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随着移动互联网技术的发展,数据出现爆发式增长,已经逐步渗透到人们日常生活的各个方面。尤其是在大数据时代,数据作为一种资源和工具,给社会带来便利的同时,也向人们提出了新的挑战,如数据孤岛、数据泄露以及数据中心化存储故障等问题。区块链技术利用其去中心化、不可篡改、可追溯等特性,在金融、医疗、物流等领域取得广泛应用,成为当下研究的热点之一。区块链作为一种分布式账本技术,为数据存储提供了一套全新的解决方案。因此,本文结合区块链技术,主要的研究内容如下:
(1)针对区块链在数据存储方面存在的缺陷,本文结合IPFS(Interplanetary File System)基于内容寻址的特点,设计提出一种基于区块链和IPFS的数据存储方案。然而区块链的单链结构扩展性差,因此提出一种基于联盟链和公有链的双链结构模型,联盟链存储数据信息,并周期性将数据锚定到公有链中,形成从联盟链到公有链的链式数据保护机制,进一步保障了数据存储的安全性。
(2)针对当前以太坊采用PoW算法挖矿造成资源浪费的问题,本文提出采用PBFT算法作为联盟链共识算法并加以改进,引入节点评分机制和奖惩机制,采用VRF(Verifiable Random Function)算法保证主节点选举过程的随机性。同时设计节点准入机制,通过智能合约实现节点的动态变更,设计实现了VPBFT共识算法,并对该算法从容错性、吞吐量和交易时延等方面进行性能测试。实验结果表明,系统可以在失效节点数小于1/3的情况下达成共识,吞吐量可以达到万级以上,时延在毫秒级。相较于PoW和PBFT算法,具有一定的优势。
(3)针对传统音乐行业交易透明度低等问题,本文将VPBFT算法应用于数字音乐存储共享模型,构建了基于双链结构的音乐交易平台,通过模拟交易实现了模型的功能部分,验证了该算法的有效性和可行性。性能测试结果表明,本文的音乐数据存储模型具有较高的吞吐量和存储效率。
综上所述,本文结合区块链和IPFS,设计了一种基于双链结构的区块链数据存储模型,并改进了共识算法,实现了海量音乐数据的分布式可靠存储和共享,具有一定的应用价值,可以满足绝大多数区块链的应用场景需求。
(1)针对区块链在数据存储方面存在的缺陷,本文结合IPFS(Interplanetary File System)基于内容寻址的特点,设计提出一种基于区块链和IPFS的数据存储方案。然而区块链的单链结构扩展性差,因此提出一种基于联盟链和公有链的双链结构模型,联盟链存储数据信息,并周期性将数据锚定到公有链中,形成从联盟链到公有链的链式数据保护机制,进一步保障了数据存储的安全性。
(2)针对当前以太坊采用PoW算法挖矿造成资源浪费的问题,本文提出采用PBFT算法作为联盟链共识算法并加以改进,引入节点评分机制和奖惩机制,采用VRF(Verifiable Random Function)算法保证主节点选举过程的随机性。同时设计节点准入机制,通过智能合约实现节点的动态变更,设计实现了VPBFT共识算法,并对该算法从容错性、吞吐量和交易时延等方面进行性能测试。实验结果表明,系统可以在失效节点数小于1/3的情况下达成共识,吞吐量可以达到万级以上,时延在毫秒级。相较于PoW和PBFT算法,具有一定的优势。
(3)针对传统音乐行业交易透明度低等问题,本文将VPBFT算法应用于数字音乐存储共享模型,构建了基于双链结构的音乐交易平台,通过模拟交易实现了模型的功能部分,验证了该算法的有效性和可行性。性能测试结果表明,本文的音乐数据存储模型具有较高的吞吐量和存储效率。
综上所述,本文结合区块链和IPFS,设计了一种基于双链结构的区块链数据存储模型,并改进了共识算法,实现了海量音乐数据的分布式可靠存储和共享,具有一定的应用价值,可以满足绝大多数区块链的应用场景需求。