【摘 要】
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随着互联网的持续发展,以及数字经济在生产生活中的占比不断上升。越来越多的交易和沟通行为,由线下转向了线上。参与交易双方的人、物是时空分离的,在这样一个高度不稳定,不可信的环境中,一个值得交易双方的信任的系统,就成为促进陌生人之间合理合法网络交易繁荣的保障。区块链作为一种新型的去中心化数据处理协议,其信息可追溯,不可篡改,容灾备份性能优异,不依赖特定机构背书的特点引起了国内外研究者的广泛关注。现行区
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随着互联网的持续发展,以及数字经济在生产生活中的占比不断上升。越来越多的交易和沟通行为,由线下转向了线上。参与交易双方的人、物是时空分离的,在这样一个高度不稳定,不可信的环境中,一个值得交易双方的信任的系统,就成为促进陌生人之间合理合法网络交易繁荣的保障。区块链作为一种新型的去中心化数据处理协议,其信息可追溯,不可篡改,容灾备份性能优异,不依赖特定机构背书的特点引起了国内外研究者的广泛关注。现行区块链系统往往为保证安全性,导致算力浪费,吞吐率低。追求吞吐率的区块链系统往往面临受制于网络的物理限制以及软件支持,为了获得较高的性能,传统的区块链算法往往依靠节点的预配置使得主节点容易被恶意控制,全节点共识使得网络交易性能受限。针对节点预配置以及全节点网络交易导致性能受限的问题,本文提出了利用可验证随机函数对SBFT共识节点进行先选择再共识的算法优化方案。通过随机在备选节点池中选择主节点和共识节点,减少交易中需要同步的信息量,同时保证恶意节点攻击网络的难度。针对主节点对客户端的消息进行排序、打包和传播,导致系统过度依赖主节点的问题,对主流的区块链主节点抽选方式以及在系统中作用进行了深入分析和讨论。从安全性,稳定性,吞吐率等方面详细阐述了不同算法的优点和弊端。在此基础上提出一种利用监督节点进行比较验证主节点是否诚实工作的方法。相较于传统区块链算法,本算法有以下四个优势:（1）采用抽签选择,使用较少的资源达到相同的安全等级;（2）监督主节点的打包信息,提升主节点作弊的成本;（3）提高系统吞吐率,降低延迟;（4）继承SBFT时间复杂度为线性的特征;通过使用python脚本编写测试文件,对改进后的区块链整体上进行了吞吐率测试,延迟测试,按模块对监督模块,排序模块,密钥算法效率等分别测试。比较改进后的区块链系统相较于传统模型的优势。在单次5000笔的交易情况下,交易吞吐延迟可以降低25%到70%,通信量可以减少40%以上。在较多节点数的情况下,保证安全强度,提高系统的TPS。
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