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CRBFT:A Byzantine Fault-Tolerant Consensus Protocol Based on Collaborative Filtering Recommendation for Blockchains
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作者 Xiangyu Wu Xuehui Du +3 位作者 Qiantao Yang Aodi Liu Na Wang Wenjuan Wang 《Computers, Materials & Continua》 SCIE EI 2024年第7期1491-1519,共29页
Blockchain has been widely used in finance,the Internet of Things(IoT),supply chains,and other scenarios as a revolutionary technology.Consensus protocol plays a vital role in blockchain,which helps all participants t... Blockchain has been widely used in finance,the Internet of Things(IoT),supply chains,and other scenarios as a revolutionary technology.Consensus protocol plays a vital role in blockchain,which helps all participants to maintain the storage state consistently.However,with the improvement of network environment complexity and system scale,blockchain development is limited by the performance,security,and scalability of the consensus protocol.To address this problem,this paper introduces the collaborative filtering mechanism commonly used in the recommendation system into the Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT)and proposes a Byzantine fault-tolerant(BFT)consensus protocol based on collaborative filtering recommendation(CRBFT).Specifically,an improved collaborative filtering recommendation method is designed to use the similarity between a node’s recommendation opinions and those of the recommender as a basis for determining whether to adopt the recommendation opinions.This can amplify the recommendation voice of good nodes,weaken the impact of cunningmalicious nodes on the trust value calculation,andmake the calculated resultsmore accurate.In addition,the nodes are given voting power according to their trust value,and a weight randomelection algorithm is designed and implemented to reduce the risk of attack.The experimental results show that CRBFT can effectively eliminate various malicious nodes and improve the performance of blockchain systems in complex network environments,and the feasibility of CRBFT is also proven by theoretical analysis. 展开更多
关键词 Blockchain CONSENSUS byzantine fault-tolerant collaborative filtering TRUST
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A Fault Detection Mechanism in Erasure-Code Byzantine Fault-Tolerance Quorum 被引量:1
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作者 LIU Gang ZHOU Jingli SUN Yufen QIN Leihua 《Wuhan University Journal of Natural Sciences》 CAS 2006年第6期1453-1456,共4页
