基于动态加权选举的委托权益证明共识机制改进

面向委托权益证明共识机制中用户节点缺乏积极性、节点窜谋、难以抑制恶意节点出现、中心化风险变高等缺陷,提出了一种基于动态加权选举的委托权益证明共识机制改进方案.首先,针对用户节点建立奖惩机制以激励用户参与选举活动,同时引入用户节点地址聚类算法以发现具有相似投票行为的用户节点,限制用户节点的不良投票行为.使用改进熵权法对每一轮候选节点的特征动态计算权值,再利用优劣解距离算法结合用户节点的投票情况对候选节点进行排序,使选举结果更为合理.随后,在区块生产过程中动态调整生产节点的生产顺序以避免中心化风险.最终通过仿真模拟验证了所提改进方案的可行性与有效性,结果表明,所提方案能在激励用户节点的同时限制节点的不良行为,有效降低恶意节点出现的概率并避免中心化风险.

一种基于信誉值的多层委托权益证明共识机制

针对委托权益证明共识机制(Delegated Proof of Stake,DPoS)中存在的节点选举不合理、中心化风险增加、节点投票不积极等问题,本文提出一种基于信誉值的多层委托权益证明共识机制(Reputation-based Multilayer Delegated Proof of Stake,RM-DPoS)。首先,提出基于信誉值的节点投票票据评估模型,计算节点信誉值,确定节点的投票权重。其次,引入多层委托投票机制,将投票节点分为不同层次,并允许投票节点将投票权重委托给更高一级的代理节点,防止权力过于集中,化解中心化风险。最后,设计了节点激励方案,依据信誉值和沙普利值进行代币奖励和惩罚,鼓励节点积极投票,维护系统稳定性。实验结果表明,RM-DPoS能够有效解决DPoS共识机制中的问题,能够防范中心化风险,增强系统的稳定性和安全性,具有广泛的应用潜力。

委托权益证明共识机制的改进方案

针对委托权益证明(DPoS)共识机制由于投票不积极和选举周期过长造成的恶意节点剔除不及时的问题,提出了一种基于熔断机制、信用机制和备用见证人节点的DPoS共识机制改进方案。首先,引入熔断机制,提供了反对票功能,加快踢出作恶节点;其次,引入信用机制,为节点设置信用分数和信用等级,通过监测节点行为来动态调整节点信用分数和等级,加大作恶节点获得票数的难度;最后,加入备用见证人节点列表,及时填补因为节点作恶被撤销见证权后出现的空缺。搭建了基于本改进方案的测试区块链系统,通过实验验证改进方案的可用性和有效性。实验结果表明,采用改进后的DPoS共识机制的区块链可及时剔除作恶节点,适用于大多数场景的应用。

基于委托权益证明扩展的量子加密区块链探析

在比特币这一数字货币迅速崛起的背景下,更多研究人员与金融科技公司投入区块链的研究中,这给区块链各项性能指标的发展带来挑战。因此,如何设计出有效且可靠的共识算法成为当前亟需解决的课题。共识机制是区块链技术中最核心的技术,确保各节点区块数据能够在高去中心化网络中形成共识,这可以直接影响到区块链网络的性能状态,也会影响到该技术所能应用的领域范围。本文首先对区块链共识的一些主流算法进行了探讨,这些算法包括PoW算法、PoS算法、DPoS算法和传统PBFT算法等,研究发现这些算法总是存在资源消耗大、交易时延太长或网络规模有限等单一或者多种问题。经测试与比较,本文对其中表现较为平衡的DPoS算法进行研究,并对DPoS两阶段过程中存在的问题进行分析。

基于SVM的DPoS共识机制改进

共识机制是区块链技术的重要组成部分,针对委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)共识机制中对恶意节点不能及时有效处理的问题,提出了一种基于支持向量机的DPoS共识机制改进方案(SVM-DPoS)。首先构建基于SVM的节点判别模型,通过训练好的模型分析节点的行为动机,根据判别结果及时剔除恶意节点;其次基于固定协商出块顺序优化传统算法的出块流程,提升出块效率,进一步提高了整个区块链网络的运行效率。在公开数据集上的实验结果表明,与已有的几种方法相比,改进后的共识机制能够快速剔除恶意节点,不仅维护了系统稳定性,而且增强了对恶意行为的防范能力,从而在保障区块链网络正常运行的同时,提高了整体共识的安全性。

基于混合信任模型的DPoS共识机制改进研究

针对“端—边—云”架构中“局部可信,全局不可信”的混合信任模型,提出基于混合信任的共识方案RT-DPoS。首先,设计声誉机制规范节点的行为并增强节点的投票积极性;然后,提出基于局部信任的投票策略指导节点的投票行为,并根据投票行为建立局部信任关系,在此基础上,综合考虑节点的信任关系和声誉值,设计了两阶段的策略选出代理节点集合,增强了代理节点的去中心化;再在共识过程中引入可验证随机函数优化代理节点出块顺序,增强对腐败攻击的抵抗力。实验表明,RT-DPoS可以避免节点盲目投票,保证代理节点的可靠性和去中心化,并增强共识过程中的安全性,相较于DPoS,RT-DPoS提升了23.38%的安全性能。

