论文部分内容阅读
区块链技术作为去中心化的颠覆性技术，在近几年里得到了许多专家学者的深入研究。以区块链技术为基础的应用迅速普及开来，涉及金融、知识产权保护、身份认证、物联网以及医疗等众多领域。共识机制作为区块链中的关键技术之一，研究共识机制的安全性以及改进现有共识机制的缺点对于区块链技术的进一步推广具有非常重要的意义。
本文针对区块链中的共识机制进行研究，重点研究区块链中使用PoW共识机制引起的区块链分叉现象。首先对区块链中的相关技术进行研究，然后对常见的共识机制进行对比，分析其具有的优缺点，对区块链中的智能合约进行了阐述。
针对区块链中的双重花费问题，构造了一个预挖掘双重花费模型，考虑节点在进行双重花费攻击之前就已经挖掘了一段时间并且挖掘到了部分区块，从而在进行双重花费攻击时具有块数方面的优势。首先研究区块链中分叉现象产生的原因，然后对比分析现有的双重花费模型，研究现有模型所使用的概率分布函数，通过引入时间参数t考虑节点的预挖掘时间，将构造的模型划分为三个部分，分别对模型的每一部分进行构建，并对模型的适用条件进行设置，最后对构造的模型进行实验验证，发现所构造模型确实能提高双重花费成功的概率；通过对双重花费的深入研究，给出了两个避免区块链中双重花费攻击的方法。
针对区块链中使用PoW共识机制引起的区块链分叉现象，提出了将PBFT共识机制和PoW共识机制结合使用，避免区块链产生分叉现象，从而使区块链能抵御双重花费和自私挖掘等的攻击。首先对区块链中的分叉现象进行研究，然后通过对PoW共识机制的分析，改进现有的区块生成以及验证规则；对节点进行分类，通过引入PBFT共识机制，设计运行PBFT共识机制的节点选择以及主节点的替换策略，最后在基于以太坊的平台上验证改进PoW共识机制的改进效果，实验结果表明改进后的PoW共识机制能很好的避免区块链产生分叉现象，并且显著提高了节点对新区块达成共识的速度。
本文针对区块链中的共识机制进行研究，重点研究区块链中使用PoW共识机制引起的区块链分叉现象。首先对区块链中的相关技术进行研究，然后对常见的共识机制进行对比，分析其具有的优缺点，对区块链中的智能合约进行了阐述。
针对区块链中的双重花费问题，构造了一个预挖掘双重花费模型，考虑节点在进行双重花费攻击之前就已经挖掘了一段时间并且挖掘到了部分区块，从而在进行双重花费攻击时具有块数方面的优势。首先研究区块链中分叉现象产生的原因，然后对比分析现有的双重花费模型，研究现有模型所使用的概率分布函数，通过引入时间参数t考虑节点的预挖掘时间，将构造的模型划分为三个部分，分别对模型的每一部分进行构建，并对模型的适用条件进行设置，最后对构造的模型进行实验验证，发现所构造模型确实能提高双重花费成功的概率；通过对双重花费的深入研究，给出了两个避免区块链中双重花费攻击的方法。
针对区块链中使用PoW共识机制引起的区块链分叉现象，提出了将PBFT共识机制和PoW共识机制结合使用，避免区块链产生分叉现象，从而使区块链能抵御双重花费和自私挖掘等的攻击。首先对区块链中的分叉现象进行研究，然后通过对PoW共识机制的分析，改进现有的区块生成以及验证规则；对节点进行分类，通过引入PBFT共识机制，设计运行PBFT共识机制的节点选择以及主节点的替换策略，最后在基于以太坊的平台上验证改进PoW共识机制的改进效果，实验结果表明改进后的PoW共识机制能很好的避免区块链产生分叉现象，并且显著提高了节点对新区块达成共识的速度。