Fault-tolerance is increasingly significant for large-scale storage systems in which Byzantine failure of storage nodes may happen. Traditional Byzantine Quorum systems that tolerate Byzantine failures by using replic... Fault-tolerance is increasingly significant for large-scale storage systems in which Byzantine failure of storage nodes may happen. Traditional Byzantine Quorum systems that tolerate Byzantine failures by using replication have two main limitations: low space-efficiency and static quorum variables. We propose an Erasure-code Byzantine Fault-tolerance Quorum that can provide high reliability with far lower storage overhead than replication by adopting erasure code as redundancy scheme. Through read/write operations of clients and diagnose operation of supervisor, our Quorum system can detect Byzantine nodes, and dynamically adjust system size and fault threshold. Simulation results show that our method improves performance for the Quorum with relatively small quorums. 展开更多
关键词 fault detection erasure code byzantine fault-tolerance QUORUM
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Neural network based adaptive nonsingular practical predefined-time fault-tolerant control for hypersonic morphing aircraft
3
作者 Shihao XU Changzhu WEI +1 位作者 Litao ZHANG Rongjun MU 《Chinese Journal of Aeronautics》 SCIE EI CAS CSCD 2024年第4期421-435,共15页
This paper develops a novel Neural Network(NN)-based adaptive nonsingular practical predefined-time controller for the hypersonic morphing aircraft subject to actuator faults. Firstly, a novel Lyapunov criterion of pr... This paper develops a novel Neural Network(NN)-based adaptive nonsingular practical predefined-time controller for the hypersonic morphing aircraft subject to actuator faults. Firstly, a novel Lyapunov criterion of practical predefined-time stability is established. Following the proposed criterion, a tangent function based nonsingular predefined-time sliding manifold and the control strategy are developed. Secondly, the radial basis function NN with a low-complexity adaptation mechanism is incorporated into the controller to tackle the actuator faults and uncertainties. Thirdly, rigorous theoretical proof reveals that the attitude tracking errors can converge to a small region around the origin within a predefined time, while all signals in the closed-loop system remain bounded. Finally, numerical simulation results are presented to verify the effectiveness and improved performance of the proposed control scheme. 展开更多
