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基于实用拜占庭共识算法(PBFT)的区块链模型的评估与改进

戴鹏  
【摘要】:近年来,区块链成为了互联网金融领域的研究热点。作为一种分布式的账本技术,区块链具有去中心化,不可篡改,安全可信等诸多优势,但同时面临耗能过高,吞吐量低等问题。共识算法作为区块链的核心,决定了区块链达成共识以及产生区块的方式。实用拜占庭共识算法(PBFT)作为目前联盟区块链使用较多的共识算法,具有耗能小,吞吐量高等优点,但存在对带宽要求较高,节点数量固定等缺陷。本文进行了基于PBFT的区块链模型的评估与改进,主要研究内容包括:1、利用Docker容器技术测试了基于PBFT的hyperledger fabric超级账本性能,得出fabric运行时的机器性能消耗,吞吐量,时延等数据信息。2、在分析了现有区块链存在问题的基础上,利用智能合约技术实现验证节点的选举过程,并在验证节点之间进行PBFT共识,在吞吐量、动态性、低时延要求、低带宽等方面对PBFT算法进行改进。3、将改进后的区块链部署在4台机器上,并用python脚本对区块链提交不同类型,不同数量的交易请求。比较改进后区块链模型相较于传统的模型的优化效果。改进后区块链的吞吐量从200增大到600左右。系统中的节点可以自由加入或退出区块链而不需要重新初始化系统,从而实现动态性的目标。同时改进后区块链的带宽的要求也降低为(系统中的验证节点数量)2/(系统总节点数量)2。


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