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基于DPoS与评分制的PBFT算法研究

基于DPoS与评分制的PBFT算法研究

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作者：许艳艳安徽理工大学

学位级别：硕士

共识算法是区块链技术的核心,在区块链性能与安全性等方面起决定性作用,共识算法成为区块链领域的研究热点。论文针对PBFT算法的不足之处进行全面且充分地分析,结合DPoS算法思想与评分机制对PBFT算法展开深入研究,提出一种改进的PBFT共... 详细信息

共识算法是区块链技术的核心,在区块链性能与安全性等方面起决定性作用,共识算法成为区块链领域的研究热点。论文针对PBFT算法的不足之处进行全面且充分地分析,结合DPoS算法思想与评分机制对PBFT算法展开深入研究,提出一种改进的PBFT共识算法,本文的主要研究内容如下:(1)分析研究区块链不同共识算法的原理、应用领域及优劣,为联盟链共识算法的优化提供理论支撑。针对PBFT算法适用节点数少、主节点随机选择、吞吐量低、通信量大和积极性低等缺陷实施改进。首先融合DPoS算法思想,提出基于股东节点的实用拜占庭容错算法S-PBFT,将节点分类为主节点、股东节点集和储备节点集,只有主节点和股东节点集参与共识,储备节点集负责记录共识结果,达到降低通信开销与提高系统吞吐量的效果。在此基础上提出改进的S-PBFT算法简化一致性协议,将协议的时间复杂度由O(n)降为O(n),达到降低时延与提高共识算法效率的效果。(2)进一步对S-PBFT算法进行改进,提出基于评分制与股东节点的实用拜占庭容错算法RS-PBFT。算法引入评分制,为每个节点设置评分,根据评分选举出共识参与节点;同时设置奖惩机制,根据节点表现给予评分奖惩;同时还设立拜占庭节点标记机制,对达到标记上限的拜占庭节点进行剔除;并建立缩减机制以平衡节点间的评分差距。提高节点参与共识的积极性、增加节点诚实度、提高系统的安全性及降低多中心化问题发生的机率。本文最后通过搭建区块链系统对相关性能实施测试,验证S-PBFT算法和RS-PBFT算法的性能优势。图[29]表[16]参[66]

关键词：区块链 DPoS算法实用拜占庭容错评分制奖惩机制标记机制缩减机制

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区分服务环境下标记公平性研究

区分服务环境下标记公平性研究

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作者：赵海亮湖南大学

学位级别：硕士

传统的网络采用尽力而为模式处理到达业务流，无法对要求服务质量的业务提供有效支持。一些研究者和服务提供者一直在寻求解决这一缺陷的途径，其中集成服务和区分服务这两类服务被广泛作为QoS需求解决方案。区别于集成服务，区分服务... 详细信息

传统的网络采用尽力而为模式处理到达业务流，无法对要求服务质量的业务提供有效支持。一些研究者和服务提供者一直在寻求解决这一缺陷的途径，其中集成服务和区分服务这两类服务被广泛作为QoS需求解决方案。区别于集成服务，区分服务在网络边界上汇聚业务流，执行包分类，而每个网络核心节点则支持不同的每类服务保证。典型地，区分服务又可分为加速服务和确保服务两类，加速服务实现在奖赏业务与非奖赏业务之间提供严格的区别对待;确保服务则提供各聚集类不同的每跳向前机制和丢包对待，尽管它们共享相同的网络资源。区分服务作为一种可扩展性较好的QoS体系结构在网络设计中逐渐得到广泛认可。在资源共享环境中，一定会有各共享者之间的公平性问题，具体到DiffServ，其竞争存在于聚集流间也同时存在于同一聚集流内各微流间。就后者而言，分析表明占当今主要业务的Web流公平性得不到有效保障，提升区分服务环境中聚集流内Web流的性能具有一定的现实意义。本文的工作主要集中在以下几个方面：第一、阐述了网络服务质量的定义和存在的问题。第二、详细剖析了区分服务的体系结构，给出了区分服务路由器的实现机制。第三、深入研究了区分服务中各种分组标记策略的优劣，得出各标记机制引起带宽分配不公平的原因，结合Web业务竞争劣势的本身原因，提出了Web流友好的移动速率阈值标记机制。第四、介绍了OPNET仿真工具的仿真原理和特点，分析了区分服务机制在OPNET中的实现细节，给出了在OPNET中进行QoS仿真的步骤，并在OPNET中实现了新机制。通过比较已有算法肯定了新机制能更好地提供Web业务公平性保证。最后，文章总结了课题的研究成果，概述了将来的研究方向。

关键词：服务质量区分服务 Web业务标记机制移动速率阈值公平性

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