关键词 Hypersonic morphing aircraft(HMA) Neural network(NN) Adaptive control practical predefined-time control fault-tolerant control
原文传递
面向联盟链的共识算法研究
4
作者 姜玥 周璇 +1 位作者 张洁 董国庆 《西南民族大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第1期84-92,共9页
实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance)广泛用于理论研究和实际生产中,但存在着选取主节点随机、缺乏惩罚机制等缺点.针对以上问题,(1)提出一种基于复杂网络角度的区块链共识算法,通过引入时间感知PageRank算法,建... 实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance)广泛用于理论研究和实际生产中,但存在着选取主节点随机、缺乏惩罚机制等缺点.针对以上问题,(1)提出一种基于复杂网络角度的区块链共识算法,通过引入时间感知PageRank算法,建立区块链网络节点的影响力评分机制,并建立共识群组;(2)为了减少共识攻击的发生,建立节点惩罚机制,增加节点作恶的成本,有效提高攻击代价,降低攻击概率;(3)实验表明,基于时间感知PageRank的共识算法在扩展性和可靠性上高于实用拜占庭容错算法和基于信用分级的拜占庭容错算法(Credit-Layered Byzantine Fault Tolerance);在公平性和在延迟性方面,均取得良好效果. 展开更多
关键词 实用拜占庭容错算法 共识算法 惩罚机制
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基于信誉机制的改进PBFT共识算法
5
作者 李俊吉 张佳琦 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第6期1628-1634,共7页
针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerant,PBFT)通信开销大和缺乏奖惩机制的问题,提出一种基于信誉机制的改进PBFT共识算法RPBFT(reputed practical Byzantine fault tolerance)。首先,引入信誉机制对节点评分,... 针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerant,PBFT)通信开销大和缺乏奖惩机制的问题,提出一种基于信誉机制的改进PBFT共识算法RPBFT(reputed practical Byzantine fault tolerance)。首先,引入信誉机制对节点评分,将参与共识的节点分为收集器节点和普通共识节点,并对恶意节点进行惩罚。其次,收集器节点负责收集普通共识节点的投票消息,避免普通共识节点之间的通信,从而降低通信开销。最后,当普通共识节点中的拜占庭节点均无恶意行为时,通过增加收集所需的投票数量,减少一次投票收集过程,实现快速共识。实验结果表明,RPBFT能够有效地发现恶意节点并对其作出惩罚,同时具有更低的通信开销、平均共识时延以及更高的共识吞吐量。当节点总数为37时,与SBFT相比,RPBFT将平均共识时延降低25.2%以上,并将共识吞吐量提高39%以上。 展开更多
关键词 共识算法 信誉机制 实用拜占庭容错
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GBFT:一种实用拜占庭容错算法改进方案
6
作者 李彬 张新有 《计算机与数字工程》 2024年第1期87-93,共7页
区块链技术近年来成为研究热点,在金融、物流等行业已经有联盟链的落地案例。共识算法作为区块链的核心技术,将对区块链的整体性能产生直接影响。应用于联盟链的实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)仍然存在... 区块链技术近年来成为研究热点,在金融、物流等行业已经有联盟链的落地案例。共识算法作为区块链的核心技术,将对区块链的整体性能产生直接影响。应用于联盟链的实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)仍然存在着交易确认时间长、吞吐量低等问题。面向联盟链应用场景,基于PBFT算法,引入了非拜占庭容错协议,结合基于节点行为的选举机制,提出了三级共识机制的PBFT:GBFT。最后从吞吐量、交易确认时延、容错性等方面对GBFT方案和原始PBFT算法进行了对比实验与分析。实验结果表明,GBFT保持了PBFT算法1/3的容错性,有效提高了吞吐量,降低了交易确认时延。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 实用拜占庭容错
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应用于供应链的区块链PBFT共识算法优化
7
作者 黄宇翔 《计算机系统应用》 2024年第4期209-214,共6页
目前,区块链在供应链领域中的应用越来越受到业界的广泛关注.但由于供应链中存在大量复杂性的事务,这给可信的主节点选取工作带来了挑战.因此,在机器学习分类算法与PBFT(practical Byzantine fault tolerance)共识算法的基础上,提出一... 目前,区块链在供应链领域中的应用越来越受到业界的广泛关注.但由于供应链中存在大量复杂性的事务,这给可信的主节点选取工作带来了挑战.因此,在机器学习分类算法与PBFT(practical Byzantine fault tolerance)共识算法的基础上,提出一种应用于供应链的区块链PBFT共识算法优化方法.对构建供应链与区块链的集成框架进行分析,根据供应链中参与共识的节点属性特征,运用K-近邻(K-nearest neighbors)来优化PBFT共识算法的主节点选取规则.实验结果表明,对共识节点进行信任评估分类可以较好地解决因视图切换所引发的效率问题,从而提升区块链的吞吐量、时延、容错性等共识性能,具有一定的实用性,也给区块链在其他行业的应用提供了思路. 展开更多
