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《北京邮电大学》 2019年
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基于改进PBFT算法的区块链溯源系统设计与实现

杨绿林  
【摘要】:区块链去中心化、公开透明以及交易可追溯的特点,使其有着广阔的应用场景,供应链溯源就是其中之一。在传统供应链体系下,商品生产流通环节不透明、交易记录不可追溯、举证追责难等问题一直是行业的痛点。区块链交易不可篡改、可追溯、公共透明等特点正与传统供应链的诉求不谋而合,因此将区块链技术应用在供应链溯源中有着广阔的前景。作为区块链技术的核心和难点,共识算法受到了业界的极大关注,如何快速、有效的在区块链系统中达成共识已经成为研究的焦点。共识算法的研究对于将区块链技术应用于供应链溯源也有着重大的现实意义。实用拜占庭容错算法[1](Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)是一种部分去中心化的共识算法。相比于传统的公链算法,该算法不需要挖矿和货币激励,因此更适用于实际生产环境。PBFT算法通过采用三阶段协议达成共识,将传统拜占庭容错算法的复杂度由指数级降到了多项式级。但P BFT算法在实际应用中仍然有许多问题,如算法的收敛时间较高,主节点选取策略有待改进,节点不能被动态监测等。针对以上问题,本文提出了一种改进策略,在系统没有拜占庭节点的情况下采用二阶段协议达成共识,并设计了相应的视图切换以及主节点选择策略。在保证了算法容错性的同时,减少了共识过程中的传输消耗,缩短了共识达成的时间。基于以上研究内容,本文设计并实现了一个区块链溯源系统,系统采用改进的PBFT算法作为共识机制。该系统可以将产品从生产、分销、零售直到消费者手中的所有记录全部上传至区块链,消费者可以在系统中查询到产品的完整流通过程。本文详细描述了区块链溯源系统的需求分析、系统的基本结构、系统运作的基本流程。并在最后给出了系统的详细功能设计与实现。
【学位授予单位】:北京邮电大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TP311.13

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