基于分布式共识协同的光伏逆变器电压控制策略研究

为了解决大规模分布式光伏接入配电网导致光伏并网点出现电压越限问题,提出了一种基于分布式共识协同(distributed consensus collaboration,DCC)的光伏逆变器电压控制方法。光伏逆变器电压控制采用基于功率调节的下垂控制模式,利用下垂控制调节光伏的有功功率与无功功率,实现对光伏并网点电压的控制。分布式协同共识是将接入系统的光伏有功功率输出与光伏最大输出跟踪比作为状态变量,通过分布式共识协同算法实现下垂控制启动参数的调整和光伏逆变器之间的电压协同控制。通过一个含分布式光伏的真实馈线系统进行算例验证,基于德国DIgSILENT软件进行仿真。结果表明,所提电压控制方法能有效抑制光伏并网点的电压越限问题,并在电压调节过程中降低光伏有功功率出力的削减,提升光伏逆变器的无功功率调节量。

云际分布记账模型、机理与关键技术展望

云际计算是支持公有云、私有云、边缘云和微云等异源异质云服务以自主对等方式纵横协作共赢的新型计算模式,可为独立云服务实体间行为交互、信任构建和贡献度量等提供防篡改、可追溯能力支持,进而最大限度削弱阻碍不同利益攸关者协作的不确定性因素.提升云际协作意愿和效率需要基于何种机理进行何种机制创新,是云际计算成长演化中需要进一步阐述的新问题.本文首先以基于“数字空间证据”构建或增强信任关系为设计原则,提出了基于区块链的云际分布记账软件定义模型,并系统阐述了分布记账支撑云际服务独立性、可审计性以及释放云际协作潜能的内在机理;其次,面向云际复杂交互行为,深化并固化了云际分布记账运行逻辑流程及关键环节的设计,避免其在错综复杂要素综合作用下呈现不确定冲突和矛盾;再次,针对数据要素流通及复杂异步交互场景,细化并优化了云际分布记账合约逻辑模型;最后,论述了以分布共识、智能合约等为代表的云际分布记账核心技术及相应指标的现状,并对关键技术的目标属性体系、前瞻性挑战等进行了展望.

跨空间域数据管理分布式共识算法:现状、挑战和展望

随着数字经济的飞速发展,以及“全国一体化数据中心”和“东数西算”等基础设施的不断完善,数据要素流通的大趋势使数据服务逐步由面向单一空间域的数据管理转变为面向跨空间域的数据管理。跨域数据管理需要通过分布式共识算法使数据一致。然而,已有的分布式共识算法仅考虑单数据中心的情况,没有考虑跨数据中心之间的网络通信的不确定性,从而在跨空间域场景下面临日志同步时延大、系统吞吐量低下等问题。系统地梳理了跨空间域下的分布式共识算法的现状以及面临的新挑战,并针对解决这些挑战的技术路线进行了展望。

基于市场证明共识的分布式账本协议:Achain

区块链技术给加密货币带来了新的变化,并得到了广泛的应用.然而,它仍面临着高吞吐量、低交易延迟、安全性和去中心化的需求和目标.此外,消费节点(交易提供者)的意愿难以映射到leader中,区块开采者热衷于挖矿竞赛也导致中心化和能耗的加剧.为此,提出了一种不同于传统PoW(proof-of-work)共识的新型共识算法——PoM(proof-of-market),及其第一个实施案例——Achain协议.PoM的算法设计使得消费节点进行PoW工作,并投票选出leader节点.这不仅离散化了挖矿的工作,提升了去中心化,降低了能耗,还体现了消费节点的意愿,只有受到最多支持的节点才能成为leader.在性能上,相较于PoW型区块链,Achain还提升了可扩展性,此外,还提供了一种Achain节点存储优化方案——FastAchain;在安全性方面,Achain辅以一套激励相容的奖惩机制使得恶意节点的收益期望为负,这保护了诚实节点的利益,且Achain可以容忍至多1/3的全网总算力被恶意节点控制.为了验证Achain的性能表现,实施了一个大规模网络下的Achain原型用来评估其相关性能,结果表明Achain达到了预期,优于一些主流的代表性区块链协议,且保持了良好的链收敛性和去中心化.