关键词 区块链 实用拜占庭容错 供应链 K-近邻 信任评估
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基于一致性哈希和随机选取的PBFT算法改进
8
作者 翟社平 霍媛媛 +1 位作者 杨锐 聂浩楠 《计算机工程与应用》 CSCD 北大核心 2024年第12期294-302,共9页
针对实用拜占庭容错算法PBFT存在的系统动态性不足以及主节点选取随意导致的共识效率较低、系统稳健性较差等问题,提出一种基于一致性哈希和随机选取的CRPBFT共识算法。采用一致性哈希对节点进行分组,在分组的基础上增加节点动态变化机... 针对实用拜占庭容错算法PBFT存在的系统动态性不足以及主节点选取随意导致的共识效率较低、系统稳健性较差等问题,提出一种基于一致性哈希和随机选取的CRPBFT共识算法。采用一致性哈希对节点进行分组,在分组的基础上增加节点动态变化机制,为系统提供动态的网络结构。根据节点在共识中的表现动态计算各节点的信誉值,同时定义主节点候选列表、普通节点和恶意节点这三种节点信誉层次,从高信誉值的主节点候选列表中使用可验证随机函数选取可靠且身份难以被恶意预测的主节点,并将符合信誉值要求的节点组成较稳定的共识集群。实验结果表明CRPBFT算法较PBFT算法中共识节点集群的可靠程度更高,在共识时延、吞吐量以及系统稳健性方面的性能优于PBFT算法。 展开更多
关键词 区块链 信誉机制 可验证随机函数 实用拜占庭容错算法
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面向物联网的改进PBFT共识算法
9
作者 叶博文 贾小林 顾娅军 《计算机系统应用》 2024年第4期179-186,共8页
随着物联网的发展,高效的共识算法是区块链技术应用于物联网的关键.针对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)算法在物联网场景中通信次数多、未考虑共识功耗、共识时延高等问题,本文提出了一种基于二分K均值算法... 随着物联网的发展,高效的共识算法是区块链技术应用于物联网的关键.针对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)算法在物联网场景中通信次数多、未考虑共识功耗、共识时延高等问题,本文提出了一种基于二分K均值算法的改进PBFT共识算法(binary K-means practical Byzantine fault tolerance algorithm,BK-PBFT).首先,获取节点地理坐标并计算节点综合评价值,通过二分K均值算法将节点划分为一个双层多中心聚类集群.然后,先在下层集群再在上层集群对区块进行PBFT共识.最后,集群验证执行并存储区块,完成共识.此外,本文证明了当节点均匀分布在每个簇时算法通信次数可以达到最少,以及通信次数最少时的最优聚类数.分析与仿真结果表明,本文算法可以有效减少通信次数、降低共识功耗和共识时延. 展开更多
关键词 物联网 区块链 实用拜占庭容错 聚类 综合评价值 功耗
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基于区块链技术的日志系统的设计与实现
10
作者 周志坚 《辽宁省交通高等专科学校学报》 2024年第2期42-46,共5页
随着互联网技术的快速发展,传统的日志系统面临着一些挑战。例如,数据的篡改和丢失风险、中心化的架构容易成为攻击目标、数据分散在不同的服务器上难以管理等,为了解决这些问题,区块链技术被引入到日志系统中。本文设计的基于区块链的... 随着互联网技术的快速发展,传统的日志系统面临着一些挑战。例如,数据的篡改和丢失风险、中心化的架构容易成为攻击目标、数据分散在不同的服务器上难以管理等,为了解决这些问题,区块链技术被引入到日志系统中。本文设计的基于区块链的日志系统中,每个网络事件都被记录在一个称为区块的数据结构中,每个区块包含网络事件的详细信息,这些区块被链接在一起形成一个链表,每个区块都包含了前一个区块的哈希值,以确保数据的完整性和不可篡改性。系统实现过程中,对实用拜占庭容错算法进行优化,提高了区块共识的速度和更加安全和可信的日志记录机制,推动了日志系统的创新和发展以及区块链技术的应用和研究。 展开更多
关键词 区块链 日志系统 实用拜占庭容错算法
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许可链下的事务并行执行模型
11
作者 董昊 赵恒泰 +2 位作者 王子尧 袁野 张奥千 《计算机科学》 CSCD 北大核心 2024年第1期124-132,共9页
现有的许可链系统大多采取串行的事务执行方式,无法利用多核处理器的性能优势。在共识算法性能较高的许可链中,这种串行的事务执行方法将会成为性能瓶颈。为降低排序-执行-验证架构的许可链中事务执行的时间开销,文中提出了两种事务并... 现有的许可链系统大多采取串行的事务执行方式,无法利用多核处理器的性能优势。在共识算法性能较高的许可链中,这种串行的事务执行方法将会成为性能瓶颈。为降低排序-执行-验证架构的许可链中事务执行的时间开销,文中提出了两种事务并发模型。首先,提出了基于地址表的并行执行模型,通过静态分析的方法将事务的读写集映射到地址表中,并利用地址表构建调度图实现无数据冲突的事务并行执行;其次,针对静态分析方法不适用于读写需求复杂的应用场景,提出了基于多版本时间戳排序的并行执行模型,领导者节点使用多版本时间戳排序算法并行地预执行事务并将调度图以事务依赖三元组的形式存储入区块,所有验证节点通过事务依赖三元组进行调度,在保证一致性的前提下实现事务的并行执行;最后,在Tendermint中实现了所设计的两种事务并发模型,并进行了事务执行阶段性能测试和多节点性能测试。实验结果表明,相比串行执行,所提模型在单节点8线程时的事务执行时间分别减少了68.6%和28.5%,4节点8线程时区块链吞吐量分别提升了约43.4%和19.5%。 展开更多
