基于区块链的Gossip协议优化研究

Gossip网络协议具有高效性和扩展性,广泛应用于区块链分布式系统的底层通信协议。针对联盟链中Gossip网络协议的冗余现象造成的传播效率下降,提出了Stack Gossip算法。该算法将收到的节点信息记录在信息栈中,避免向一个节点重复发送消息。实验发现,Stack Gossip算法不适用于大规模网络中节点数量过多的情况。为此,进一步提出Influence Gossip算法,其核心思路是节点通过评估邻居节点的信息影响力来选择通信的对等节点,在一定程度上避免了传统Gossip网络协议节点间传播的随机性。实验结果表明,与Random Gossip算法相比,Influence Gossip和Stack Gossip算法传播效率和产生的冗余有明显改进。

基于Gossip协议的流媒体播放机制的研究与改进

针对Gossip协议数据传播随机性与不确定性问题,提出了一种混合结构方式。该方式将非结构化P2P网络和结构化P2P网络相结合,通过增加数据片预取调度算法,弥补了Gossip协议数据传输的随意性。实验结果表明,此方式提高了节点成功播放率,降低了系统开销。

基于Gossip的自适应成员关系管理协议

提出了面向动态异质环境的P2P成员关系管理协议。该协议能根据节点能力度大小动态调整节点连接个数,从而使得节点连接数分布和节点能力度分布相匹配,有利于提高P2P网络的资源利用率和负载均衡。协议基本操作包括:节点加入、节点退出、节点失效恢复、节点能力度汇聚和节点关系更新。实验结果表明,和不考虑节点能力度的相关协议相比,与节点能力度动态适应的节点成员关系管理协议具有更高的资源利用率。

基于Gossip协议的P2P流媒体算法优化

通过分析具有代表性的P2P流媒体系统中所使用的Gossip协议,针对其没有考虑节点和网络的动态异质性等因素,提出动态自适应Gossip协议,该协议采取对节点的能力度进行排序的方式,充分利用能力强的节点,具有良好的适应性,能够反映P2P网络中节点和资源的动态性,在一定程度上提高了系统的整体效率。

自适应选择gossiping概率的多跳网络数据广播

移动Ad Hoc无线网络节点在广播报文信息时占用大量的网络资源,且广播信息的能量开销较大。为了解决这些问题,提出一种基于自适应选择gossiping概率的多跳网络数据广播协议。该协议首先基于网络节点密度分布情况及节点平均邻居数量来定义gossiping概率,减少广播信息的开销,再为自适应gossiping概率加入选择能力,从候选邻居节点中排除会带来传输中断情况的节点,避免能量损失。实验仿真结果表明,该协议相比较gossiping路由协议、传输感知的机会Ad Hoc路由协议和轻量级的移动Ad Hoc网络主动源路由协议,网络总能耗分别减少了32.5%、14.6%和2.1%,并且在降低数据包丢失率和减少数据包传输延迟上表现出较好的效果。

基于Gossip协议的P2P流媒体系统

在分析P2P(peer-to-peer)流媒体系统的典型模型的基础上,设计一种基于Gossip协议的P2P网络流媒体直播系统.该系统可以为每个节点独立地选择良好的伙伴节点,节点的自组织能力能够有效地减轻服务器的压力.实验表明,该系统能够充分利用自身节点的剩余带宽,动态适应网络拓扑的变化,提高流媒体直播的服务质量.

基于Gossip协议的拜占庭共识算法

区块链是一种对等网络的分布式账本系统,具备去中心化、不可篡改、安全可信等特点,因此受到了广泛关注。在区块链系统中,典型的拜占庭错误包括操作错误、网络延迟、系统崩溃、恶意攻击等。现有共识算法不仅对区块链中拜占庭节点的容错能力低,而且对区块链系统的可扩展性差。针对这一问题,文中提出了基于Gossip协议的拜占庭共识算法,使系统可以容忍小于一半的节点为拜占庭节点,能够达到XFT共识算法的容错能力。同时,因为采用了统一的数据结构,所以系统具有更好的可扩展性,并且有利于正确节点识别区块链系统中的恶意节点。在该算法中,提案节点随着区块链长度的变化而转移,系统中所有节点都处于对等的地位,从而避免了单点故障问题,进而使得系统具有更好的动态负载均衡的性能。