节点偏好一致性最大化的DPoS记账权分配

委托权益证明(Delegate Proof of Stake, DPoS)通过投票选择见证人节点出块,实现了交易的快速认证,但其仍存在选择得到的见证人节点无法满足多数投票节点意愿、投票结果易被恶意节点操纵的问题,影响了DPoS的公平性与安全性.为此,本文将投票节点偏好的一致性作为选择见证人节点的指标,提出一种基于Kendall tau距离的DPoS记账权分配方法-DPoSKD (DPoS with Kendall tau distance).方法首先考虑到投票节点偏好不完整的问题,通过扩展Kendall tau距离定义以衡量不完整偏好间的一致性程度,然后将记账权分配过程建模为一个寻找与所有投票节点偏好一致性最大化的Top-k候选节点排列最优化问题,最后通过遗传算法来求解该优化问题,得到的Top-k候选节点作为见证人节点负责出块.实验结果表明通过该方法选择的见证人节点符合多数投票节点的意愿,提高了DPoS的公平性.同时,该方法具备更强的抗操纵性能,提升了DPoS的安全性.

BPVis:面向DPoS区块链网络安全态势感知的可视化系统

基于委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)的区块链网络因其出色的性能表现而备受开发人员关注,进而对其区块链网络的安全与稳定性提出了更高的要求。为满足对于区块链网络监控与分析的的需求,根据DPoS共识机制实际应用过程中的分析,提出了面向DPoS区块链网络安全态势的可视分析方法。建立了节点稳定性与网络稳定性量化方法、网络价值预测模型,针对节点地理位置分布、网络价值走势、节点与网络整体稳定性演化以及细节查看等方面设计了多个可视化视图,面向区块链网络安全态势分析实现了交互式可视化系统,支持从多个角度对区块链网络进行探索。最后通过案列分析与用户评估验证所提方法与系统的有效性与实用性,结果表明所提方法能更好地协助使用者分析区块链网络安全态势。

基于共邻节点相似度改进的DPoS共识算法

针对委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)中节点投票不积极和恶意节点操纵选举结果的问题,提出一种基于共邻节点相似度改进的DPoS(DPoS based on similarity of common neighbor nodes,S-DPoS)共识算法。首先,引入共邻节点相似度模型实现社区划分,缩短投票周期,提高共识效率。其次,计算节点的信誉度,各社区选出一个信誉度最高的节点作为见证节点且负责生产区块,通过节点身份转换机制及时更新节点类别。最后,通过奖惩机制对节点进行奖惩,快速剔除错误节点。仿真实验结果表明,S-DPoS共识算法的节点参与度比DPoS算法提高30%~40%,并且能够有效降低恶意节点操纵选举结果的可能性,增强了系统的安全性。

基于区块链技术的产品标准链架构研究

针对产业链转型升级过程中存在的标准信息不匹配、传递效率低下和监管不到位等问题,构建基于区块链技术的产品标准链,设计以标准链为主链、企业链为侧链的主侧链双链系统。该系统采用信誉积分的委托权益证明(DPOS)共识机制,并引入中心化监管机制的逻辑架构。基于区块链技术的标准链体系可以弱化产品标准的信息不对称程度,实现企业间标准信息的高效传递、匹配和共享,为科技赋能产业升级提供理论与实践参考。

基于DPoS扩展的量子加密区块链

区块链技术的安全性依赖基于数学计算单向困难性的加密算法,其在量子计算机的指数级加速下暴露出脆弱性。虽然已有一系列抗量子攻击区块链被提出,但它们往往建设成本高昂,不利于普及推广。对此,提出了基于委托权益证明(Delegated Proof of Stake,DPo S)扩展的量子加密区块链,相比于Kiktenko等的原始量子安全区块链,所需建设的量子密钥分发(Quantum Key Distribution,QKD)信道数量由O(n~2)降低到O(n),所需进行的通信轮数上限由n/3+1降低为k/3+1,显著降低了量子加密区块链的建设成本,提升了其运行效率与拓展能力。

区块链技术在分布式能源交易中的应用

分布式能源就近自主交易已经成为我国配电网的未来发展趋势。但是分布式能源的出力具有不确定性及个体趋利特性,且参与者众多、单笔交易量小、具有高并发性,使得交易过程中的安全性、公平性与实效性成为突出问题。区块链技术以其去中心化、安全透明、不可篡改等特性与分布式能源交易的需求具有极高的契合度。为此,首先分析了基于现有区块链技术的电力市场交易系统的优势与不足,提出了基于有向无环图(DAG)拓扑的公平委托权益证明(F-DPoS)共识机制的区块链技术,改善了DPoS共识机制下的选举舞弊和DAG中的知名节点问题,辅以公平的通证奖励和刷新机制,以经济激励的方式促进市场主体维护系统的安全;然后构建了基于DAG+F-DPoS共识机制的区块链分布式能源交易管理框架,确保在面对高并发、高流量、高可用的实际场景时能够保证高效、快速、安全的交易吞吐。通过算例仿真分析验证了所提方法的可追溯性、高效性与安全性。

