【摘 要】
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区块链作为点对点网络、密码学、共享机制、智能合约等多种技术的集成创新,提供了一种在不可信网络中进行信息与价值传递交换的可信通道。区块链技术无论是在构建价值自由流通的互联网,还是在企业基于建立联合多中心的数据共享方面,都已成为全球炙手可热的概念,有着广阔的市场前景。随着区块链技术的快速发展,扩容成为区块链目前最紧迫的问题,为了解决这个问题,开发人员提出了多种扩容方案,其中,分片是所有扩容方案里最有希
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区块链作为点对点网络、密码学、共享机制、智能合约等多种技术的集成创新,提供了一种在不可信网络中进行信息与价值传递交换的可信通道。区块链技术无论是在构建价值自由流通的互联网,还是在企业基于建立联合多中心的数据共享方面,都已成为全球炙手可热的概念,有着广阔的市场前景。随着区块链技术的快速发展,扩容成为区块链目前最紧迫的问题,为了解决这个问题,开发人员提出了多种扩容方案,其中,分片是所有扩容方案里最有希望在不降低去中心化程度的前提下实现高性能的方案,然而,由于其目前处于起步和探索阶段,需要解决的问题很多。例如状态分片中的合谋攻击问题,就是亟待解决的关键问题之一。在状态分片中,节点不再存储所有分片的数据,而是只存储部分分片的数据,因此节点的随机分配受到限制,只能分配到存储其数据的分片中去。于是,在网络中的所有验证节点中,即使恶意节点的数量不超过总数的三分之一,但随机分配到分片中时,因状态分片的约束,分片内出现拜占庭节点数量占总节点数量的三分之二的概率增加,且这些拜占庭节点可能形成合谋,将错误的交易验证确认,从而破坏整个链的数据一致性。针对区块链状态分片中的合谋攻击问题,本文提出一种抗合谋攻击的多轮验证方案。每轮开始时,在分片内分配交易和节点,节点对交易进行共识验证,第一轮结束后,如果交易得到2/3以上节点验证确认,则需要继续进行下一轮共识验证,每一轮开始前都需要对节点进行随机分配,当验证结果达成一致的次数达到t（轮数下限）次时,则将此交易打包并添加到区块链;如果第一轮结束后交易未得到2/3以上节点验证确认,依然等待下一轮重新分配节点进行验证,如果连续T（轮数上限）轮都无法得到两次验证结果一致,那么将放弃此笔交易。在实验室仿真环境下,本文选择状态分片中目前性能最好可扩展性最强的Rapid Chain分片作为实验对比对象,将加入该方案的Rapid Chain状态分片与原Rapid Chain状态分片分别从交易验证率、平均出块时间和交易处理能力这三个方面进行对比。实验结果表明,本方案在不明显降低系统性能的前提下,能够显著降低合谋攻击发生的概率。
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