基于動態(tài)授權的拜占庭容錯共識算法的區(qū)塊鏈性能改進研究.pdf

1、隨著以比特幣為代表的數(shù)字貨幣的風靡，區(qū)塊鏈作為其關鍵底層技術也越來越受各國政府和企業(yè)巨頭的關注。區(qū)塊鏈的去中心化、數(shù)據(jù)不可篡改性、動態(tài)靈活的體系特征，使得其在銀行、征信、金融等多領域應用前景非常廣泛。但目前區(qū)塊鏈系統(tǒng)在交易吞吐量、時延等方面遠遠無法滿足大部分應用場景的性能需求。
　　以工作量證明(POW)、權益證明(POS)為主的公有區(qū)塊鏈的TPS只有7不到，一筆交易平均確認時間為10分鐘，交易無法篡改的時間更是達到1小時;且PO

2、W、POS等共識算法效率低下，耗能嚴重，無法滿足區(qū)塊鏈系統(tǒng)性能需求;而Paxos、Raft為代表的傳統(tǒng)分布式一致性算法沒有考慮拜占庭容錯問題，同樣不適用于誠實與惡意節(jié)點共存的區(qū)塊鏈系統(tǒng);實用拜占庭容錯算法設計初衷是面向分布式系統(tǒng)消息、系統(tǒng)指令執(zhí)行順序問題而設計的的，采用的是C/S的架構(gòu)，三階段的廣播協(xié)議嚴重浪費了帶寬，靜態(tài)的網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)，無法符合區(qū)塊鏈動態(tài)對等的系統(tǒng)特征。
　　本文在研究了以上共識算法的原理后，將DPOS算法的授權

3、機制應用到PBFT中，對PBFT加以改進，提出了適用于區(qū)塊鏈應用的動態(tài)授權拜占庭容錯算法。DDBFT相比于PBFT具有以下三方面的優(yōu)勢:
　　1)授權選舉機制，共識記賬節(jié)點專業(yè)化并輔以“升降級”機制，動態(tài)更新共識記賬代表;
　　2)精簡的共識狀態(tài)，減少PBFT三階段共識廣播機制帶來的網(wǎng)絡開銷;
　　3)去C/S架構(gòu)，純P2P網(wǎng)絡拓撲，完全符合區(qū)塊鏈系統(tǒng)特征。
　　最后，用Java程序設計并測試基于DDBFT的區(qū)塊