基于信誉分类的拜占庭容错共识算法

针对许可区块链场景下实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT)共识算法通信开销大、主节点选取随意以及吞吐量低等问题,通过引入并优化信誉评分模型(Reputation Scoring Model, RSM)。提出了一种基于信誉分类的拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance Based on Reputation Classification, RCBFT)共识算法。定义RSM,依据节点的历史共识行为所获得的信誉评分排序对参与节点进行动态分类以及分级管理,提出基于信誉分类的多层次节点架构;在可信节点层中随机选取节点来担任主节点,优化主节点选取机制;设计了缓冲节点层类型转换策略(Type Conversion Strategy for Nodes, TCSN),兼顾了环境等非主观因素导致低信誉评分的诚实节点不能参与共识的问题,使得诚实节点尽可能多地参与共识,而拜占庭节点快速下降到最差类型中限制共识权限;RCBFT共识算法还对传统三阶段共识协议进行优化,减少通信开销,在确保容错性的同时能够提高算法性能。实验分析表明...     

基于PBFT区块链技术的电网企业仓储系统

提出了一种基于实用拜占庭容错(PBFT)算法的区块链技术,首先对传统的实用拜占庭容错算法原理进行了阐述,该传统算法包含前期、需求、预准备、准备、确认、答复6个阶段,但传统算法具有实时性差、缺乏惩罚机制、带宽高的缺点。针对出现的这些问题,又对传统算法进行了改进,具体涉及记账节点、共识过程以及视图切换过程。通过测试进一步证明了该改进算法的实用性,并将该算法应用于电网企业中,构建的虚拟仓库实现了联储联备,降低了库存资金的耗费,并且提高了电网企业库存管理的效率。     

基于信誉值的实用拜占庭容错改进算法研究

共识问题是区块链中的核心问题,针对联盟链常用的实用拜占庭容错算法(PBFT)中主节点选取随意、网络通信量大、公平性较低等问题,提出一种基于信誉值的PBFT改进算法。首先改变信誉值主节点选取方式,然后优化共识流程,节点的累计信誉作为判断达成共识的条件。达成共识时没有参与共识过程的节点或恶意节点的信誉值降低,降低的信誉值均分给成功参与共识的节点。经过多次共识后,故障或恶意节点对共识的影响变小,提高了算法的公平性。     

基于凝聚型层次聚类的PBFT优化共识机制

面对粮食联盟链网络中的大量共识节点,由于传统实用拜占庭容错(practical Byzantine fault tolerance,PBFT)共识算法效率低下,导致通信能耗过高,从而极大地增加信息泄露和数据造假的风险。针对上述难题,本文提出了一种基于凝聚型层次聚类(agglomerative hierarchical clustering,AHC)的PBFT优化共识算法。首先,利用AHC算法对所有网络共识节点进行目标划分和聚类;其次,使所有簇并行发生PBFT共识;最后,通过簇间主节点共识达成消息一致。实验结果表明,该改进算法能够有效降低能量开销,并提高共识效率和吞吐量。     

面向无人机集群的双层分组拜占庭容错算法

针对区块链技术应用于无人机集群通信时存在的通信复杂度高、稳健性差等问题,提出了一种双层分组拜占庭容错算法.根据无人机的编队结果对节点进行分组,并从每组选取一部分高信誉节点组成委员会,其他节点作为共用节点,形成双层分组共识结构.使用门限签名技术降低通信复杂度,仅通过委员会节点与其他分组节点通信,减少分组间通信次数,使平均...     

RTEthernet中改进的FTA时钟同步算法研究

针对以太网存在节点时钟漂移、网络链路延迟、同步能力差等问题,文中基于RTEthernet协议的通信原理,构建了时钟同步系统的模型。文中研究了RTEthernet的组成、工作原理,考虑了影响实时以太网时钟同步精密度的三大因素：漂移率、网络传输延迟和时钟拜占庭故障,并基于此分析了原始的FTA时钟同步算法,发现它在拜占庭故障增多的情况下容错性能明显降低,进而引入“容错中值”的思想进行改进并提出了RTE-FTM算法。通过CANoe仿真平台,对系统(7个节点)中存在2个拜占庭故障与不存在拜占庭故障进行对比分析。结果表明系统的精密度损失率降低了3.1%,并由此验证了该算法的收敛性和有效性。     

基于改进PBFT的区块链工程监理数据共享模型

为有效地解决云环境下工程监理数据流转中存在的数据安全得不到保障、各项目参建方间信任成本高等问题，提出一种基于改进实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance, PBFT)的工程监理数据共享模型，结合星际文件系统(InterPlanetary File System, IPFS)实现监理数据的分布式安全存储，并通过智能合约保障数据上链、查询过程的高效性、透明性。针对PBFT算法存在的通信复杂度高、算法本身无法避免拜占庭节点担任主节点等问题，引入节点信任度评价模型对PBFT算法进行改进。进行仿真实验分析评估模型的安全性及算法性能，所得结果满足工程监理场景下对于数据共享的要求。通过对比分析得出，模型在共识效率、吞吐量和算力需求等方面相较于其他模型更有优势。     

一种改进的应用于无线传感器网络的拜占庭容错方案

研究了传统拜占庭容错方案并针对无线传感器网络的特定环境加以改进,减少了传统方案中网络节点间消息交换轮数,提高了效率并降低了通信开销和能量消耗,仿真结果表明:设计的方案在使所有正常网络节点达成一致的同时,其使用的消息交换轮数与传统拜占庭方案相比有显著的下降.     

基于联盟链的运营商最佳缓存策略

基于区块链的边缘缓存技术可以实现更大范围的内容共享并提高缓存内容的使用效率。针对不同运营商各自建设边缘设备,缓存内容相互隔离,难以共享信息的问题,该文提出一种基于联盟链的边缘缓存系统框架并设计了内容共享和交易流程,实现了不同运营商之间的内容共享。此外,为了降低高维缓存节点的共识开销,设计了基于内容缓存的部分实用拜占庭容错(pPBFT)共识机制,仅选取缓存相关内容的联盟链节点作为验证智能合约的执行节点。最后,将运营商内容共享所带来的收益进行量化并构建为最大化收益的优化问题。通过所提出的内容缓存算法,得到了最优缓存决策的闭式表达式和与内容流行度相关的最优缓存策略。仿真结果表明,在该框架中所提出的共识机制和缓存策略能够有效增加运营商的缓存收益。     

基于灰色预测容错时钟同步算法

针对分布式实时系统中无主式时钟同步存在时钟拜占庭故障和节点通信链路丢失故障的问题,文中提出一种基于灰色预测容错时钟同步算法。该算法基于广播式通信网络LL模型,使用GM(1,1)的灰色预测方法对前轮次的校正偏差值进行分析,从而预测出该节点在故障伦次中的校正偏差值,再通过计算得到修正值。实验结果表明,文中提出的灰色预测算法能够容忍拜占庭故障,同时可克服节点通信链路丢失故障带来的问题,提升了FTA算法的普适性。通过数据对比分析结果表明,该算法的时钟同步精密度相比于原始算法提高了24.3%;相较于其他算法,文中算法在复杂度上也有一定的优势。