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近年来，物联网、云计算、边缘计算等技术发展迅速，越来越多的资源受限智能终端设备出现在人们的日常生活中，并被广泛应用在交通、能源、物流、医疗、智慧城市、娱乐和社交媒体等场景中。通过应用区块链技术，可以有效保障这些存在资源受限设备的场景中数据的安全性与隐私性。但区块链技术本身对资源有较大的需求，而资源受限设备上的计算、存储、带宽等资源并不丰富，难以负担区块链共识过程以及存储区块链账本所带来的开销，这就导致难以在资源受限设备上部署与使用区块链。因此在面向资源受限设备的区块链中，如何减少区块链共识过程的计算与网络通信开销，同时减少存储区块链账本时的存储空间占用，从而降低资源受限设备部署与使用区块链的门槛，成为亟待解决的问题。因此研究面向资源受限设备的区块链共识机制与存储优化具有重要的理论和实际意义。
针对上述问题，本文从以下三个方面展开研究：
(1)论述了资源受限设备使用的场景及其与区块链技术结合的必要性，面向资源受限设备的区块链及其存在的问题与挑战。阐述了面向资源受限设备的区块链进行共识机制与存储方式优化研究的必要性。对资源受限设备的特点、区块链中共识机制与存储策略的研究现状进行详细分析，并说明了本文的区块链共识机制和存储策略优化技术的研究思路。
(2)针对面向资源受限设备的区块链中，设备难以承担区块链共识过程中巨大的计算和通信资源开销，限制了在资源受限的设备上部署与使用区块链的问题，本文提出基于奖惩策略的PBFT区块链共识机制优化改进策略。该策略在执行共识前首先根据各节点状态筛选出参与共识的节点，接着通过投票选举的方式选取共识主节点，然后再执行改进的PBFT共识机制完成共识过程，从而有效减少共识算法的复杂度与通信代价，减轻资源受限设备执行区块链共识算法的负担。在区块链共识实验中，对比实验结果表明本文提出的SVBFT共识算法能有效提高共识吞吐量，并在降低时延的同时，控制确认区块所需的平均通信量，减少了共识所需的通信资源消耗；
(3)针对面向资源受限设备的区块链中设备存储能力不足，难以负担保存整个区块链账本的存储开销，无法在资源受限设备上应用区块链这一问题，本文提出基于RS纠删码的区块链存储优化方案。该方案将在区块生成后，利用RS纠删码技术对区块进行编码，并选取合适的区块链节点进行存储。区块恢复时，申请恢复的节点可利用收到的其他节点发送来的对应区块编码块文件进行解码，解码完成后便可成功将所需区块恢复。该方案可以让每个资源受限的区块链节点上仅存储区块链的部分编码块，在保证区块链可恢复性的前提下减少对存储资源的消耗，降低了资源受限设备存储区块链的门槛。区块链存储的实验结果表明，本文所提的JDSCM区块链存储算法能有效减少对区块链节点上存储空间的占用，并且与同样运用了纠删码技术的区块链存储方式相比，可以优化编码策略与块放置策略，有效提升编码速度的同时也降低了恢复原始区块所需的延迟。
针对上述问题，本文从以下三个方面展开研究：
(1)论述了资源受限设备使用的场景及其与区块链技术结合的必要性，面向资源受限设备的区块链及其存在的问题与挑战。阐述了面向资源受限设备的区块链进行共识机制与存储方式优化研究的必要性。对资源受限设备的特点、区块链中共识机制与存储策略的研究现状进行详细分析，并说明了本文的区块链共识机制和存储策略优化技术的研究思路。
(2)针对面向资源受限设备的区块链中，设备难以承担区块链共识过程中巨大的计算和通信资源开销，限制了在资源受限的设备上部署与使用区块链的问题，本文提出基于奖惩策略的PBFT区块链共识机制优化改进策略。该策略在执行共识前首先根据各节点状态筛选出参与共识的节点，接着通过投票选举的方式选取共识主节点，然后再执行改进的PBFT共识机制完成共识过程，从而有效减少共识算法的复杂度与通信代价，减轻资源受限设备执行区块链共识算法的负担。在区块链共识实验中，对比实验结果表明本文提出的SVBFT共识算法能有效提高共识吞吐量，并在降低时延的同时，控制确认区块所需的平均通信量，减少了共识所需的通信资源消耗；
(3)针对面向资源受限设备的区块链中设备存储能力不足，难以负担保存整个区块链账本的存储开销，无法在资源受限设备上应用区块链这一问题，本文提出基于RS纠删码的区块链存储优化方案。该方案将在区块生成后，利用RS纠删码技术对区块进行编码，并选取合适的区块链节点进行存储。区块恢复时，申请恢复的节点可利用收到的其他节点发送来的对应区块编码块文件进行解码，解码完成后便可成功将所需区块恢复。该方案可以让每个资源受限的区块链节点上仅存储区块链的部分编码块，在保证区块链可恢复性的前提下减少对存储资源的消耗，降低了资源受限设备存储区块链的门槛。区块链存储的实验结果表明，本文所提的JDSCM区块链存储算法能有效减少对区块链节点上存储空间的占用，并且与同样运用了纠删码技术的区块链存储方式相比，可以优化编码策略与块放置策略，有效提升编码速度的同时也降低了恢复原始区块所需的延迟。