性能从根本上受共识机制效率的影响。实用拜占庭容错算法以视图切换随机选取主节点的方式会导致安全问题,且在节点较多时共识效率变低。针对这两个问题,提出了基于信誉投票的PBFT改进方案。根据节点划分机制评估节点的可靠性,动态地选取高信誉值节点来参与共识,降低恶意节点成为共识节点的概率,增加系统的安全性;根据节点状态转移机制转换节点的角色,维持系统的正确运行,提高系统的稳定性。将所提方案与PBFT方案进行对比实验的结果表明:在系统长期运行中,所提方案能减少共识过程中的拜占庭节点和通信开销,提高容错率和吞吐量。 展开更多
关键词 区块链 实用拜占庭容错 共识机制 信誉积分 投票选举
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检测型的联盟区块链共识算法d-PBFT 被引量：6
13
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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基于信任度匹配的改进PBFT共识算法 被引量：7
14
作者 季钰翔 黄建华 +2 位作者 王喆 郑红 唐瑞琮 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2021年第2期303-310,共8页
共识算法是去中心化的区块链系统实现数据状态一致的关键。针对传统的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识算法在可扩展性和安全性方面存在的不足,提出一种基于信任度的匹配拜占庭共识算法(Trust-based Match... 共识算法是去中心化的区块链系统实现数据状态一致的关键。针对传统的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识算法在可扩展性和安全性方面存在的不足,提出一种基于信任度的匹配拜占庭共识算法(Trust-based Matching Byzantine Fault Tolerance,TMBFT)。首先,通过基于信任度的邻居匹配模型来选取部分节点进行投票共识,以降低区块链网络的通信量;其次,引入信任度评价机制来监督邻居节点的行为,确保有效检测出拜占庭节点,保证节点投票的安全性;最后,设计投票计数机制保证了共识结果的一致性,并提高了共识效率。与PBFT相比,TMBFT将通信复杂度从O(N^2)降到O(Nlog2N),有效降低了网络中的通信开销。安全性分析表明,信任度评价机制可降低节点作恶的概率,并有效提高系统安全性。实验结果表明,TMBFT较传统拜占庭算法具有更好的性能优势。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 拜占庭容错 信任度 邻居匹配 投票计数
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基于分组和信用分级的PBFT共识算法改进方案 被引量：4
15
作者 刘陕南 张荣华 刘长征 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期143-149,共7页
针对联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法通信复杂度高、主节点选择随机、支持的网络规模有限等问题,提出一种基于分组和信用分级的改进拜占庭容错(CBFT)算法优化大规模联盟链的节点结构。优化一致性过程,将网络节点按照对管理节点的... 针对联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法通信复杂度高、主节点选择随机、支持的网络规模有限等问题,提出一种基于分组和信用分级的改进拜占庭容错(CBFT)算法优化大规模联盟链的节点结构。优化一致性过程,将网络节点按照对管理节点的响应速度划分为不同的共识集分别进行共识集内外共识,各共识集的管理节点携带共识集内的共识结果参与共识集外的全局共识,从而减少节点间的通信频率。在此基础上,提出信用分级机制,将节点划分为管理节点、候选节点、普通节点等3种类型,使信用值高的节点成为主节点的概率较高,减少恶意节点对系统的破坏,提高整个网络的效率。搭建基于该改进方案的仿真模拟与性能测试系统.实验结果表明,当网络节点数量为30个(4个分组)时,CBFT算法的吞吐量为PBFT的3.2倍,共识时延降低90.6%,通信开销减少53.2%,能够容忍的最大恶意节点数为PBFT算法的1.9倍,且随着节点数的增加提升更明显,符合大型联盟链的需求。 展开更多
关键词 区块链 大型联盟链 实用拜占庭容错算法 节点分组 信用分级
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主节点随机选取的改进PBFT共识算法 被引量：11
16
作者 王森 李志淮 贾志鹏 《计算机应用与软件》 北大核心 2022年第10期299-306,共8页
