面向工业互联网的区块链分层分片研究

区块链的不可篡改、去中心化等特点能够有效解决工业互联网中日益突出的安全和隐私问题，然而当前主流区块链平台的吞吐量远不能满足工业互联网海量数据快速上链的需求，并且传统区块链采用的高冗余存储机制也无法适用于工业互联网场景。建立分层分片区块链架构，将区块数据分层存储在多个分布式云服务器和边缘服务器中，以应对工业互联网不断增长的数据量。依据边缘服务器之间的拓扑结构，设计一种基于复杂网络社团划分算法的改进区块链网络分片算法，在提升区块链网络吞吐量的同时缩短分片时间。将区块广播过程形式化为生成树论证了区块广播时间对吞吐量的影响，在此基础上提出一种基于生成树的片内主节点选取算法，进一步提升区块链网络的吞吐量。实验结果表明，与经典复杂网络社团划分算法相比，改进的区块链网络分片算法在对大规模网络进行分片时能够在不牺牲分片质量的前提下缩短约36%的分片时间，同时减少了各分片内区块的广播时间。