DPoS区块链共识机制的改进研究

针对委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)共识机制存在恶意节点相互勾结以及权益分配不合理的两大问题,提出了一种改进方案。首先,引入RBF神经网络模型,根据节点在整个区块链上工作表现的历史数据和相关属性计算综合信任值,使得通过综合信誉值选举出的节点更加权威可信;同时,加入基于动态博弈的信誉激励机制,增加了节点恶意攻击的成本,使得共识节点的出块更加安全。其次,利用沙普利值对节点权益进行合理划分,使得节点的权益得到了分散,增强了“去中心化”程度,降低了“财阀统治”的可能性。实验结果表明,改进后的DPoS共识机制能够有效抵御“腐败攻击”,增强了系统的稳定性和安全性,具有潜在的应用价值。

DPOS共识机制的改进方案

针对委托权益证明(DPOS)共识机制节点投票不积极以及恶意节点勾结现象提出了一种改进方案。首先,引入非结构化网络信任模型,根据每个节点的历史记录和其他节点的推荐值计算综合信任值。根据综合信任值进行投票,使得选择的节点更可信。引入推荐算法,节点的权益得到了分散,降低了中心化程度。其次,加入了奖惩机制,针对积极投票的节点给予信用值的奖励,使其有机会成为共识节点,针对恶意节点给予信任值的惩罚。实验结果表明,基于综合信任值投票计算的DPOS共识机制能够快速剔除错误节点,维护系统稳定性,具有较高的安全性。

基于节点权重的DPoS共识算法

针对委托权益证明(delegated proof of stake,DPoS)共识机制中节点作恶以及如何降低恶意节点成为代表节点可能性的问题,结合埃欧塔(IOTA)共识机制在安全性和稳定性方面的优势建立了节点之间的信任关系,提出了一种基于节点权重的DPoS(delegated proof of stake based on node weight,NW-DPoS)共识算法。将节点历史行为信息、自身权重值和在线状态作为计算认可度的因素,选取累积认可度高的节点作为区块生产者;根据节点行为表现并以降低节点累积认可度的方式惩罚有恶意行为的节点。仿真实验和分析表明:NW-DPoS共识算法能够明显降低恶意节点成为代表节点的概率,并且在抵御双花攻击和贿赂攻击方面比DPoS共识机制更可靠,从而提高了系统的安全性。

基于多智能体强化学习的区块链赋能车联网中的安全数据共享

针对基于委托权益证明(Delegated Proof-of-Stake,DPoS)共识算法的区块链赋能车联网系统中区块验证的安全性与可靠性问题,矿工通过引入轻节点(如智能手机等边缘节点)共同参与区块验证,提高区块验证的安全性和可靠性。为了激励矿工主动引入轻节点,采用了斯坦伯格(Stackelberg)博弈模型对区块链用户与矿工进行建模,实现区块链用户的效用和矿工的个人利润最大化。作为博弈主方的区块链用户设定最优的区块验证的交易费,而作为博弈从方的矿工决定最优的招募验证者(即轻节点)的数量。为了找到所设计Stackelberg博弈的纳什均衡,设计了一种基于多智能体强化学习算法来搜索接近最优的策略。最后对本文方案进行验证,结果表明该方案既能实现区块链用户和矿工效益最大化,也能保证区块验证的安全性与可靠性。

基于安全多方计算的DPOS改进方案

针对DPOS共识机制中节点活跃度低、容易滋生腐败、记账节点容易被DDOS攻击和腐化攻击等问题,提出一种改进方案。重新设计记账权分配机制,利用安全多方计算协议生成系统随机数,在全网在线节点集合中随机决定出记账节点,在此基础上提出一种MPC-DPOS网络模型,降低执行安全多方协议带来的通信流量问题。设计相应的激励机制,保证见证人节点诚实地执行协议。通过实验验证了改进方案的可用性和有效性。

基于信誉授权的DPoS共识机制改进研究

为了增强区块链公链系统中委托权益证明(DPoS)共识机制的“去中心化”程度以及提高节点投票的积极性,提出了一种改进方案。首先,利用基于算力竞争的PoW“挖矿”机制选出“代理节点”集合并设置节点的权益上限,然后通过投票机制从中选出“共识节点”集合,使得委托权益证明机制中共识节点的选举过程更加公平;同时,引入可验证随机函数对共识节点的出块顺序进行优化,增加了节点作恶的成本,防止恶意节点的“合谋攻击”。其次,利用博弈论中沙普利值的计算方式对出块节点获得的奖励进行合理分配,促进节点的投票积极性。最终,引入信用积分对节点的行为进行评判,结合节点当前所获得的投票权益和出块奖励计算综合信誉值(PCredit),并利用PCredit动态授权每轮参与共识的节点,增强其“去中心化”程度。实验结果表明,改进后的委托权益证明共识机制增强了系统的稳定性和安全性,在保证节点出块率的同时平衡了记账权竞争。