【摘 要】
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从中本聪十余年前提出比特币开始,区块链就作为影响世界的技术登上了舞台。互联网是传递信息的网络,而区块链技术要构建的是传递价值的网络。具有防篡改等可信特性的区块链技术正在深入变革社会,与此同时也有不少问题趋待解决。在区块链的实际应用中,怎样高效低时延地形成一致共识也是了当前业界研究的热点,共识机制的研究对未来构建高吞吐量强安全性的价值互联网有重要意义。拜占庭容错（BFT）指的是系统能够容忍机器以任意
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从中本聪十余年前提出比特币开始,区块链就作为影响世界的技术登上了舞台。互联网是传递信息的网络,而区块链技术要构建的是传递价值的网络。具有防篡改等可信特性的区块链技术正在深入变革社会,与此同时也有不少问题趋待解决。在区块链的实际应用中,怎样高效低时延地形成一致共识也是了当前业界研究的热点,共识机制的研究对未来构建高吞吐量强安全性的价值互联网有重要意义。拜占庭容错（BFT）指的是系统能够容忍机器以任意方式出现故障,在区块链技术诞生前,拜占庭容错问题还仅限于理论探究。因为传统的分布式系统都是非拜占庭容错的,只会考虑服务器节点宕机的情况,而区块链由于不受单一实体控制,存在部分节点并不可信,此时拜占庭容错能力的重要性就凸显出来了。经典拜占庭容错共识PBFT存在各种各样的不足,如视图更换通信复杂度高,交易时延较长等等性能瓶颈。虽然已经有一些解决方案,如Tendermint共识机制,通过持续更换提议节点的方式,降低了视图更换复杂度,不过依然存在提升和优化空间。本文提出新增子轮优化视图更换复杂度,并通过结合阈值签名、引入乐观响应等方式来进一步优化共识机制。本文的主要贡献有:（1）深入对比分析了传统的PBFT和当下流行的Tendermint共识机制的优缺点,剖析BFT通信下视图更换的意义,研究符合拜占庭容错特点的区块链共识机制性能优化方法。（2）针对PBFT及Tendermint各自的优缺点,提出新增子轮优化TBFT共识机制,在保证系统的安全性和活性的前提下,把视图更换复杂度从传统PBFT的O（n3）降低到O（n2）并进行模型实现。（3）评估分析TBFT共识模型的安全性和活性,应用阈值签名算法和通信过程紧密结合提出TBFT-TS共识机制,进一步简化系统全流程通信复杂度至O（n）,并通过乐观响应的方式来使得模型在通信环境良好的情况下实现快速确认。经实验测试TBFT-TS原型系统相较传统的PBFT单位时间通信吞吐量提升约300%,出块时间缩短超过50%。
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