状态分片中交易过载处理的节点竞选方案

分片技术是目前最有效的实现高性能而不降低去中心化程度的区块链扩容方案,仅实现交易分片并不能解决实质问题,只有状态分片才能从根本上解决区块链资源瓶颈问题。针对区块链状态分片随机分配交易产生的交易过载问题,提出状态分片约束下交易过载处理的多轮节点竞选均衡化验证方案。将分片内的交易验证分为多轮,在每轮验证完成后根据节点通信能力和节点共识表现进行综合积分,并确认分片的交易过载情况,进而在下一轮验证中增强分片的处理能力。考虑到状态分片约束下节点在分片之间不能随意调度,利用节点竞选策略将分片内的节点在不同轮次之间均衡使用,在提升分片规模和有效性的基础上,充分发挥高性能节点的优势,使得过载交易在后续轮次得到及时的验证。实验表明,方案可以有效处理分片内交易过载,提高分片内的交易验证率,提升系统的每秒交易数（transaction per second,TPS）,为分片的进一步研究提供有益的参考。     

利用状态归约处理跨分片交易的多轮验证方案

在区块链系统中, 分片是主要的链上扩容方案, 其中的状态分片可以在不降低安全性的前提下解决公链可扩展性问题. 但是, 分片技术的引入, 又带来了处理跨分片交易验证的难题, 当系统内大多数交易为跨分片交易时, 跨分片交易的处理能力决定了整个系统的性能. 因此, 在设计分片系统的过程中, 跨分片交易验证和处理策略至关重要. 针对上述问题, 提出了利用状态归约处理跨分片交易的多轮验证方案SRMR (state reduction and multi-round). 首先对跨分片交易的概率进行分析, 然后提出利用状态归约处理跨分片交易方案, 并在此模型下分析各层处理跨分片交易的概率, 分析出仅用状态归约模型会使上层分片处理交易负载过大. 为均衡上层交易负载的问题, 又提出激励机制并将状态归约与多轮验证相结合, 最后得出合理轮数取值并提出了一种合理平衡归约与多轮验证的策略. 此方案综合利用节点的能力, 力保跨分片交易的顺利完成, 降低跨分片交易回滚率.     

区块链星型分片架构通量模型及应用

并行化是区块链扩容方案中最有效的一类方案,现有的并行化方案可根据网络架构分为星型架构与平行架构两类,但是当前的研究工作中,缺少对于星型分片架构方案的性能边界及性能瓶颈影响因素的分析.因此,针对不同的星型分片架构方案抽象出了一种通用的区块链星型分片架构,并对该通用架构中的交易过程进行了量化建模,得到了区块链通量与分片数量的关系,建立了星型分片架构的通量模型.根据建立的星型分片架构通量模型,可以发现星型架构的通量性能存在上限,存在一个最优的分片数量使得系统的通量达到最高,且通量的最大值与主链功能复杂度存在明确的函数关系.基于所提的通量模型,相关的区块链系统可以结合自身方案的设计,平衡分片数量与主链功能复杂度,使得系统通量达到理论上限,因此对于星型并行化方案设计具有重要指导意义.     

Secure large-scale E-voting system based on blockchain contract using a hybrid consensus model combined with sharding

The evolution of blockchain-based systems has enabled researchers to develop next-generation e-voting systems. However, the classical consensus method of blockchain, that is, Proof-of-Work, as implemented in Bitcoin, has a significant impact on energy consumption and compromises the scalability, efficiency, and latency of the system. In this paper, we propose a hybrid consensus model (PSC-Bchain) composed of Proof of Credibility and Proof of Stake that work mutually to address the aforementioned problems to secure e-voting systems. Smart contracts are used to provide a trustworthy public bulletin board and a secure computing environment to ensure the accuracy of the ballot outcome. We combine a sharding mechanism with the PSC-Bchain hybrid approach to emphasize security, thus enhancing the scalability and performance of the blockchain-based e-voting system. Furthermore, we compare and discuss the execution of attacks on the classical blockchain and our proposed hybrid blockchain, and analyze the security. Our experiments yielded new observations on the overall security, performance, and scalability of blockchain-based e-voting systems.     

