PoLe共识算法的改进以及在商业数据共享模型中的应用

作     者：张博文 

作者单位：哈尔滨商业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张必英

授予年度：2023年

学科分类：12[管理学] 1201[管理学-管理科学与工程(可授管理学、工学学位)] 

主      题：区块链 商业数据共享 共识算法 有用工作量证明 超级账本 

摘      要：区块链是一种基于密码学和分布式网络的技术,其技术可以实现数据的安全、透明、不可篡改和去中心化的存储和传输。数据共享是指在不同主体之间交换、使用或利用数据资源的过程,传统的数据共享模式面临着诸多挑战,利用基于区块链的数据共享可以提高数据价值、促进创新和协作等。目前传统区块链共识算法与数据共享仍存在一些问题。在共识算法层面,虽然工作量证明共识算法安全性非常高,但是同时存在着一些问题,例如效率低、浪费资源等。在数据共享方面,大多都是基于区块链的针对某种具体数据类别的共享的研究,而在商业数据共享领域,很少人关注于商业数据共享。基于此背景,本文在现有基于学习的共识算法的基础上进行了改进,同时完善了基于区块链商业数据共享模型,具体如下:(1)对速度方面的需求进行改进,提出基于学习的两阶段共识算法。此共识算法在原有共识算法的基础上增加一轮节点预共识,即训练节点在执行训练任务时并非是一直训练模型直至达到最终模型精度,而是在达到预共识精度后进行初步共识,进行账本更新。之后各训练节点继续进行模型训练,直到达到最终模型精度,此时共识完成,进行第二次账本更新,同时给予贡献预共识模型以及最终模型节点一定的奖励。(2)在保证安全性方面的改进,提出非线性共识算法。此共识算法利用原共识算法验证以及奖励浪费的时间进行下一个机器学习任务的训练,把原本线性共识变为非线性共识,在保证原算法的安全性的条件下,一定程度的提高了出块速度。同时设置验证列表保证验证以及奖励的正常进行。(3)将改进的共识算法运用在基于区块链商业数据共享模型中,并进行了完善,论述了模型的各个环节的具体内容,并且在超级账本联盟链中初步实现。其中商业数据共享模型包括:用户元数据如何进行上链以及用户的原始数据如何与IPFS文件系统进行交互;用户如何购买数据并且扣除相应费用;用户查询、删除相关数据,更改数据所有权。