【摘 要】
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近年来,区块链去中心化、公开透明、不可篡改的特性,使其赢得了广泛的关注。共识算法是区块链系统研究的重要课题。目前许多公链项目都采用了Po W共识算法,并使用了SHA-256哈希函数,但其安全性和随机性并没有经过严格的证明,仍存在安全性隐患。此外,DPo S共识算法虽然共识性能较高,但有中心化的趋势,且缺乏拜占庭容错能力。基于此,本文针对这两类共识场景,设计一个能满足随机性、安全性要求的Po W共识
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近年来,区块链去中心化、公开透明、不可篡改的特性,使其赢得了广泛的关注。共识算法是区块链系统研究的重要课题。目前许多公链项目都采用了Po W共识算法,并使用了SHA-256哈希函数,但其安全性和随机性并没有经过严格的证明,仍存在安全性隐患。此外,DPo S共识算法虽然共识性能较高,但有中心化的趋势,且缺乏拜占庭容错能力。基于此,本文针对这两类共识场景,设计一个能满足随机性、安全性要求的Po W共识协议及一个满足去中心化需求、具备拜占庭容错能力的改进DPo S共识协议,主要研究工作有以下几点:Legendre序列是一种线性复杂度、自相关性、伪随机性能优越的二元伪随机序列,其性质经过了许多学者的深入研究,在区块链共识算法中有一定的应用价值。为了解决目前Po W中哈希函数可能存在的安全隐患,提出一种基于Legendre序列的挖矿模型,作为一种可替代的区块链挖矿共识算法,并在全网部署分布式节点,通过实验验证了本文挖矿方案的可行性。相比传统的哈希函数,Legendre序列可以提供严格的随机性证明。为了降低了PoW共识协议中轻节点的带宽压力和存储压力,使得手机、Io T设备等轻型终端能够更好地参与到区块链系统中,本文提出了一种由数据链和验证链构成的双层链模型以及一种SPV协议,仅需验证链末尾区块即可快速完成对最长链的确认和对交易的验证。针对联盟链场景,为了在DPoS共识算法中,满足区块链去中心化及拜占庭容错的需求,本文基于VRF可验证随机函数提出了一种密码抽签算法,能够随机选举共识中的各个角色。通过快速一致性算法,在不存在拜占庭节点情况下,提高共识性能;在存在拜占庭节点时,采用PBFT共识实现容错能力。
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