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《郑州大学》 2018年
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基于拜占庭容错机制的区块链共识算法研究与应用

李剑锋  
【摘要】:随着比特币的风靡和金融科技时代的到来,区块链技术也越来越受各国政府、组织和企业的关注。作为比特币的底层技术,区块链具有去中心化、防篡改和可追溯等特性,在征信、融资、债券、股权、知识产权以及不动产证明等领域具有广阔应用前景。共识算法是区块链的引擎与核心,决定系统能否满足分布式一致性,对系统吞吐量、交易确认时间、应用场景及容错性等方面也具有重要影响。在此背景下,本文提出了CBFT(Consortium Byzantine Fault Tolerance,拜占庭容错)算法,实验验证该算法的同时,将其应用于具体场景。本文的主要研究内容如下:(1)分析了区块链及其底层技术原理,重点介绍了以太坊区块链技术,分层阐述了以太坊架构模型,同时,分析了PoW、PoS等区块链共识算法的原理与实现,对PBFT等分布式一致性算法的结构和流程进行了说明,这些技术原理为区块链共识算法研究与改进提供了理论依据和技术支撑。(2)针对PoW等算法吞吐量低、交易确认时间长、应用场景及容错性问题,提出了在联盟链场景下,将拜占庭容错机制作为区块链共识机制,并加以改进,具体包括:结合以太坊区块链技术和拜占庭容错机制,转变共识网络的计算和处理模式,减少检查点等额外开销,同时,通过区块缓存机制提高共识效率,通过针对不同区块高度的同步与签名算法保证联盟链场景下数据一致性,通过智能合约技术实现节点动态变更功能。在此基础之上,设计并实现了CBFT算法,实验验证了该算法在吞吐量、交易确认时间等方面较比特币和以太坊等系统具有一定优势,同时具有一定容错性。(3)针对传统集中式仓单交易系统过度中心化、单点故障、伪造数据和难以规避票据市场风险等问题,将CBFT算法应用于仓单交易模型,重新定义了仓单交易模式。同时,在联盟链环境下,构建了基于该算法的仓单交易平台,通过模拟仓单挂牌交易业务的操作,验证了该算法在实际场景中能够满足需求,并有效地完成该业务的共识工作。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:TP311.13

【参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前4条
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2 安庆文;基于区块链的去中心化交易关键技术研究及应用[D];东华大学;2017年
3 王帆;我国大宗商品电子交易所主导下的创新融资模式风险研究[D];西南财经大学;2016年
4 武迎合;大宗商品交易系统连续现货子系统的设计与实现[D];哈尔滨工业大学;2015年
【共引文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 郑佩娜;基于区块链技术的数字资产交易:案例分析视角[D];浙江大学;2018年
2 余宇威;基于区块链的加密代币融资模式研究[D];浙江大学;2018年
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5 王岩松;去中心化模武的RDF数据质量评价[D];武汉科技大学;2018年
6 李剑锋;基于拜占庭容错机制的区块链共识算法研究与应用[D];郑州大学;2018年
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【二级参考文献】
中国硕士学位论文全文数据库 前9条
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2 安娜;大宗商品供应链金融运作模式及风险控制研究[D];吉林大学;2015年
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4 刘秀英;基于灰色系统理论的创业板上市公司信用风险评价研究[D];中国科学技术大学;2010年
5 石瑛霞;现货仓单交易之法律分析[D];天津大学;2009年
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【相似文献】
中国重要会议论文全文数据库 前10条
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8 本报记者 邢萌;微信支付上线区块链电子发票 “链上开票”狙击一票多“销”[N];证券日报;2018年
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5 赵振龙;带有主动恢复的拜占庭容错算法在区块链中的应用[D];浙江大学;2018年
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