分布式平均共识的无线声传感器网络时钟校准

在无线声传感器网络中,每个节点的时钟系统通常独立,受制造工艺、温度、湿度等因素的影响,各节点间的时钟存在异步问题。时钟校准方法是补偿节点间的采样率偏差的有效手段。然而,大部分已有方法只能以集中式的方式适用于无线声传感器网络中,这不仅需要额外的中心处理单元,也将带来较重的通信负担。针对上述问题,本文提出一种无线声传感器网络时钟校准方法。首先,在线性相位漂移模型中引入解卷绕策略,以消除高频处的相位模糊问题,进而提高每对相邻节点间的时钟同步精度。接着,基于分布式平均共识算法,提出一种分布式时钟校准新方法,使各节点并行地、协作地进行时钟同步。其次,在补偿各节点采样率偏差的基础上,仅利用到达时间信息进行分布式声源定位。最后,根据声源位置,分布式地估计各节点之间的起始采样偏差。与已有方法不同,所提方法仅需相邻节点之间的局部通信、无须中心处理单元、鲁棒性强,更适用于无线声传感器网络。本文实验结果表明了该方法的有效性。

电动汽车充电的分布式共识控制研究

为满足低通信量和计算资源需求,最大限度地减少电动汽车电池内阻造成的功率损失,提出了一种基于分布式共识算法和图论的电动汽车充电控制新方法。该方法使用分布式共识算法,信息交换在相邻电动汽车之间进行,减少了对通信量和计算资源的需求。为验证所提电动汽车充电控制方法的有效性,分别进行了10辆和100辆电动汽车的充电站实际案例控制实验。结果表明,所提出的电动汽车充电控制方法能够实现电动汽车有效负载的精确分布控制。

一种基于分布式共识的多域安全策略智能生成机制研究

全面、准确、及时的安全策略是保障系统安全可靠运行的关键性要素,针对地域分散、动态组网、多域协同的大型分布式系统,如何正确、高效、智能配置体系性安全策略是智能安全领域的一个难点问题。针对多域协同系统的应用模式,以统一的资产标识为前提,提出域内资产智能发现机制和域间资产智能发布机制,确保各域资产信息快速达成共识,以此为基础提出安全策略智能转换和增量翻译机制实现多域安全策略的智能、并行生成。

基于区块链的频谱设备网络中防御拜占庭攻击的分布式共识机制

针对大规模、超密集部署移动互联网和物联网引发的精确频谱共享需求,基于区块链技术提出联网海量个人无线设备构成频谱设备网络:频谱管理服务器、移动基站、个人无线设备形成云计算与边缘计算相结合的频谱设备网络架构,以频谱数据获取、频谱区块添加、频谱数据传输、频谱数据采集的激励构成了基于区块链的频谱设备网络的基本运行机制,通过感知节点共识融合、验证节点共识验证、簇头节点共识确认,在一定置信度下的假设检验判断是否有恶意感知节点发动伪造频谱数据的拜占庭攻击。仿真结果表明分布式共识机制在防御恶意感知节点伪造频谱数据的拜占庭攻击上的有效性和可靠性。

基于新息事件触发的非线性分布式共识状态估计

针对离散非线性系统,设计了基于新息事件触发和共识机制的分布式共识容积信息卡尔曼滤波算法。当新息触发函数超过给定的阈值时,进行一致性传输,否则使用预报值来代替传输值。加入新息事件触发机制后,改进的分布式共识容积信息卡尔曼滤波算法不仅计算量减少,传输负担较小,而且与现有的改进算法相比,触发率降低。仿真实例验证了该算法的有效性。

一种改进的广域网低延迟分布式共识算法

针对现有广域网分布式共识算法使用的两阶段Quorum节点数量多,忽视Leader与客户端的位置关系这两个问题,提出一种改进的Paxos算法——SQPaxos(Smallest Quorum Paxos).在Quorum方面,SQPaxos分别确定最小的第一阶段和第二阶段Quorum节点数量,建立提案号与节点编号间的映射关系,为每个提案分配节点构成Quorum,满足Quorum相交要求,降低共识延迟。在Leader与客户端的位置关系方面,提出自适应Leader分配机制,在Multi-Leader基础上,通过统计不同区域的客户端发起请求的频率,自适应地将Leader转移至操作频率高的区域,降低Leader与客户端间的通信延迟。实验结果表明:实现了最小化两阶段Quorum的SQPaxos能够大幅降低广域网共识延迟。同时,采用自适应Leader分配机制的算法与未使用的和使用其他Leader分配机制的算法相比,能够一定程度减少共识延迟。

类Paxos共识算法研究进展

随着互联网数据量和业务量的快速增长,集群规模越来越大,由于机器和网络等故障使得业务中断的可能性越来越高.如何实现一个容错的分布式系统十分重要.多机达成共识是分布式容错系统中一个最基础,最核心的问题.Paxos等一系列共识算法的出现有效地解决了这个问题.近年来,越来越多的系统使用共识相关技术,关于分布式共识算法的研究也层出不穷.这些共识算法可以被划分成2个大类:强领导者共识算法和弱领导者共识算法.随着远程直接内存访问(remote direct memory access, RDMA)等网络技术和现场可编程门阵列(field-programmable gate array, FPGA)等硬件技术的发展,又出现了一些结合新型网络和硬件技术的共识算法研究,用来提升分布式系统的性能.将从分布式共识算法发展历程的角度,介绍Paxos系列算法,阐述算法演进过程中的关键研究,讨论相关算法在不同场景下的优劣势,并展望该类算法的未来发展方向与前景.

