电子学报 ›› 2022, Vol. 50 ›› Issue (2): 257-266.DOI: 10.12263/DZXB.20201212
所属专题: 长摘要论文
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张文芳1, 孙海锋1, 张晏端1, 唐荣骏1, 王小敏1, 马征1, 李暄2, 黄路非2
收稿日期:
2020-10-29
修回日期:
2021-03-30
出版日期:
2022-02-25
作者简介:
基金资助:
ZHANG Wen-fang1, SUN Hai-feng1, ZHANG Yan-duan1, TANG Rong-jun1, WANG Xiao-min1, MA Zheng1, LI Xuan2, HUANG Lu-fei2
Received:
2020-10-29
Revised:
2021-03-30
Online:
2022-02-25
Published:
2022-02-25
Supported by:
摘要:
区块链构建了一种价值互联的去中心化网络,是继互联网之后的最具革命性和颠覆性的创新技术.但现有区块链存在性能低下,隐私保护不足,单层链式结构难以支持多种场景下数字资产的分类并发处理,单链共识算法难以实现多链乃至全局的一致性等问题.为解决上述问题,本文基于树形结构设计一种适用于联盟链场景的主从多链架构,可实现不同数字资产的分类、并发处理和达到数据隔离的隐私需求.针对该树形主从多链架构,进一步提出一个基于门限签名的改进拜占庭容错共识算法,可解决多样化数字资产分类并发处理带来的一致性问题.性能分析和仿真结果表明:所提方案在实现隐私数据隔离保护的同时,兼具高并发交易性能,通信复杂度由O(n2)降为O(n),可满足企业多样化业务需求.
中图分类号:
张文芳, 孙海锋, 张晏端, 等. 基于树形结构构造的联盟链主从多链共识算法[J]. 电子学报, 2022, 50(2): 257-266.
Wen-fang ZHANG, Hai-feng SUN, Yan-duan ZHANG, et al. A Consensus Algorithm for Consortium Chain with Tree Based Master-Slave Multi-Chain Architecture[J]. Acta Electronica Sinica, 2022, 50(2): 257-266.
方案 | 架构 | 共识机制 | 容错率 | 去中心化程度 | 分叉 | 数据隔离 | 跨链处理 | 抗双花 | 通信复杂度 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bitcoin[ | 单链 | PoW | 50% | 完全 | 有 | × | × | √ | |
Bitcoin-NG[ | 单链 | PoW | 50% | 完全 | 有 | × | × | √ | |
Ethereum[ | 单链 | PoW | 50% | 完全 | 有 | × | × | √ | |
T-PBFT[ | 单链 | PBFT | 50% | 半去中心化 | 无 | × | × | × | O(n2) |
MBFT[ | 单链 | MBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | × | × | √ | O(n) |
文献[ | 单链 | TTNPBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | × | × | √ | O(nk ) |
Fabric[ | 多链 | PBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | √ | × | √ | O(n2) |
文献[ | 多链 | PBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | √ | √ | × | O(n2) |
本方案 | 多链 | * | 33% | 半去中心化 | 无 | √ | √ | √ | O(n) |
表1 方案性能对比
方案 | 架构 | 共识机制 | 容错率 | 去中心化程度 | 分叉 | 数据隔离 | 跨链处理 | 抗双花 | 通信复杂度 |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Bitcoin[ | 单链 | PoW | 50% | 完全 | 有 | × | × | √ | |
Bitcoin-NG[ | 单链 | PoW | 50% | 完全 | 有 | × | × | √ | |
Ethereum[ | 单链 | PoW | 50% | 完全 | 有 | × | × | √ | |
T-PBFT[ | 单链 | PBFT | 50% | 半去中心化 | 无 | × | × | × | O(n2) |
MBFT[ | 单链 | MBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | × | × | √ | O(n) |
文献[ | 单链 | TTNPBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | × | × | √ | O(nk ) |
Fabric[ | 多链 | PBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | √ | × | √ | O(n2) |
文献[ | 多链 | PBFT | 33% | 半去中心化 | 无 | √ | √ | × | O(n2) |
本方案 | 多链 | * | 33% | 半去中心化 | 无 | √ | √ | √ | O(n) |
SDK接口名 | 接口功能 | 接口接收参数 |
---|---|---|
open | 开户 | 账户名、金额 |
transfer | 转账 | 账户名、账户名、金额 |
delete | 销户 | 账户名 |
表2 链码接口
SDK接口名 | 接口功能 | 接口接收参数 |
---|---|---|
open | 开户 | 账户名、金额 |
transfer | 转账 | 账户名、账户名、金额 |
delete | 销户 | 账户名 |
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