关键词 区块链 实用拜占庭容错 事务并发 多版本时间戳排序 Tendermint
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基于节点动态评分机制的分组共识算法
12
作者 沈学利 李欣儒 《计算机应用研究》 CSCD 北大核心 2024年第4期989-994,共6页
针对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)共识算法三阶段流程通信开销大,主节点随机选取且缺乏奖惩机制等问题,提出基于节点动态评分机制的分组共识算法(dynamic scoring practical Byzantine fault tolerance,DS... 针对实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)共识算法三阶段流程通信开销大,主节点随机选取且缺乏奖惩机制等问题,提出基于节点动态评分机制的分组共识算法(dynamic scoring practical Byzantine fault tolerance,DS-PBFT)。首先,优化一致性协议,简化三阶段通信流程从而提高共识效率;其次,提出节点评分分组机制,通过节点在共识过程中的历史行为进行评分,并分为共识组和候选组,降低恶意节点参与共识过程的可能性;最后,提出动态过程选择参与共识的节点,优化视图切换协议和垃圾回收机制,减少参与共识的节点数量,从根本上提高共识效率。用Docker容器模拟多个节点的仿真实验表明,在网络稳定、可信节点较多的联盟链中,提出的DS-PBFT共识算法在共识时延、吞吐量、容错性和通信复杂度等方面比PBFT共识算法及其他改进算法相比具有更好的性能,能够快速达成共识,提高共识效率。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 实用拜占庭容错算法 节点动态评分 分组共识
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基于可追踪环签名的联盟链身份隐私保护方法
13
作者 任正伟 余易晋 《计算机技术与发展》 2024年第3期102-109,共8页
作为目前被广泛使用的一种区块链,联盟链相较于公有链虽然具有更好的隐私性,但也仍然面临着因去匿名化方法而导致用户身份隐私泄露的问题。为了保护联盟链中用户的身份隐私,并且增加系统的容错性,提出了将可追踪环签名和实用拜占庭容错... 作为目前被广泛使用的一种区块链,联盟链相较于公有链虽然具有更好的隐私性,但也仍然面临着因去匿名化方法而导致用户身份隐私泄露的问题。为了保护联盟链中用户的身份隐私,并且增加系统的容错性,提出了将可追踪环签名和实用拜占庭容错结合的联盟链身份隐私保护方法。该方法的核心思想是通过可追踪环签名来使联盟链中用户的身份具有条件匿名性,条件匿名性指的是用户在一定条件下是匿名的,即用户在正常交易时是匿名的,而当用户之间产生交易纠纷时,也可以对交易相关用户的身份进行去匿名化。此外,将可追踪环签名与实用拜占庭容错相结合,去匿名化的任务由联盟链中的节点通过实用拜占庭容错完成,减少了联盟链中心机构的权利和责任,即使用户对中心机构具有匿名性,也保证系统在中心机构出错时能够正常运行。通过实验分析和对比,该方案能够在合理的计算开销内保护用户身份隐私,并且保证较高的安全性和容错性。 展开更多
关键词 区块链 联盟链 身份隐私 可追踪环签名 实用拜占庭容错
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A hierarchical byzantine fault tolerance consensus protocol for the Internet of Things
14
作者 Rongxin Guo Zhenping Guo +1 位作者 Zerui Lin Wenxian Jiang 《High-Confidence Computing》 EI 2024年第3期13-24,共12页
The inefficiency of Consensus protocols is a significant impediment to blockchain and IoT convergence development.To solve the problems like inefficiency and poor dynamics of the Practical Byzantine Fault Tolerance(PB... The inefficiency of Consensus protocols is a significant impediment to blockchain and IoT convergence development.To solve the problems like inefficiency and poor dynamics of the Practical Byzantine Fault Tolerance(PBFT)in IoT scenarios,a hierarchical consensus protocol called DCBFT is proposed.Above all,we propose an improved k-sums algorithm to build a two-level consensus cluster,achieving an hierarchical management for IoT devices.Next,A scalable two-level