Year：2024
1
Title:
带有预验证机制的区块链动态共识算法
Authors:
Key words:
区块链;混合共识;预验证机制;动态共识;委员会腐败
Abstract:
委员会共识和混合共识通过选举委员会来代替全网节点完成区块验证, 可有效加快共识速度, 提高吞吐量, 但恶意攻击和收买易导致委员会发生腐败问题, 严重时将影响共识结果甚至造成系统瘫痪. 现有工作虽引入信誉机制降低委员会节点腐败的可能性, 但开销大、可信度低且无法降低腐败问题对系统的影响. 提出一种带有预验证机制的区块链动态共识算法(DBCP), 通过预验证机制在较小开销的前提下对委员会进行可靠的信誉评估, 及时淘汰委员会中的恶意节点. 若腐败问题已影响到共识结果, DBCP会通过动态共识将区块验证权转移到全网节点, 并淘汰给出错误意见的委员会节点, 避免系统瘫痪. 若委员会通过迭代达到高可信状态, 则DBCP会将区块验证权交由委员会, 全网节点将认同委员会的共识结果, 并不再对区块进行验证, 进而加快共识速度. 经实验验证, DBCP的吞吐量与比特币相比提升了两个数量级, 且与Byzcoin相近, 可在一个出块周期内快速应对委员会腐败问题, 安全性优于Byzcoin.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/6892
2
Title:
区块链互操作技术综述
Authors:
Key words:
区块链;区块链互操作;跨链;原子性
Abstract:
区块链技术被认为是构建价值互联网的基石, 然而彼此独立的区块链系统形成了数据、价值孤岛. 区块链互操作(也被称为跨链操作)是打破链间壁垒、构建区块链网络的关键技术. 在区分狭义与广义区块链互操作的基础上, 重新定义狭义区块链互操作, 并抽象出跨链读与跨链写两类基本操作; 分析总结实现狭义区块链互操作需要解决的3个关键技术问题: 跨链信息传输、跨链信任传递、跨链操作原子性保障; 系统梳理这3个问题的研究现状, 并分别从多角度进行比较; 在此基础上, 从关键技术问题的角度分析具有代表性的整体解决方案; 最后指出几个值得进一步探索的研究方向.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/6950
3
Title:
区块链扩展技术现状与展望
Authors:
Key words:
区块链;可扩展性;交易吞吐量;区块链体系结构;区块链共识
Abstract:
近年来, 区块链技术引起广泛关注, 其作为一种分布式账本技术, 由于具备开放性、透明性和不可篡改性, 已经被应用到诸多领域. 但随着用户数量和访问需求的大幅增加, 现有区块链体系结构可扩展性不足导致的性能瓶颈, 制约了区块链技术的应用和推广, 如何解决可扩展性问题已成为学术界和工业界关注的热点. 对已有的区块链扩展方案进行分析和总结. 首先, 介绍区块链基本概念和可扩展性问题的由来, 定义可扩展性问题并提出衡量可扩展性的指标. 其次, 给出分类框架, 将现有方案按网络扩展、链上扩展、链下扩展3大类进行介绍, 通过对不同的区块链可扩展性方案进行分析, 比较各自的技术特点并归纳优缺点. 最后, 对亟待解决的开放性问题进行讨论, 展望区块链技术未来趋势.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/6954
4
Title:
区块链网络综述
Authors:
Key words:
区块链;拓扑结构;传输协议;跨链网络;仿真工具
Abstract:
区块链是典型的分布式系统, 底层网络的性能和安全性至关重要. 区块链网络的本质是P2P网络, 然而在安全模型、传输协议和性能指标等方面与传统P2P网络存在明显差异. 首先, 针对区块链网络的传输流程进行全面、深入地分析, 阐明区块链网络所面临的瓶颈挑战. 其次, 针对区块链网络拓扑结构和传输协议的最新研究工作, 从节点异构性、编码方案、广播算法和中继网络等方面系统性地分类梳理, 并归纳总结跨链网络实现和网络仿真工具. 最后, 探讨区块链网络的未来研究趋势.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/6985
5
Title:
ElasticDAG: 弹性图式区块链
Authors:
Key words:
图式区块链;混合共识协议;BFT协议;存储模型;弹性区块链系统
Abstract:
图式区块链采用有向无环图(directed acyclic graph, DAG)的并行拓扑结构, 相较于基于串行拓扑结构的传统链式区块链, 能够显著提升系统性能, 已受到业界广泛关注. 然而, 现有图式区块链的共识协议与存储模型高度耦合, 缺乏灵活性, 难以适应多元化应用需求. 同时, 大部分图式区块链在共识协议层面上缺乏灵活性, 局限于概率性共识协议, 难以兼顾确认延迟和安全性, 尤其对于延迟敏感型应用很不友好. 为此, 提出弹性图式区块链系统ElasticDAG, 其核心思想是将存储模型和共识协议进行解耦, 让两者并行、独立地运行, 从而灵活适配多元化应用. 针对提升系统吞吐量和活性的需求, 为存储模型设计自适应区块确认策略和基于划分的确认区块排序算法; 针对降低交易确认延迟的需求, 设计低延迟DAG区块链混合共识协议. 实验结果表明, ElasticDAG原型系统在广域网下的吞吐量高达11 Mb/s, 并具有10秒级确认性能. 与OHIE相比, ElasticDAG在实现同等吞吐量的情况下, 可将确认延迟降低17倍; 与Haootia相比, ElasticDAG在实现同等共识延迟的情况下, 可将安全性从91.04%提升到99.999914%.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/7050
6
Title:
基于形式化方法的区块链系统漏洞检测模型
Authors:
Key words:
区块链系统;安全因素;漏洞检测模型;形式化验证;BPEL流程
Abstract:
随着区块链技术在各行各业的广泛应用, 区块链系统的架构变得越来越复杂, 这也增加了安全问题的数量. 目前, 在区块链系统中采用了模糊测试、符号执行等传统的漏洞检测方法, 但这些技术无法有效检测出未知的漏洞. 为了提高区块链系统的安全性, 提出基于形式化方法的区块链系统漏洞检测模型VDMBS (vulnerability detection model for blockchain systems), 所提模型综合系统迁移状态、安全规约和节点间信任关系等多种安全因素, 同时提供基于业务流程执行语言BPEL (business process execution language)的漏洞模型构建方法. 最后, 用NuSMV在基于区块链的电子投票选举系统上验证所提出的漏洞检测模型的有效性, 实验结果表明, 与现有的5种形式化测试工具相比, 所提出的VDMBS模型能够检测出更多的区块链系统业务逻辑漏洞和智能合约漏洞.
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https://www.jos.org.cn/jos/article/pdf/7133