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基于纠删码的联盟链区块存储方法研究

基于纠删码的联盟链区块存储方法研究

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作者：曹雨倩哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

区块链技术采用冗余存储方式以保证数据一致性,具有去中心化和不可篡改等特点,被广泛应用于金融、医疗、供应链等领域。随着区块链应用技术不断发展,系统运行时数据规模会呈指数级增长,使得区块膨胀问题日益凸显。为解决此问题,有学者... 详细信息

区块链技术采用冗余存储方式以保证数据一致性,具有去中心化和不可篡改等特点,被广泛应用于金融、医疗、供应链等领域。随着区块链应用技术不断发展,系统运行时数据规模会呈指数级增长,使得区块膨胀问题日益凸显。为解决此问题,有学者提出将纠删码技术应用于区块链系统,以此减轻参与节点的存储压力。但目前对该方法的研究较少且尚不成熟,本文针对联盟链环境下基于纠删码的区块存储方法进行研究,主要工作如下:(1)提出一种基于协调节点的多分组链式模型(Multi-group Chain Model Based on Coordinator Node,MGCM)。区块生成之后,通过锚节点向完整节点传播区块,同时由协调节点进行区块的编码及存储分配,从而有效提升系统运行效率。协调节点的选择利用基于优劣解距离法的随机选择策略来实现,保证协调节点有足够的硬件性能处理区块数据。在此基础上,提出一种编码块放置策略来确定编码节点存储编码块的数量及序列,减少编码节点关联失效对系统数据可用性的影响。最后,在开源联盟链系统Hyperledger Fabric上实现并验证该模型。结果表明,在相同冗余度的条件下,MGCM可以进一步提高区块数据的可用性。(2)提出一种基于可信组视图的区块存储方法,在MGCM中实现基于纠删码的区块存储。首先提出可信组视图记录MGCM中的可信组状态,包括当前组中成员节点列表、节点类型、编码方式、编码块数量及序列等信息,便于系统运行时参数的获取。然后针对联盟链中可信组因节点加入、退出或者故障动态变化的情况,提出节点加入算法和节点退出算法,从而实现区块数据编码的动态调整。在此基础上,描述区块存储整个过程。最后,对比测试MGCM与Fabric的吞吐量、交易延迟、交易查询时间和存储空间占用大小,实验证明本文提出的方法在不影响联盟链性能的基础上,可以有效提升系统中节点的存储效率。

关键词：纠删码联盟链协调节点 MGCM 可信组视图

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