面向分布式存储的区块链系统的研究

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随着大数据时代的来临,互联网的数据存储量在呈指数级增长。协助用户储存数据的分布式存储由此衍生。不同于传统的存储方式,分布式存储把一份数据切分成多份数据,运用多台存储服务器分担存储以及读写压力。然而,现有的分布式存储系统由服务提供商集中管控,无法有效保护系统的安全性,且稳定性和扩展性较差,所以急需一种去中心化存储系统来解决这个问题。首先在安全性上,现有的分布式存储系统只考虑了节点崩溃,而没有考虑节点作恶的问题;其次在稳定性上,没有一种有效的激励机制激励节点维护存储系统,且无法有效的激励用户贡献闲置存储;最后,在扩展性上,现有的分布式存储系统仅提供数据读写功能,而不能有效结合存储来实现业务逻辑。为了解决上述问题,基于区块链的分布式存储系统(Distributed Storage System Based on Blockchain,DSSB)实现了一种去中心化的分布式存储系统。首先,DSSB结合存储设计并实现了一套新的共识机制,该共识机制同时考虑了节点崩溃和节点作恶的问题;其次,为了激励用户贡献存储以及激励更多节点维护存储网络,本课题设计并实现了一种新的激励机制,通过存储奖励激励了用户贡献存储,通过币息奖励激励了节点维护存储网络的稳定性;最后,DSSB通过对区块链交易处理系统的改造,支持了和存储相关的交易,以及在智能合约中新增了存储相关的函数,用户可以通过存储交易以及存储相关函数更好的实现自身业务逻辑。在DSSB的基础上,任何实现了相关接口的分布式存储系统都可以实现去中心化存储。为了验证DSSB的有效性以及实用性,实现了基于以太坊的分布式存储系统。功能测试方面,对存储功能、共识功能进行了详细的测试。在实现了去中心化存储的基础上,新增模块的运行时间约为1.38ms(100笔交易),对分布式存储系统的性能影响在可接受范围内。
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