基于HotStuff改进的多主节点共识算法

针对区块链中拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance,BFT)类共识算法存在的性能瓶颈问题,文章提出一种基于HotStuff改进的多主节点共识算法,即MLH(Multi Leader HotStuff)共识算法。该算法引入了不在关键路径上的协调阶段,结合轮次内收集投票、跨轮次提交区块等机制,令多个节点同时成为主节点,使算法可以并行提交区块,提升了算法的计算效率。另外,通过结合门限签名与聚合签名降低了分区内的通信复杂度,使MLH算法在连续视图切换的情况下仍保持线性通信复杂度不变。实验结果表明,MLH算法在时延和吞吐量方面都有较好的表现。

改进Fast-HotStuff区块链共识算法

Fast-Hot Stuff区块链共识算法采用两轮投票的共识过程,当主节点在第一轮投票后发生错误时,吞吐量将大幅降低,为解决该问题,提出一种改进的Fast-Hot Stuff算法。该算法引入一个新的区块扩展方式,在某一区块的共识过程中,当主节点在第一轮投票发生错误而导致视图更换时,副本节点将其投票消息传递至新的视图,新视图中的主节点收到足够多的投票消息,根据该区块进行扩展生成新区块并发起共识,以使更多区块上链并提高吞吐量。实验结果表明,当主节点在第一轮投票后发生错误时,Hot Stuff与Fast-Hot Stuff算法在节点数量为19时吞吐量降至3 500TPS以下,节点数量为61时降至1 500TPS以下,而改进算法的吞吐量在节点数量为19时高于6 500TPS,在节点数量为61时高于2 500TPS。

基于区块链的煤矿数据价值链

针对煤矿企业的数据价值挖掘不足、缺少资产化手段,而相关企业和科研院所缺乏获取现场数据的途径,本文将区块链技术应用于数据共享,将去中心化、不可篡改、非对称加密技术等特性应用到区块链技术构成的点对点网络中,实现数据跨域分享的可追踪、数据的不可篡改和身份验证的简化。通过采用一种多节点组建联盟链的方式,搭建了区块链应用平台,总体上为分布式结构的联盟链,采用Hotstuff BFT(Hotstuff Byzantine Fault Tolerance)共识机制,支持声明式非图灵完备的智能合约,采用零手续费方法,根据双方协定或数据长度计算交易费,支持上层的各类应用,通过一次密钥和环签名,实现交易匿名和隐私保护方法。该设计方案对利用区块链的去中心化、可审计等优点解决数据分享中的安全问题提供了参考,为解决数据分享、身份验证问题提供了借鉴思路,为解决煤矿生产数据资产共享和交易提供了新方案。