基于区块链的映射技术研究

• 作 者: 黄耀驹
• 出 处: 电子科技大学
• 发表日期: 2020年01期
• 关键词: 名称系统 区块链 存储 去中心化 容错性

随着互联网的发展,域名系统已经成为了互联网的基础设施。域名系统是一种特殊的名称系统,名称系统本质上是一种映射技术,其维护一种名称域到值域的映射关系,其主要功能是为其他应用提供名称服务。而名称服务的本质就是将同一个实体下不同的描述符进行转换,方便不同层次的系统应用来进行使用。去中心化的名称系统在解决中心化带来的安全性以及滥用权力两个方面的问题的同时更符合互联网的精神。基于区块链的名称系统有较强的去中心化的特性,但是由于区块链系统中所有的节点需要存储完全一致的账本,导致使用区块链技术设计名称系统时,存在存储效率不高的问题。因此,针对区块链技术引入的存储效率问题,本文开展了如下工作:首先,针对现有去中心化名称系统的缺陷以及区块链技术引入的存储效率问题,在研究典型名称系统存储原理和区块链链下扩容机制的基础上,本文提出了一种新的名称系统数据存储模式。该模式将短的映射关系直接存在区块链上,将长的映射关系的元数据存储在区块链上而完整的映射关系存储在链下。该方法优化了这类名称系统的存储效率。其次,在存储模式的链下存储中存在单点失效的问题。为了提升链下存储的容错性,本文引入了链下存储备份机制,并根据区块链节点之间的平等关系设计了二级名称结构,最终形成了基于区块链的名称系统模型。该模型具有去中心化、安全和存储高效的特性,并具有一定的数据容错性。最后,转账是区块链中最基础的操作,本文基于区块链技术设计并实现了转账场景下的名称系统。该系统通过存储、注册、更新、查询和容错这五个模块来实现转账场景下的名称服务。针对转账场景对名称系统性能的需求,该系统还使用联盟链来作为基础框架。此外,本文还对该名称系统做了功能测试以及查询和更新时延的性能分析。实验证明,该系统能够满足转账场景下名称系统的性能与存储需求。