【摘 要】
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随着区块链技术的发展,共识机制由于缺乏可扩展性,无法在保证支持大规模网络的前提下,同时实现低时延、高吞吐量、高安全性。Raft共识机制是一种用于管理多副本状态机日志复制的方法,它从多副本状态机的角度出发,具有高吞吐量和低时延的优势,但不能容忍拜占庭节点的存在,并且在选举阶段选取规则简单,选票容易被瓜分,缺乏合理的惩奖机制等问题。本文针对Raft共识机制存在的问题,提出一种基于动态信任的Raft共识
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随着区块链技术的发展,共识机制由于缺乏可扩展性,无法在保证支持大规模网络的前提下,同时实现低时延、高吞吐量、高安全性。Raft共识机制是一种用于管理多副本状态机日志复制的方法,它从多副本状态机的角度出发,具有高吞吐量和低时延的优势,但不能容忍拜占庭节点的存在,并且在选举阶段选取规则简单,选票容易被瓜分,缺乏合理的惩奖机制等问题。本文针对Raft共识机制存在的问题,提出一种基于动态信任的Raft共识机制DTRaft(Dynamic Trust Raft),具体研究内容如下。针对Raft共识机制节点管控不足以及选举阶段存在选票被瓜分的问题。首先,DTRaft根据节点在共识过程中的行为表现,综合时间衰减函数、惩奖因子等因素构建动态信任模型。其次,将共识过程按照周期进行划分,根据节点参与共识过程中的行为表现,对节点的信任值进行动态更新。最后,根据节点信任值对节点进行分类处理,选取可信节点作为Leader节点,解决节点管控不足的问题。针对Raft共识机制不能容忍拜占庭节点存在的问题。DTRaft共识机制首先利用数字签名解决拜占庭Leader节点篡改日志的问题。其次,引入标识位W,解决拜占庭Follower节点恶意响应Leader节点的问题,确保在拜占庭节点发送错误消息的情况下日志项依然能够被正确提交。实验结果表明:a.动态信任模型可以实现对节点的惩奖,并能使节点信任值保持在相对稳定的值,且信任模型运行时间相对于整个共识过程的运行时间产生的影响较小;b.签名验证解决了节点恶意响应的问题,确保在拜占庭节点发送错误消息的情况下日志项依然能够被正确提交;c.DTRaft共识机制相比于Raft共识机制,安全性有了很大提升,且随着系统运行,能比Raft更高效地完成区块生成。
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