Efficient Blockchain-Empowered Data Sharing Incentive Scheme for Internet of Things

In recent years, with many devices continuously joining the Internet of Things (IoT), data sharing as the main driver of the IoT market has become a research hotspot. However, the users are reluctant to participate in data sharing due to security concerns and lacking incentive mechanisms in the current IoT. In this context, blockchain is introduced into the data sharing of IoT to solve the trust problem of users and provide secure data storage. However, in the exploration of building a secure distributed data sharing system based on the blockchain, how to break the inherent performance bottleneck of blockchain is still a major challenge. For this reason, the efficient blockchain-based data sharing incentive scheme is studied for IoT. In the scheme, an efficient data sharing incentive framework based on blockchain is proposed, named ShareBC. Firstly, ShareBC uses sharding technology to build asynchronous consensus zones that can process data sharing transactions in parallel and deploy efficient consensus mechanisms on the cloud/edge servers and asynchronous consensus zones in sharding, thus improving the processing efficiency of data sharing transactions. Then, a sharing incentive mechanism based on a hierarchical data auction model implemented by a smart contract is presentedto encourage IoT users to participate in data sharing. The proposed mechanism can solve the problem of multi-layer data allocation involved in IoT data sharing and maximize the overall social welfare. Finally, the experimental results show that the proposed scheme is economically efficient, incentive-compatible, and real-time, with scalability, low cost, and good practicability.     

基于MySQL数据库的优化

总结现阶段MySQL数据库一些常见优化手段,论述了MySQL数据库存储引擎所适用的各类场合以及索引机制的优缺点,以及存储过程的优越性和硬件性能的重要性,在此基础上阐述了数据库切分技术,并提出分库的基本思路与方法,最后列出集群模型。     

应用分布式索引提高海量数据查询性能

在电信领域的精准化营销、即席查询业务中,存在着大量针对一张宽表或几张宽表（超过50字段）的随机查询场景. 传统处理模式（直接查询数据库）在数据量不大（〈;1000万）时,查询响应时间可优化到几秒至数十秒级,而当数据量到达几千万、上亿甚至十亿记录以上时,此处理模式无论如何优化或更改索引机制,都无法满足秒级并发查询要求.新的处理模式通过引入分布式Solr索引层解决上述问题.索引层预先对数据库记录建立索引,查询不再作用于数据库而直接查询索引层,如此,可大幅提高查询性能.经过对两种处理模式的对比验证,在相同环境下,数据量到达5000万,每秒20并发访问的宽表查询场景,传统处理模式的查询全部超时失败,而使用分布式索引层的查询可以在2秒以内返回,查询全部成功.     

基于数据包分片的工控蜜罐识别方法

蜜罐是一种用于安全威胁发现与攻击特征提取的主动防御技术,能够提供高价值且低误报率的攻击流量和样本。蜜罐的应用压缩了网络黑客的隐匿空间,攻击者可通过蜜罐识别技术来发现和规避蜜罐。因此,安全人员有必要从攻击者的角度深入研究蜜罐识别的方法,以便优化蜜罐系统的设计与实现。本文从蜜罐的结构出发,总结了8种蜜罐识别要素,并评估了不同识别要素的准确性和隐蔽性。结合互联网蜜罐分布特点,归纳了一种互联网中的蜜罐识别流程,并基于Conpot工控蜜罐架构的固有缺陷,提出了一种基于数据包分片的工控蜜罐识别方法。通过三次互联网扫描,共发现2432个Conpot工控蜜罐,并进一步分析了其分布特点。     

提升分片规模和有效性的多轮PBFT验证方案

分片技术是解决区块链扩容难题的可行方案,但存在分片规模与分片内验证有效性的矛盾：采用PBFT共识算法,即使总体拜占庭节点数占比不超过三分之一,单个分片内拜占庭节点占比也存在一定概率会超过三分之一,无法验证共识。针对该问题,提出多轮PBFT共识的改进方案,在提高分片规模的同时,保证分片内PBFT共识的验证有效性。总结了已知项目的解决方案并分析优缺点,详细分析了分片的有效共识验证,提出并论述了多轮验证方案,给出了拜占庭比例节点较高情况下多轮轮数的合理取值。基于实验得到的数据与现有方案进行对比,验证了多轮方案在提升整体TPS方面的有效性,为分片方案的进一步研究提供有益的参考。     

一种高效的Redis Cluster的分布式缓存系统

为了满足大型互联网应用对高并发访问、快速响应、动态扩展、易维护性等需求,本文基于Redis 4.0设计并实现了一种Redis Cluster分布式缓存系统,集成了可视化开源工具CacheCloud对该系统进行实时监控和高效管理,基于官方Redis-Bechmark进行了QPS性能测试,并与Codis分布式缓存系统进行了对比.实验结果表明Redis Cluster各功能高效运作,性能优越,在并发访问数10 000以上时响应时间明显优于Codis.