针对区块链中的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法存在的主节点选取随意、三阶段流程通信开销大、节点不能动态加入、退出等问题,提出一种主节点随机选取的改进拜占庭容错(RPBFT)共识算法。提出一种随机数生成方案,根据随机数选取主节点,提... 针对区块链中的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法存在的主节点选取随意、三阶段流程通信开销大、节点不能动态加入、退出等问题,提出一种主节点随机选取的改进拜占庭容错(RPBFT)共识算法。提出一种随机数生成方案,根据随机数选取主节点,提高系统的安全性;引入聚合签名方案对PBFT共识算法中的三段式流程进行改进,降低通信开销,提高系统共识阶段的效率;给节点加入一个待同步状态,使节点可以动态加入、退出,提高系统的可用性。通过实验表明,RPBFT共识算法较PBFT共识算法和AlgoRand共识算法有更高的性能和可用性,可以达到改进的目的。 展开更多
关键词 共识算法 实用拜占庭容错 聚合签名 随机数
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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
17
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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云制造服务场景下基于QoS值的改进PBFT算法 被引量：11
18
作者 伍星 范玉顺 郜振锋 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2022年第6期1767-1776,共10页
区块链技术为云制造服务场景下建立供需方信任桥梁的有效工具,共识算法是区块链的核心技术,鉴于现有共识算法存在消耗大、延时高等缺点,提出一种基于服务质量(QoS)值的改进实用拜占庭容错(PBFT)算法。首先根据QoS值筛选共识节点,然后将P... 区块链技术为云制造服务场景下建立供需方信任桥梁的有效工具,共识算法是区块链的核心技术,鉴于现有共识算法存在消耗大、延时高等缺点,提出一种基于服务质量(QoS)值的改进实用拜占庭容错(PBFT)算法。首先根据QoS值筛选共识节点,然后将PBFT算法的三阶段协议优化为二阶段协议,从而在满足安全性的前提下提高通信效率。通过一系列理论和实验分析证明了所提算法的有效性。 展开更多
关键词 云制造服务 区块链 服务质量 共识算法 实用拜占庭容错算法
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提升分片规模和有效性的多轮PBFT验证方案 被引量：7
19
作者 王夫森 李志淮 田娜 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2020年第24期102-108,共7页
分片技术是解决区块链扩容难题的可行方案,但存在分片规模与分片内验证有效性的矛盾:采用PBFT共识算法,即使总体拜占庭节点数占比不超过三分之一,单个分片内拜占庭节点占比也存在一定概率会超过三分之一,无法验证共识。针对该问题,提出... 分片技术是解决区块链扩容难题的可行方案,但存在分片规模与分片内验证有效性的矛盾:采用PBFT共识算法,即使总体拜占庭节点数占比不超过三分之一,单个分片内拜占庭节点占比也存在一定概率会超过三分之一,无法验证共识。针对该问题,提出多轮PBFT共识的改进方案,在提高分片规模的同时,保证分片内PBFT共识的验证有效性。总结了已知项目的解决方案并分析优缺点,详细分析了分片的有效共识验证,提出并论述了多轮验证方案,给出了拜占庭比例节点较高情况下多轮轮数的合理取值。基于实验得到的数据与现有方案进行对比,验证了多轮方案在提升整体TPS方面的有效性,为分片方案的进一步研究提供有益的参考。 展开更多
关键词 低TPS 分片 共识机制 实用拜占庭容错算法(pbft) 多轮验证
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面向食品溯源场景的PBFT优化算法应用研究 被引量：6
20
作者 李博 向海昀 +1 位作者 张宇翔 廖浩德 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2022年第S01期723-728,共6页
区块链不可篡改、可追溯等特性能较好地支撑食品溯源系统,在食品溯源与区块链技术相结合的应用中存在着延时长、节点多、系统开销大等问题。针对上述问题,基于实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT),提出一种... 区块链不可篡改、可追溯等特性能较好地支撑食品溯源系统,在食品溯源与区块链技术相结合的应用中存在着延时长、节点多、系统开销大等问题。针对上述问题,基于实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT),提出一种适用于食品溯源场景的优化PBFT算法trace-PBFT(t-PBFT)。首先,将供应链中节点划分为3个等级,根据节点在共识中的实际通信量动态更新节点状态,并以此来评价节点的可靠性,作为选举主节点的依据;其次,结合食品供应链的特点,优化原算法中的一致性协议,减少节点通信次数。实验结果表明,相比PBFT算法,t-PBFT算法在通信开销、请求延时、吞吐量等方面表现更优;最后,基于t-PBFT算法且结合联盟链提出一种满足食品溯源需求的架构模型,对食品供应链中各环节进行数据记录,保证数据可追溯,确保食品流通过程的安全性。 展开更多
关键词 区块链应用 食品溯源 共识算法 实用拜占庭容错 联盟链
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