基于Gossip协议的信任收集共识算法研究

共识算法是构筑区块链信任特性的基础。如何保证共识算法的高效和稳定一直是研究领域的热点。Gossip协议因其高效性和可扩展性,被广泛应作共识算法底层框架。传统Gossip协议节点之间的通信方式呈随机性,使得共识时间稳定性不够,并且由于不能预测共识时间,无法应用在强一致性场合中。为解决Gossip协议中稳定性不够和最终共识的问题,提出一种基于Gossip协议的信任收集共识算法。节点通过评估邻近节点的信息度选择通信节点,消息在通信过程中收集信任值,直至消信所收集的信任值大于全网临界受信阈值时,认为消息确认为达成共识。同时,利用时间退化因子控制节点信息度,防止过热点产生,维持网络负载均衡。实验表明,CCG算法与传统Gossip和Random Gossip算法相比,具有高稳定性、高效率等优点。

基于Gossip协议的P2P流媒体直播系统的研究

通过对当今P2P流媒体直播系统主流模型的对比分析,在Gossip协议的基础上,提出一种自适应Gossip协议P2P流媒体直播系统模型,针对节点的异质性实现动态的更新状态和查找节点的机制,充分利用节点的带宽,提高了系统的效率。

基于Gossip网络协议的前置消息验证

针对联盟链中Gossip网络协议的冗余现象,文中提出了一种采用多项式证明和布隆过滤器进行前置验证的算法GP与GB。其核心思路为以Gossip网络传播协议为基础,在消息传播到新节点之前进行简短的消息验证,只传播新节点不包含的消息,通过前置验证来降低消息冗余现象。实验表明,在通过Gossip网络协议进行传播消息时,通过前置消息验证可以显著降低整个网络的使用带宽。

GVGBC:全视图情形下基于Gossip协议的拜占庭共识算法

共识算法是区块链技术的一个核心组成部分,但现有的共识算法还存在某些不足.针对基于Gossip协议的拜占庭共识算法(GBC算法)的局限性,提出了一种基于全视图通信情形下的GBC算法——GVGBC算法.通过改进通信方式、数据结构和内部算法,使系统快速实现分布式节点间的数据更新和共识达成.通过实例依次证明了GVGBC算法的3个优点:节点间通信的轮数降为一轮;单节点对错误信息不会多次叠加;减少了系统承担的数据量.总之,在通信可靠的情况下,GVGBC算法减少了节点数据更新所需要的通信轮数,减少了系统承担的数据量,从而提高了算法的性能.

用PTA模型形式化分析基于Gossip协议的发布/订阅系统

在研究传统的发布/订阅消息中间件系统的基础之上,结合Gossip协议的特点来研究发布/订阅消息中间件,最后运用形式化方法,通过PRISM仿真工具,对仿真的模型进行形式化分析.实验结果表明,发布/订阅消息中间件系统的实时性受消息产生速度的影响,在各个订阅者订阅相同消息和不同消息两种情况之下网络特性展现不同的变化,但最终都是随着消息产生速度的增加而减小.可靠性随着消息产生速度的增加而减小,并且订阅者的接收缓存越大可靠性越高,但增幅率会越来越小.该实验模型和实验方法对于发布/订阅消息中间件系统的研究,以及在现实环境中配置系统的相关参数有一定的帮助.

