基于信誉机制的区块链共识研究

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区块链作为数字货币的技术支撑,具有去中心化、减信任、防篡改的特性,其采用密码学、分布式和博弈论等相关技术,解决中心化公司的高成本、低效率和数据所有权被垄断的问题。区块链技术作为核心技术自主创新的重要突破口,在金融、征信、供应链等多领域具有广阔应用前景。但目前区块链系统在效率、安全性等方面还亟待改进,远远无法满足大部分应用场景的需求。共识算法是区块链的核心,对系统的安全性和效率性具有重大影响。在此背景下,本文提出将信誉体系融入已有共识算法中,促进系统共识进入良性循环,提高系统的安全性。基于传统公有链的特点,本文提出一种基于链式的信誉共识算法Po XR(Proofof-X-Reputation)。该算法通过信誉奖惩和信誉挖矿两个方法促使区块链系统快速、安全地达成共识。信誉奖惩方法对节点的信誉值进行结算,行为良好的节点会获得信誉奖励;信誉挖矿方法对共识节点提出了信誉要求,信誉值大的节点更容易生产区块。实验结果表明,Po XR共识算法在安全性方面具有一定优势,对51%攻击的抗性增强。基于联盟链的特点,本文提出一种基于BFT的信誉共识算法XR-BFT(XReputation Byzantine Fault Tolerance)。该算法采用信誉奖惩和信誉选举两个方法实现快速剔除异常节点以提高系统安全性。信誉奖惩方法中,共识节点依据其在共识中扮演的角色得到信誉奖励,遗留罪证的作恶节点会受到信誉惩罚;信誉选举方法根据信誉值对节点进行评级,信誉等级越高的节点在共识中的职责越大。实验结果表明,XR-BFT共识算法在安全性、效率性方面具有一定优势,能够安全快速地达成数据一致性。
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