consensus protocol is proposed,which uses a multi-primary node mechanism to solve the single-point-of-failure problem.In addition,a data synchronization process is introduced to ensure the consistency of block data after view changes.Finally,A dynamic reputation evaluation model is introduced to update the nodes’reputation values and complete the rotation of consensus nodes at the end of each consensus round.The experimental results show that DCBFT has a more robust dynamic and higher consensus efficiency.Moreover,After running for some time,the performance of DCBFT shows some improvement. 展开更多
关键词 IoT Hierarchical consensus Clustering Reputation evaluation model practical byzantine fault tolerance
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基于PBFT的猕猴桃溯源联盟链应用访问控制方案 被引量:2
15
作者 景旭 邢胜飞 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第1期183-195,共13页
针对基于属性的联盟链应用访问控制模型可能存在拜占庭节点而导致属性信息、访问控制策略查询结果不可信的问题,结合猕猴桃溯源场景的实际需求,提出了一种基于PBFT的联盟链应用访问控制方案。该方案使用属性权威作为联盟链实体组织的属... 针对基于属性的联盟链应用访问控制模型可能存在拜占庭节点而导致属性信息、访问控制策略查询结果不可信的问题,结合猕猴桃溯源场景的实际需求,提出了一种基于PBFT的联盟链应用访问控制方案。该方案使用属性权威作为联盟链实体组织的属性证书颁发机构以及PBFT的查询验证节点,对访问请求内容生成签名并验证;属性证书中存储主体与权限相关的属性信息;基于PBFT对用户属性、数据属性、访问控制策略查询验证,确保访问控制过程的可信性。基于Hyperledger Fabric原型系统测试表明,当记账节点中的拜占庭节点少于节点总数1/3时系统能够正常运行;当交易发送率在100~1 500 TPS之间变化时,交易吞吐量在交易发送率达到300 TPS后趋于稳定,平均时延在交易发送率达到400 TPS后趋于稳定,满足联盟链猕猴桃溯源的应用需求。 展开更多
关键词 猕猴桃 溯源 联盟链 实用拜占庭容错算法 访问控制 属性证书
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异步区块链支持的安全频谱共享
16
作者 梁燕 洪文超 邵凯 《电讯技术》 北大核心 2023年第10期1464-1471,共8页
针对目前频谱稀缺的困境,一个经济有效的解决方案是将未充分利用的授权频谱以机会的方式分配给未授权用户。然而,实现大规模频谱共享面临激励缺失、隐私泄露、安全威胁和时延过大等挑战。利用区块联盟链技术的安全机制,设计了由频谱接... 针对目前频谱稀缺的困境,一个经济有效的解决方案是将未充分利用的授权频谱以机会的方式分配给未授权用户。然而,实现大规模频谱共享面临激励缺失、隐私泄露、安全威胁和时延过大等挑战。利用区块联盟链技术的安全机制,设计了由频谱接入层、区块链网络层、区块链共识层构成的区块链动态频谱接入系统。该系统采用异步实时拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)改善共识延时,设计基于最优匹配算法的匹配方案,提高频谱复用率。经仿真验证,该方案频谱复用率提升近6%。相比于实时拜占庭机制,所提方案减少了系统延时,提升吞吐量近129%。 展开更多
关键词 频谱共享 动态频谱接入 区块联盟链 实时拜占庭机制(PBFT) 最优匹配
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面向配电网分布式终端的安全接入认证方案设计 被引量:3
17
作者 朵春红 杨甜 +3 位作者 张铭泉 李保罡 李永倩 王桂兰 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第11期4778-4789,共12页
针对配电网现有认证技术中配电主站和公钥基础设施(publickeyinfrastructure,PKI)系统证书管理负担过重的问题,结合区块链和国密SM9算法,设计一种面向配电网终端的分布式认证方案。首先使用SM9解决密码体制中的公钥管理问题,由密钥生成... 针对配电网现有认证技术中配电主站和公钥基础设施(publickeyinfrastructure,PKI)系统证书管理负担过重的问题,结合区块链和国密SM9算法,设计一种面向配电网终端的分布式认证方案。首先使用SM9解决密码体制中的公钥管理问题,由密钥生成中心(keygeneratorcenter,KGC)为终端生成身份标识符和密钥,加密并验证终端的注册和接入请求信息;然后,针对中心化认证方式存在的第三方信任、单点故障等问题,以实用拜占庭容错算法为基础提出分布式终端共识算法(distributedterminal-practicalByzantinefault tolerance,DT-PBFT),对新入终端进行去中心化认证;为了解决上链数据的隐私泄漏,使用基于SM9的多KGC群签名算法保证节点匿名并生成区块永久存储;最后,对所提方案进行实验分析,所提方案从共识效率、通信时延和抗攻击性等性能方面得到明显提升,实现终端身份认证的同时保护了节点的隐私,满足配电网对安全性和高效性等多种需求。 展开更多
