检索结果-南通市图书馆

计算机研究与发展 2023年第11期60卷 2469-2488页

作者：阙琦峰陈之豪张召杨艳琴周傲英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

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... 详细信息

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.

关键词：许可链分片技术跨片交易无协调者抗冲突

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面向分片许可链的跨片交易处理

面向分片许可链的跨片交易处理

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作者：阙琦峰华东师范大学

学位级别：硕士

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,每秒只能处理几十个到几百个交易,且难以扩展到支持大规模系统,这使得其在商业应用中的应用范围受到限制。为了解决这些... 详细信息

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,每秒只能处理几十个到几百个交易,且难以扩展到支持大规模系统,这使得其在商业应用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。在理想情况下,每个交易仅访问单个分片,分片可并行处理交易,区块链的性能则随着分片数量成比例地提升。然而,在实际的业务场景中,存在着需要操作多个分片的跨片交易,这使得实现理想情况变得非常困难。由于跨片交易的特殊性,其执行效率直接影响到整个分片区块链系统的性能。因此,提高跨片交易的执行效率成为了优化系统整体性能的关键问题。现有的基于多阶段通信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;此外,尽管区块链能够高效地处理低冲突负载,但在高冲突负载下性能会降低,从而导致跨片交易的延迟急剧增加。为了解决上述问题,本文提出了一个针对分片许可链的跨片交易执行方法。该方法基于排序锁机制,通过单向通信的方式来执行跨片交易,从而显著提高了系统的执行效率。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场景下的交易处理性能之外,还能优化跨片交易执行时状态传输的效率。综上所述,本文的贡献包括以下几点:(1)针对分片许可链场景,提出了一种无协调者的跨分片交易执行方法。该方法通过基于交易序列号的单向通信进行处理,有效提升了分片系统跨片交易的处理效率;设计一个状态传输策略,以最小的传输代价保证片间传输状态数据的正确性;(2)针对高冲突负载场景,提出了一种抗冲突的跨片交易执行优化方案。该方案结合了交易重排序技术和跨片交易执行技术,旨在提高系统在高冲突负载下的交易执行效率。此外,针对跨片交易执行中的状态传输,本方法进行了优化,以进一步提升系统性能;(3)实现了一个集成上述技术的原型系统,并在不同的工作负载下进行实验,实验结果表明该原型系统胜过其他协议的系统。综上所述,本文针对分片许可链场景下跨片交易执行效率低、扩展性低等问题,提出了一种无协调者的跨片交易执行方法以及一种抗冲突的跨片交易执行优化方案,有效提升了系统在面对跨片交易时的处理性能,降低跨片交易的延迟,提高系统扩展性。最后,本文将上述技术集成至区块链系统中,实现了高性能和高扩展性的原型系统,并通过相关实验证明本文提出的优化方案的优越性与有效性。

关键词：跨片交易分片区块链系统许可链无协调者抗冲突

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