异构网络环境下最大化谱间距的拓扑设计

分布式平均共识和去中心化机器学习是具有广泛应用的去中心化计算方法.两种方法的收敛率主要由拓扑的谱间距所决定.节点网络环境的异构性包括节点带宽和节点间连接可用性的不同.异构网络环境对去中心化计算的效率提出了挑战.本文研究异构网络环境下最大化谱间距的拓扑设计问题,推导了谱间距针对拓扑任一条边的梯度,并设计了基于该梯度的增删边算法来构建目标拓扑.构建的拓扑具有更大谱间距,且各节点的数据通信时间相近.拓扑构建算法的性能在不同程度的异构网络环境下能够保持稳定,且生成的拓扑在分布式共识中以更快的收敛率和更短的时间达到收敛.基于该算法,本文进一步验证了最新发现的谱间距与去中心化机器学习收敛率的弱相关性.

基于区块链技术的身份认证与存储方法研究

目前的网络身份认证系统基本采用中心化的设计方法,该方法存在权限控制失误或中心机构被入侵导致的信息泄露或篡改问题,文章提出了一种基于区块链技术的身份认证与存储方法.将用户身份认证信息的摘要构建相应的Merkle树并打包记入区块链,通过RSA和共识算法来保证用户认证信息和系统的安全性.该方法在保证用户信息安全性的同时,具备身份认证的便捷性.

区块链技术的研究及其发展综述

区块链被称为下一代的价值互联网,是一种去中心化新兴加密货币的基础系统架构。自2008年中本聪提出区块链一词以来,区块链因其本身的不可篡改、可溯源、去中心化等特性而逐渐受到人们的广泛关注,其中的两个典型代表为比特币区块链系统和以太坊区块链系统。但是在目前已有的文献资料中,大多是将已有的区块链技术应用到实际生活中,而对区块链的底层的实现介绍较为模糊,应将区块链从实际的应用中抽离出来,并通过比特币区块链系统和以太坊区块链系统的设计思想及其关键技术来了解区块链的工作原理。文中主要从区块链设计的密码学原理、共识算法、数据存储结构等方面来详细介绍区块链技术的基础架构,并针对比特币白皮书和以太坊黄皮书中较模糊的概念进行了补充,从而为后面的读者提供更加深入的研究参考。最后,介绍了区块链目前的应用现状和展望。

区块链与可信数据管理:问题与方法

作为支撑比特币实现无中心高可信的账本管理的技术,区块链在金融领域得到了广泛关注.区块链实现了不完全可信环境中的可信数据管理,具有去中心化、防篡改、不可抵赖、强一致和完整性等特性,但同时也存在高延迟和低吞吐率的性能问题.在互联网技术发展、新型应用层出不穷的大背景下,借鉴区块链在数字加密货币应用中的成功经验,探索可信数据管理的理论、技术,并设计、实现系统,是学术界所面临的重要问题.从可信数据管理角度,介绍了区块链相关的技术和研究进展,包括分布式共识、智能合约、数据溯源等,并分析了应用对可信数据管理所提出的需求和研究挑战.

区块链助力政府信息公开制度的完善--以“互联网+”和大数据时代为背景

区块链技术是分布式账本,其本质上是一个数据库,去中心化、分布式共识机制、不可逆性等特征使得其可以做到最大程度的信息对称,对于当前政府的信息公开制度具有重要的意义与价值。本文在对政府信息公开制度以及区块链技术的独特机制做初步梳理之后,再探讨区块链技术应用于政府信息公开制度的作用,以期产生相应的法律意义。

基于区块链技术的数字版权保护综述

随着互联网的迅速发展,信息在全球范围内的传输变得异常高效与廉价,然而,这种信息传输并没有对有价值的信息进行保护的机制,在网上随意复制、传播乃至篡改的成本非常低。因此,数字版权受到了很大的冲击,数字化系统中存在数据泄露、易被篡改等问题,区块链的去中心化和不可篡改以及分布式共识的技术特点,为数字版权保护带来了重要的变革,推动了数字版权保护的发展。因此,本文围绕基于区块链技术的数字版权保护问题开展了研究工作,通过分析区块链的定义和常见基于区块链的数字版权算法和应用,得出现有的基于区块链数字版权中存在的问题,并针对这些问题提出了可行性建议。

形式化方法与系统软件:实践与发展建议

对高可靠系统软件需求的不断增加使得形式化方法在工业界引起了广泛的兴趣。文章概述了当前主流形式化方法,分析了国内外研究态势,并介绍了形式化方法在设计和实现操作系统、编译器、同步原语、文件系统、数据库系统和分布式共识协议等方面的实践。基于这些实践,进一步总结了形式化方法在系统软件中应用的经验,并从理论和工程两方面讨论其可能面临的挑战,最后针对这些挑战提出发展建议。