SRaft:基于Schnorrkel签名和信用值机制的Raft共识算法

因选举冲突而引发的选举效率问题及主节点的隐私安全问题已经成为Raft共识算法的研究热点。针对这两个问题,该文提出了一种结合Schnorrkel签名和信用值机制的Raft共识算法——SRaft。首先,在选举阶段,集群中的所有节点会根据当前自身信用值,在不同的范围内进行随机选举超时,这样能够保证高效节点更快完成超时,成为主节点。其次,通过在日志复制阶段引入Schnorrkel签名,主节点与部分高信用值从节点共同对客户端消息生成一个聚合签名,隐匿主节点信息,参与生成聚合签名的从节点可以对消息中的客户端数字签名进行验证,确保消息未经主节点篡改,避免拜占庭主节点更改日志。最后,通过本地多节点仿真实验表明:SRaft算法能有效降低选举冲突发生的概率,提高选举效率;通过理论分析验证了SRaft算法可以隐匿主节点信息,提升了算法的可靠性和集群的稳定性。

基于分组Raft机制的PBFT共识算法改进方案设计

本文针对区块链中实用拜占庭容错算法(PBFT)存在节点活跃度不高,节点数量增加,性能低下,作恶节点无法被监督并被及时踢出联盟链等问题,提出了一种基于分组Raft机制的GRBFT优化方案。首先对节点进行分组,将原本PBFT中的所有节点一起互相交互进行共识改为组内共识加组外共识,先组内遵循基于PageRank算法优化的Raft共识算法进行共识,然后组外每个小组被选出的组长将会带着组内的共识结果与其它组长遵循PBFT算法进行共识。搭建了基于本改进方案的仿真模拟与性能测试系统,通过模拟实验证明了该方案的有效性以及可用性,实验结果表明,GRBFT算法比起PBFT算法最大可容忍更多的恶意节点,拥有更高的吞吐量以及更低的共识时延。

用于联盟链的非拜占庭容错共识算法

随着区块链技术的发展,区块链出现了多种分类,兼顾公有链多中心特点和私有链高性能优势的联盟链成为了我国区块链的发展重心。结合联盟链中存在节点信任的特性,非拜占庭容错共识算法能为联盟链提供更好的性能支持。文中选取Raft共识算法作为研究对象,针对Raft共识算法中Leader节点选举和日志复制过程中的诸多问题,提出了一种可应用于联盟链的非拜占庭容错共识算法——KRaft(Kademlia-Raft)共识算法,该共识算法结合区块链网络层的双层Kademlia路由协议改进了Raft共识算法中的Leader节点选举和日志复制过程。首先,针对Raft共识算法Leader节点选举中存在的多Candidate节点分票和Follower节点增多引发的投票效率问题,KRaft共识算法利用双层Kademlia协议建立的K桶实现了Candidate节点集合内的稳定选举;其次,针对Raft共识算法日志复制过程中Leader节点单节点日志复制过程效率低和节点负载不均的问题,提出了均衡Leader节点负载的多Candidate节点并行日志复制方案,在提升数据吞吐量的同时提升了算法的可拓展性。本地多节点仿真实验的结果表明,KRaft共识算法相较于Raft共识算法,数据吞吐量提升了34.5%,Leader节点选举速度提升了55.6%。

基于区块链的精准扶贫数据保护方案

针对目前数据管理中普遍存在的中心化存储、防篡改性弱、可追溯性差、缺乏安全有效的共享渠道等问题,借助区块链技术的去中心化、不可篡改等特性研究了一种基于区块链的精准扶贫数据保护方案。以个人档案的形式记录扶贫数据,依托智能合约和星际文件系统等技术使数据以数字档案形式进行新增、更新、验证、共享。将公有链和联盟链结合,以锚定数据快照信息的方式保障数据的安全性。在智能合约构建过程中,采用安全多方计算(secure multi-party computation,SMPC)技术增强合约的执行安全性,解决资金转账等敏感问题。改进Raft共识算法,将各节点的性能、可靠性、地区影响力等维度作为综合性能,设计基于节点综合性能的Raft共识算法,解决数据存储和数据处理效率的问题。利用Postman、JMeter等工具对系统的存证、吞吐量进行测试,所得结果能满足系统的需求。