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题名自适应节点规模的区块链分片可扩展模型
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作者
李宝莹
李志淮
王成爱
杨锋
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机构
大连海事大学信息科学技术学院
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出处
《计算机工程》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第3期137-147,共11页
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基金
国家科技支撑计划(2008BAH37B05)。
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文摘
分片是解决区块链可扩展性问题的核心技术,然而现有分片方案普遍采用预定分片规模的静态分片方式,这与公链开放低门槛的分布式环境不匹配。当网络中的节点数大幅增加时静态分片方式难以及时充分地发挥全部节点的性能,当网络中的节点数大幅减少时又会增加分片内的安全隐患。为此,构建一种自适应节点规模变化的动态分片可扩展模型(DSSM)。在基础分片上建立分层的逻辑分片,通过支持状态归约允许节点在不同层级的分片上进行状态同步。在逻辑与基础分片间建立满二叉树的逻辑关系,通过分片的动态分裂和合并来扩张和收缩分片规模,实现分片规模的自适应调整。实验结果表明,DSSM在节点数量大幅增加时通过自适应扩展分片规模使网络吞吐量得到了近乎翻倍的提升,在节点数量大幅减少时通过自适应收缩分片规模保证了网络的最低安全要求。
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关键词
区块链
自适应节点规模
状态分片
归约节点
状态冗余
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Keywords
blockchain
adaptive node scale
state sharding
reduction node
state redundancy
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分类号
TP311
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名支持分片内多轮PBFT验证算法的状态同步方案
被引量：1
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作者
高冬雪
李志淮
段培培
陈玉华
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机构
大连海事大学信息科学技术学院
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出处
《计算机科学》
CSCD
北大核心
2022年第S02期706-712,共7页
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文摘
分片是区块链扩容的链上解决方案之一,其中的状态分片可以在不降低安全性的前提下解决公链可扩展性问题。在状态分片中,每个分片只存储部分状态,若采用实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance protocol,PBFT)共识算法,即使总体拜占庭节点比例不超过1/3,随机分配到单个分片内的拜占庭节点的比例也存在一定概率超过1/3,导致分片共识失效。因此分片内节点需要定期在不同分片间重新分配,并采用时隙较小的多轮PBFT验证算法可以有效解决这个问题。但是无状态节点难以有效工作,新加入的节点需要同步分片的状态。为此,提出了适应于多轮PBFT验证共识算法的基于候补节点序列的状态同步方案,完成状态同步的节点先进入候补节点序列,为每一轮PBFT共识验证提供不同的共识验证节点。同时,在状态同步过程中,节点根据其历史行为记录获得相应的积分,后续可根据节点积分对算法进行优化。实验结果表明,所提方案在解决状态同步问题的同时,提高了节点共识验证效率,提升了系统的吞吐量。
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关键词
区块链
状态分片
状态同步
多轮验证
PBFT
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Keywords
Blockchain
State sharding
State synchronization
Multiple rounds verification
PBFT
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分类号
TP311.13
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名针对区块链状态分片合谋攻击的改进方案
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作者
于谦
李志淮
田娜
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机构
大连海事大学
泰康人寿
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出处
《计算机应用与软件》
北大核心
2023年第9期341-349,共9页
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文摘
针对区块链状态分片回避合谋攻击这一问题,提出一种状态分片中抗合谋攻击的多轮验证方案。对分片内同一笔交易进行多轮共识验证,保证验证结果达成一致的次数达到两次,在降低合谋攻击发生的概率的同时,提高系统性能。选择节点随机分配算法,使得在每一轮次的节点分配时都保证较高的随机性和不可预测性,保证系统的安全。实验结果表明,多轮验证方案在保证系统性能的同时,有效降低了合谋攻击发生的概率,在每一轮次节点重新分配时,保证了较高的随机性、不可预测性,以及系统的安全性。
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关键词
区块链
状态分片
合谋攻击
多轮验证
随机分配
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Keywords
Blockchain
State fragmentation
Collusion attack
Multi-round verification
Random assignment
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分类号
TP311
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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题名状态分片中交易过载处理的节点竞选方案
被引量：1
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作者
秦文慧
李志淮
马洪程
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机构
大连海事大学信息科学技术学院
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出处
《计算机工程与应用》
CSCD
北大核心
2022年第22期89-100,共12页
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文摘
分片技术是目前最有效的实现高性能而不降低去中心化程度的区块链扩容方案,仅实现交易分片并不能解决实质问题,只有状态分片才能从根本上解决区块链资源瓶颈问题。针对区块链状态分片随机分配交易产生的交易过载问题,提出状态分片约束下交易过载处理的多轮节点竞选均衡化验证方案。将分片内的交易验证分为多轮,在每轮验证完成后根据节点通信能力和节点共识表现进行综合积分,并确认分片的交易过载情况,进而在下一轮验证中增强分片的处理能力。考虑到状态分片约束下节点在分片之间不能随意调度,利用节点竞选策略将分片内的节点在不同轮次之间均衡使用,在提升分片规模和有效性的基础上,充分发挥高性能节点的优势,使得过载交易在后续轮次得到及时的验证。实验表明,方案可以有效处理分片内交易过载,提高分片内的交易验证率,提升系统的每秒交易数(transactionpersecond,TPS),为分片的进一步研究提供有益的参考。
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关键词
状态分片
共识机制
交易过载
多轮验证
节点竞选
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Keywords
state sharding
consensus mechanism
transaction overload
multi-round verification
node election
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分类号
TP311
[自动化与计算机技术—计算机软件与理论]
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