基于Gossip协议的多机器人系统通讯机制的研究

多机器人系统的移动特性给无线通讯的设计提出挑战。而广泛使用的移动Ad-Hoc网络处理网络拓扑结构不断变化的任务会产生不可预测的计算开销。针对这种不足,该文对广泛应用于分布式信息管理的Gossip协议进行修改,应用于移动多机器人通讯中,并基于该协议提出一种实现机器人规模统计的算法。实验结果表明,该协议在不同规模的机器人系统中,都能有效地完成信息的分发,且不会造成通讯量锐增。

An Integrative Comparison of Energy Efficient Routing Protocols in Wireless Sensor Network

Many advances have been made in sensor technologies which are as varied as the applications;and many more are in progress. It has been reasonable to design and develop small size sensor nodes of low cost and low power. In this work, we have explored some energy-efficient routing protocols (LEACH, Directed Diffusion, Gossiping and EESR) and their expansions (enhancements), and furthermore, their tactics specific to wireless sensor network, such as data aggregation and in-network processing, clustering, different node role assignment, and data-centric methods. After that we have compared these explored routing protocols based on different metrics that affect the specific application requirements and WSN in general.

一种基于哈希图的移动自组网区块链模型

针对移动自组网存在的网络覆盖范围有限、连接不稳定、节点协同时易遭受恶意攻击等问题,结合区块链技术增加数据的安全性与完整性,提出一种基于哈希图的移动自组网区块链模型。首先,提出一种分簇算法,将节点划分为不同的簇,选举簇首统计簇内节点数量,并写入事件中进行传播,以保证共识的顺利进行;其次,对Gossip协议进行优化,提出FS-Gossip(fast spreading Gossip)协议,减少邻居节点选择的盲目性,提高传播效率,增大新入簇节点的检测速度;最后,改进哈希图中复杂的共识计算,并提出一种基于簇首优先的传播机制,在簇内节点应用轻量级共识与传播机制,以加快事件确认速度,降低时延,提升吞吐量。仿真实验结果验证了模型在时延、吞吐量与传播效率方面的优势。

典型P2P流媒体模型及其关键技术

分析并比较几种典型P2P流媒体模型的可扩展性、启动延时和系统稳定性,指出基于gossip协议的媒体服务模型与基于多播树协议的P2P流媒体服务模型的区别。总结P2P流媒体服务体系涉及的数据调度算法、节点选择优化算法等关键技术,分析其存在的问题并指出研究方向。

基于区域化的P2P流媒体直播系统模型

基于树状拓扑协议及扩展的模型和基于Gossip协议的模型在媒体数据分发方面存在缺陷。针对该问题,提出一种基于区域化的P2P流媒体直播系统模型,采用动态自适应的区域化自治机制,在大规模的流媒体直播网络系统中降低系统管理控制负载的开销,优化系统带宽和时延,提高了流媒体数据资源的利用率。

一种可靠可伸缩组通信系统设计与实现

组通信系统是支持一致性和容错的分布式协同系统中非常重要的组成部分。为了满足大规模协同应用的需求,文中采用了基于流言的协议与确定性协议组合的方法设计并实现了一种可靠可伸缩组通信系统SGGS。该系统主要包括可靠消息传输服务与组成员管理服务,其中基于流言的可靠多播协议和确定的消息恢复、流量控制、排序协议的组合,基于流言的失败检测协议与确定的视图一致化协议的组合以及乐观虚同步机制应用使系统具有良好的可伸缩性、可靠性和灵活性。

基于模糊理论的P2P流媒体节点选择算法

传统Gossip协议对节点的选择存在盲目性,没有考虑节点的存储能力等影响因素,致使节点选择时网络搜索成功率较低,网络传输负载呈现出随机性。通过对非结构化P2P网络中广泛应用的Gossip协议进行探索和研究,运用模糊理论提出基于可靠性的节点选择策略。通过模拟实验对相关数据进行分析,结果表明该策略能有效提高P2P网络中节点的选择效率。

一类P2P结构C＆C恶意覆盖网络的构造分析

为了解未来可能出现的恶意覆盖网络的工作原理,以便制定相应的防御策略,本文提出了一套构造P2P结构C&C恶意网络的可行方案。方案中采用了基于自约束蠕虫的节点捕获、基于偏好依附的链路生成和基于闲聊协议的消息广播等策略,并进行了仿真分析。