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一种基于多链协同的联盟链改进模型

赵鲜鲜 谭海波 赵赫 周桐 程昊天 李金泽

赵鲜鲜,谭海波,赵赫,等. 一种基于多链协同的联盟链改进模型[J]. 北京航空航天大学学报,2024,50(10):3283-3296 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0814
引用本文: 赵鲜鲜,谭海波,赵赫,等. 一种基于多链协同的联盟链改进模型[J]. 北京航空航天大学学报,2024,50(10):3283-3296 doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0814
ZHAO X X,TAN H B,ZHAO H,et al. A consortium chain improvement model based on multi-chain collaboration[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2024,50(10):3283-3296 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0814
Citation: ZHAO X X,TAN H B,ZHAO H,et al. A consortium chain improvement model based on multi-chain collaboration[J]. Journal of Beijing University of Aeronautics and Astronautics,2024,50(10):3283-3296 (in Chinese) doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0814

一种基于多链协同的联盟链改进模型

doi: 10.13700/j.bh.1001-5965.2022.0814
基金项目: 国家重点研发计划(2021YFB2700800)
详细信息
    通讯作者:

    E-mail:zhaoh@hfcas.ac.cn

  • 中图分类号: TP315

A consortium chain improvement model based on multi-chain collaboration

Funds: National Key Research and Development Program of China (2021YFB2700800)
More Information
  • 摘要:

    监管友好、性能优异的联盟链是我国政务和商用区块链的首选。然而联盟链通常因为有效节点少、节点独立性低和发展能力弱的原因,降低系统的可靠性。因此提出了同盟链:一种通过协同多个联盟链来提升系统可靠性的模型。同盟链通过联盟链间相互层叠存储链上数据降低联盟链历史数据被篡改的可能性,通过协同存储区块链加密数据保障账本数据恢复能力;使用聚合签名、数据完整性验证等方法解决数据传输完整性、来源真实性问题;设计双向数据存在性验证方法检验传输数据的连续性,确保协同数据相互背书的真实性;通过与现有方案进行通信、存储和计算消耗上的对比来验证本方案的有效性。

     

  • 图 1  同盟链系统框架

    Figure 1.  System framework of alliance chain

    图 2  链间数据存储层叠示意

    Figure 2.  Schematic of data storage overlapping between blockchains

    图 3  ACP结构

    Figure 3.  Structure of ACP

    图 4  EC构造和验证过程

    Figure 4.  Process of EC construction and verification

    图 5  同步流程

    Figure 5.  Synchronization process

    图 6  MemAdd类型消息验证流程

    Figure 6.  Validation flowchart for MemAdd type message

    图 7  数据篡改成功概率

    Figure 7.  Probability of successful data tampering

    图 8  使用本方案的数据篡改成功概率

    Figure 8.  Probability of successful data tampering with our scheme

    图 9  区块链一个轮次的存储总量

    Figure 9.  The total storage capacity of the blockchain in single interval

    图 10  一个轮次内增加的通信消耗

    Figure 10.  Increased communication consumption in single interval

    表  1  AIC关键配置项

    Table  1.   Key configuration items of AIC

    配置项作用
    Ecert现任信使节点当选证明
    AEnvInfo其他联盟链信使节点证书列表和路由信息
    AConfigList其他联盟链配置信息
    EDataQuene收发双方待确认、已确认数据次数映射列表
    ECerList记录每个成员近期传输证明映射列表
    BlackNode记录禁止通信的信使节点名单
    BlackChain记录作恶联盟链唯一标识列表
    Miniconfig所有联盟链确认加入同盟链模型的最低配置
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    表  2  不同区块链类型对比

    Table  2.   Comparison of different blockchain types

    对比维度公有链私有链联盟链同盟链
    准入机制
    去中心化程度较高
    交易速度
    监管难易
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    表  3  不同方案可靠性指标对比

    Table  3.   Comparison of reliability indicators of different schemes

    方案 账本篡改
    难度
    有效节点
    数量增幅
    节点独立
    程度
    账本恢复
    能力
    适用
    范围
    交易体验
    影响程度
    方案1 广
    方案2 较广
    方案3
    本方案 广
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    表  4  单节点存储量增幅

    Table  4.   Increment of single node storage %

    有效节点个数 方案3 本方案
    6 0 0
    12 53.4136 0.0024
    18 112.1372 0.0048
    36 275.9851 0.1205
    60 495.2543 0.2169
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    表  5  计算开销额外总耗时

    Table  5.   Additional total elapsed time spent on computing overhead s

    有效节点
    个数
    方案1额外
    总耗时
    方案3额外
    总耗时
    本方案额外
    总耗时
    6 0 0 0
    12 117.5411 0.2466 1.5316
    18 209.2531 0.2544 1.5660
    36 486.2300 0.2778 2.8357
    60 855.9127 0.3090 3.8571
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-09-29
  • 录用日期:  2022-11-25
  • 网络出版日期:  2023-03-09
  • 整期出版日期:  2024-10-31

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