关键词 配电网 区块链 SM9 实用拜占庭容错算法
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基于一致性哈希环多主节点的改进实用拜占庭容错算法 被引量:5
18
作者 卢丽 孙林夫 邹益胜 《计算机集成制造系统》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期25-35,共11页
联盟链技术作为一种建立供需双方的可信交易的工具,促进了云制造平台的发展。实用拜占庭容错(PBFT)共识算法是联盟链最受欢迎的共识协议,得到了广泛的研究和应用,但是还存在节点较多导致PBFT算法扩展性较差、重播攻击降低了共识算法的... 联盟链技术作为一种建立供需双方的可信交易的工具,促进了云制造平台的发展。实用拜占庭容错(PBFT)共识算法是联盟链最受欢迎的共识协议,得到了广泛的研究和应用,但是还存在节点较多导致PBFT算法扩展性较差、重播攻击降低了共识算法的性能、网络结构静态难以维持高效的运行状态3个问题。为此,提出一种改进的实用拜占庭容错(IPBFT)算法。首先,通过优化主节点的选取方式将单个主节点扩展为多个主节点,使得多个主节点在一致性哈希环的桶中实现数据均匀分布和任务均匀调度;然后,通过多线程并行执行共识算法以最大程度地减少时延并提高算法的吞吐量,从而提高了算法的可扩展性;其次,在重播攻击算法中通过定期旋转桶来分配正确的主节点,然后通过分配的主节点来接收客户端的请求,以防止客户端的重播攻击;最后,设计了一套节点移除机制来加入可靠的节点或者移除拜占庭节点,减少视图切换操作,从而使系统维持较高的运行状态。实验结果表明,IPBFT明显优于PBFT共识算法,很好地解决了以上3个问题。 展开更多
关键词 一致性哈希环 主节点 实用拜占庭容错 共识算法 联盟链
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基于分组和信用分级的PBFT共识算法改进方案 被引量:3
19
作者 刘陕南 张荣华 刘长征 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2023年第11期143-149,共7页
针对联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法通信复杂度高、主节点选择随机、支持的网络规模有限等问题,提出一种基于分组和信用分级的改进拜占庭容错(CBFT)算法优化大规模联盟链的节点结构。优化一致性过程,将网络节点按照对管理节点的... 针对联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法通信复杂度高、主节点选择随机、支持的网络规模有限等问题,提出一种基于分组和信用分级的改进拜占庭容错(CBFT)算法优化大规模联盟链的节点结构。优化一致性过程,将网络节点按照对管理节点的响应速度划分为不同的共识集分别进行共识集内外共识,各共识集的管理节点携带共识集内的共识结果参与共识集外的全局共识,从而减少节点间的通信频率。在此基础上,提出信用分级机制,将节点划分为管理节点、候选节点、普通节点等3种类型,使信用值高的节点成为主节点的概率较高,减少恶意节点对系统的破坏,提高整个网络的效率。搭建基于该改进方案的仿真模拟与性能测试系统.实验结果表明,当网络节点数量为30个(4个分组)时,CBFT算法的吞吐量为PBFT的3.2倍,共识时延降低90.6%,通信开销减少53.2%,能够容忍的最大恶意节点数为PBFT算法的1.9倍,且随着节点数的增加提升更明显,符合大型联盟链的需求。 展开更多
关键词 区块链 大型联盟链 实用拜占庭容错算法 节点分组 信用分级
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基于Raft算法改进的实用拜占庭容错共识算法 被引量:8
20
作者 王谨东 李强 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2023年第1期122-129,共8页
针对应用于联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法可扩展性不足、通信开销大等问题,提出了一种基于Raft算法改进的实用拜占庭容错共识算法K-RPBFT。首先,将区块链分片,使用K-medoids聚类算法将所有节点划分为多个节点簇,每个节点簇构成... 针对应用于联盟链的实用拜占庭容错(PBFT)共识算法可扩展性不足、通信开销大等问题,提出了一种基于Raft算法改进的实用拜占庭容错共识算法K-RPBFT。首先,将区块链分片,使用K-medoids聚类算法将所有节点划分为多个节点簇,每个节点簇构成一个分片,从而将全局共识改进为分层次的多中心共识;然后,每个分片的聚类中心节点之间使用PBFT算法进行共识,而在分片内部使用基于监督节点改进的Raft算法进行共识。K-RPBFT算法的片内监督机制赋予了Raft算法一定的拜占庭容错能力,并提升了算法的安全性。实验分析表明,相较于PBFT算法,K-RPBFT算法在具备拜占庭容错能力的同时能够大幅降低共识的通信开销与共识时延,提升共识效率与吞吐量,并且具有良好的可扩展性与动态性,使联盟链能够应用于更广泛的场景中。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 实用拜占庭容错 Raft算法 K中心点聚类算法
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