基于综合选举的DPoS共识算法

区块链技术是一种信任机制,具有去中心化、防篡改、可追溯的特性。共识算法是区块链核心技术之一,可维持区块链网络的运行,相较于工作量证明、权益证明等其他公有链共识算法,股份授权证明(DPoS)共识算法具有低延时、高吞吐量、几乎不分叉等优势。但由于按股份权重进行投票选举,选取的委托人总是持币量大的节点,导致其余节点出现投票政治冷漠性的情况,同时节点出块顺序随机,增大了节点通信的消耗。针对上述问题,提出一种综合选举算法CE-DPoS,该算法通过节点之间的通信消耗预先设定网络信息表,根据节点的意愿权重进行投票,投票后计算每个节点的最终得分。选择所有节点中分数最高的节点作为第一个委托人节点,再从该节点的网络信息表中选择得分最高的节点作为第二个委托人节点,直至选定委托人节点数达到系统规定。仿真实验结果表明,与DPoS、BFT-DPoS共识算法相比,CE-DPoS共识算法能动态地选择委托人节点,节点之间选举相对公平,节点活跃度提升至85%,同时出块时间降至0.4 s,能更好地应对日益增长的交易量。

DPoS共识机制改进的演化博弈及策略研究

基于演化博弈将监察机制与奖惩制度引入授权股份证明(delegated proof of stake,DPoS)共识机制,构建以代理节点、投票节点、监管节点为主体的三方演化博弈模型;分析共识方案改进前后节点的行为策略选择变化,在不同奖惩力度和惩罚因子下节点行为策略的演化趋势,并用Matlab仿真。研究结果表明:(1)改进方案能遏制恶意节点的合谋行为并提高投票节点的积极性;(2)奖惩力度能影响节点行为策略;(3)惩罚因子可以影响节点行为趋向稳定点的速度。

基于配对制度的DPoS共识机制

针对授权股权证明共识机制中节点投票不积极和节点腐败的问题,提出一种基于配对制度的DPoS共识机制(delegated proof-of-stake based on matching mechanism,DPoS-M2)。根据节点属性值将节点分为独立节点、主节点和配基节点,通过主节点和配基节点配对增加节点间相互作用力,提高各类节点参与共识的积极性,从而降低系统中心化程度。采用类别评定模块,计算节点行为权重值并更新节点类别,使系统对节点的奖惩更具有针对性。当新节点加入系统时,运用马氏距离计算公式求出最需要该节点的社区,以保证社区动态且平衡运行。在仿真环境下,DPoS-M2在运行了80 min时,与DDPoS、DPoS-PI和DPoS相比,节点的参与度分别提高21.9%、8.7%和32.4%;出块数量分别提高63.2%、44.8%和11.6%;新节点参与率分别提高22.8%、25.5%和28.7%;恶意节点的剔除速度分别提高12%、32%和48%。实验结果表明,DPoS-M2能有效地提高节点的积极性和系统去中心化程度,加快出块速度,提高可扩展性,增强系统安全性。

区块链DPoS共识机制的研究与改进

共识机制作为区块链技术的重要组成部分,能够使所有节点在最短时间内完成交易的验证和确认,且保持所有节点保存的区块链数据的一致性。针对DPoS共识机制投票的积极性不高和对恶意节点不能及时有效地处理等问题,引入投票激励机制和PBFT提出的检查点协议两种核心方案来提升社区活跃度,以及及时对恶意节点进行剔除和惩罚,促进系统始终保持高安全和高效率。

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.

授权股份证明共识机制的改进方案

针对授权股份证明(DPoS)机制中存在的节点投票积极性不高及如何降低恶意节点被选举为代表节点的概率等问题,提出了一种基于奖励机制和信用机制的改进方案。奖励机制规定代表节点所得的交易费要与为它投票的节点所共享,并提出一种改进的收益分配算法合理分配各节点所得的权益;信用机制为节点设置信誉值和状态,并通过优化投票结果的计算方式加大恶意节点成为代表节点的难度。在以太坊平台上搭建了测试区块链对改进方案进行了实验分析,结果表明该改进方案能够降低恶意节点选举成功的概率,提高了系统的安全性。

Extensive game analysis and improvement strategy of DPOS consensus mechanism

Delegated proof-of-stake(DPOS) consensus mechanism is widely adopted in blockchain platforms, but problems exist in its current applications. In order to explore the security risks in the voting attack of the DPOS consensus mechanism, an extensive game model between nodes was constructed, and it was concluded that the DPOS consensus mechanism relies too much on tokens, and the possibility of node attacks is very high. In order to solve the problems of frequent changes of DPOS consensus mechanism nodes, inactive node voting, excessive reliance on tokens, and malicious nodes, a dynamic, credible, and attack-evading DPOS consensus mechanism was proposed. In addition, the Python simulation results show that the improved Bayesian voting algorithm is effective in calculating node scores.

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。

区块链技术在智能电网稳定控制系统中的应用

针对当前稳控系统控制模式存在工作效率低、过程难追溯、在线监管及数据更新难等问题,将区块链技术内嵌在稳控系统控制框架中.利用区块链技术优势,将稳控系统控制过程各阶段涉及的数据信息进行区块化封装及分布式控制,使得关键数据信息实现可追溯、不可篡改,进而可对全生命周期进行控制.构建了基于区块链的稳控系统管理运行、控制应用架构,给出了区块数据结构,采用了股份授权证明共识(DPOS)机制.针对目前正在进行的某稳控系统控制项目,开发了基于区块链的稳控系统管理应用平台.结果表明,在稳控系统运维管理阶段,策略文件和定值文件实现了上链存证和一致性检验等实时监管,进一步提高了稳控系统控制的智能化和自动化水平.