基于门限签名的动态TBFT机制的研究

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随着以比特币为首的密码货币的发展,区块链作为其底层技术也得到了各国政府和行业巨头的广泛关注。许可链作为区块链的重要分支,其隐私性强、更易监管、高效等特征,使其在金融、银行等领域应用广泛。但目前许可链中的共识机制存在共识节点不能动态加入、容错率低等问题,无法满足目前应用市场的要求。在R3和超级账本使用的PBFT技术中,共识节点不能动态添加进共识网络,且共识系统容错率仅为f =(n-1)/3。Ripple的RPCA机制中,除了共识节点不能动态加入共识网络外,RPCA共识节点之间的连通性不足20%或共识节点的UNL列表中诚实的验证节点数量不足总节点的80%时,区块链还会发生分叉。本文研究了以上的共识机制之后,将(t,n)门限签名与PBFT技术相结合,提出我们基于门限签名的动态TBFT方案。TBFT方案相比较于PBFT和RPCA能够提供以下优势:1.无分叉:将门限签名与PBFT技术相结合,能够保证共识节点对区块数据的一致性确认,区块链不会发生分叉。2.共识节点只需要维护一对公私钥:(t,n)门限签名应用于许可链共识机制的设计中,共识节点之间只需要维护一对公私钥就可以实现对区块的一致性确认。共识节点动态加入共识网络后,共识节点之间维护的公私钥数目不会增加。3.共识节点的动态加入:(t,n)门限签名应用于许可链共识机制的设计中,在去中心化机制下,只要共识网络中t + 1个共识节点合作就可以实现共识节点的动态加入。4.高容错率:将(t,n)门限签名与PBFT技术结合,利用PBFT三阶段的协议广播机制,我们的TBFT方案能够实现f’ =(n-1)/2的容错率。最后,我们通过实验测试TBFT方案的效率,实验数据显示我们的方案能够实现4秒的交易确认时间和2048的交易吞吐量,满足绝大多数共识系统对于性能的要求。
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