面向分片许可链的无协调者跨片交易处理

作     者：阙琦峰 陈之豪 张召 杨艳琴 周傲英 Que Qifeng;Chen Zhihao;Zhang Zhao;Yang Yanqin;and Zhou Aoying

作者机构：区块链数据管理教育部工程研究中心(华东师范大学)上海200062 华东师范大学数据科学与工程学院上海200062 华东师范大学软件工程学院上海200062 

出 版 物：《计算机研究与发展》 (Journal of Computer Research and Development)

年 卷 期：2023年第60卷第11期

页      面：2469-2488页

核心收录：

学科分类：0711[理学-系统科学] 12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 0701[理学-数学] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFB2700100) 国家自然科学基金项目(61972152) 上海市优秀学术/技术带头人计划资助(23XD1401100) 

主　　题：许可链 分片技术 跨片交易 无协调者 抗冲突 

摘      要：区块链作为一种防篡改、去中心化的分布式系统引起了学术界和工业界的极大关注.然而,传统区块链系统的吞吐量较低,且难以扩展到支持大规模系统,这使得其在商业中的应用范围受到限制.为了解决这些问题,人们尝试利用分片技术把区块链网络分成多个可单独执行交易的子网,各个子网能够并行执行交易,其性能则可以随子网数成比例提升.然而,昂贵的跨片交易执行成本阻碍了分片区块链系统性能的进一步提升.传统的基于两阶段提交的跨片交易执行方法无论在性能上还是扩展性上都无法满足现代产业对大规模系统的需求;同时,这些方法在高冲突负载下的表现不佳,导致跨片交易的延迟急剧增加,严重影响到系统的正常运行.为了解决此问题,提出了一个针对分片许可链的跨片交易执行方法.该方法将确定性引入跨片交易执行,避免了额外的协调开销,同时提高了系统执行跨片交易的效率.此外,该执行方法也配备了抗冲突的交易重排序方法,除了提高跨片执行方法在高冲突的场景下交易处理性能之外,还能优化跨片交易执行中状态传输的效率.实验结果证明,该方法的吞吐量比基于两阶段提交协议的方法提高1.6~2.5倍;在冲突场景下,相较于优化前系统吞吐量则提高2.9~25倍.