降低跨分片交易比例的区块链分片方法

针对分片技术在优化区块链性能时引起的跨分片交易比例过高、跨分片交易验证复杂的问题,提出一种降低跨分片交易比例的区块链分片方法。首先,从数据分片的角度出发,构造区块链交易分片模型,并给出分片性能评价指标;其次,针对区块链中长期积累的交易数据,从账号关联性角度出发,构造发送方和接收方的交易频次集合;最后,设计考虑交易频次的区块链交易分片算法(FBTS),从而解决交易分片中跨分片比例过高的问题。在分片粒度为2、3、5、7、15、20、30和50的情况下,所提算法在跨分片交易比例、账号平均跨分片次数、账号的加权平均跨分片次数等性能指标方面均优于随机分片算法(RSA)和取模分片算法(MSA)。另外所提算法的大多数账号和交易量都集中分布在低跨分片次数处,说明交易的完成不需要多次跨分片。实验结果表明,所提算法可以有效地降低跨分片交易比例,缩短跨分片的交易的时延。

降低跨分片交易回滚概率的多轮验证方案

区块链分片方案中的跨分片交易由多个分片协调处理。在采用实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)类共识算法的分片方案中,存在因分片后拜占庭节点在单个分片聚集,导致分片失效无法验证交易的问题。因此,为保证分片间数据的一致性,需要对部分处理的跨分片交易进行回滚操作,这影响了系统的总体性能。针对以上问题,提出了一种多轮共识的验证方案,可以在降低回滚概率的基础上,支持更大分片规模,提升系统的每秒交易数(transaction per second,TPS)。简述了现有分片项目解决方案的优缺点,对跨分片交易的概率和回滚概率进行了分析,提出多轮共识的验证方案,分析了多轮方案对跨片交易回滚概率的影响,得出合理的多轮轮数上限值。通过与现有方案的对比实验表明,多轮验证方案可以有效提升交易验证率,降低跨片交易回滚的概率,提升系统总体的TPS。

利用状态归约处理跨分片交易的多轮验证方案

在区块链系统中,分片是主要的链上扩容方案,其中的状态分片可以在不降低安全性的前提下解决公链可扩展性问题.但是,分片技术的引入,又带来了处理跨分片交易验证的难题,当系统内大多数交易为跨分片交易时,跨分片交易的处理能力决定了整个系统的性能.因此,在设计分片系统的过程中,跨分片交易验证和处理策略至关重要.针对上述问题,提出了利用状态归约处理跨分片交易的多轮验证方案SRMR(state reduction and multi-round).首先对跨分片交易的概率进行分析,然后提出利用状态归约处理跨分片交易方案,并在此模型下分析各层处理跨分片交易的概率,分析出仅用状态归约模型会使上层分片处理交易负载过大.为均衡上层交易负载的问题,又提出激励机制并将状态归约与多轮验证相结合,最后得出合理轮数取值并提出了一种合理平衡归约与多轮验证的策略.此方案综合利用节点的能力,力保跨分片交易的顺利完成,降低跨分片交易回滚率.