一种面向HyperledgerFabric2.0性能评估方法技术

本发明专利技术一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，在考虑有限交易池的情况下，利用排队论理论来构建灵活、可拓展建模方法，用于分析关键性能指标对Fabric 2.0性能方面的影响和性能分析。该方法包括一下步骤：S1、介绍Fabric 2.0上交易流程和共识系统的选择；S2、阐明排队论共识系统中参数定义；S3、构建共识系统马尔科夫链过程；S4、共识系统Fabric 2.0性能分析指标结果。本方法在进行性能评估和Fabric建模更加符合现实当中的情况，旨在更加详细的分析Fabric的性能影响因子，确保评估模型与实际情况的高相符，保证未来对Fabric 2.0性能评估的精确。性能评估的精确。性能评估的精确。

【技术实现步骤摘要】
一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法


[0001]本专利技术涉及区块链Hyperledger Fabric 2.0性能评估领域，具体为一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法。

技术介绍

[0002]Hyperledger Fabric从一开始就设计为企业用途，Fabric具有高度模块化和可配置的架构，可为各行各业的业务提供创新性、多样性和优化，其中包括银行、金融、保险、医疗保健、人力资源、供应链甚至数字音乐分发。但是许多企业业务对性能要求较高，为了迎合性能需求，Hyperledger Fabric 2.0在主版本v1.0基础上为用户和运营商提供了重要新特性。然而目前针对Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法都没有在数值上进行精确的数据分析，并且现有的模型都忽略在实践中有些参数对整体共识系统性能的影响，导致建立的模型无法应用到实际生产，将模型只停留在理论层面。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，以解决现有研究的局限性。具体而言，为了将Fabric性能模型更好应用到实际中，本专利技术考虑了排序主节点交易池容量对Hyperledger Fabric 2.0性能影响，以及用排队论和马尔科夫链构建状态转移矩阵组；为了获得更加精确分析结果，使用推导的结果详细分析性能指标对共识系统性能方面影响；为了验证实验结果能否应用实际当中，本专利技术在实际环境中进行性能评估，发现模型可以应用于实际的性能评估。
[0004]技术方案：为实现上述专利技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0005]一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，包括如下步骤：
[0006]S1、介绍Fabric上交易流程和共识系统的选择；
[0007]S2、阐明排队论共识系统中参数定义；
[0008]S3、构建共识系统马尔科夫链过程；
[0009]S4、共识系统Fabric性能分析指标结果。
[0010]进一步的，在步骤S1中，还包含以下步骤：
[0011]S11、Hyperledger Fabric客户端发送交易信息给peer节点；
[0012]S12、交易信息请求使peer节点运行智能合约去产生一个新的账本，并且更新自己的账本；
[0013]S13、peer节点将更新账本结果交给背书节点进行背书；
[0014]S14、背书节点将背书请求返回给客户端；
[0015]S15、客户端将已背书的交易信息发送给排序节点；
[0016]S16、排序节点给交易信息进行排序并打包交易信息去产生新的区块；
[0017]S17、新的区块发送给所有的peer节点去验证交易信息的合法性并且提交验证合法的交易区块。
[0018]进一步的，所述Hyperledger Fabric 2.0交易流的问题域包括：peer节点、背书节点、排序节点。
[0019]所述peer节点是存储账本和智能合约的区块链网络中的基本元素，为交易流运行智能合约和账本更改的部分；
[0020]所述背书节点通过有效证书的预期信息的有效签名来证明交易流的合法性；
[0021]所述排序节点为交易流中保证数据一致性的部分，在网络中起到代理作用。
[0022]进一步的，在步骤S15中，排序节点节点按照基于Raft共识算法进行交易信息的传递，所有的排序节点按照已定义好的路由路线将已收到交易传递给当前通道内的主节点。
[0023]进一步的，在步骤S2中，所述排队论共识系统服务过程的问题域为：
[0024]所述N为共识系统服务过程中共识系统的交易容量；
[0025]所述μ1为共识系统服务过程中交易验证时间服从指数分布的参数，位于排序主节点发送打包区块给peer群去验证交易合法性的过程；
[0026]所述μ2为共识系统服务过程中区块产生时间服从指数分布的参数，位于从排序主节点交易池中将交易打包成区块的过程；
[0027]所述b为共识系统服务过程中排序主节点向区块内部所打包的交易数量；
[0028]所述λ为共识系统服务过程中所到达排序主节点时间服从指数分布的参数，位于排序节点群中节点将交易信息发送给排序主节点。
[0029]进一步的，在步骤S3中，还包括以下步骤：S31、设置(I(t),J(t))为共识系统在t时刻的状态，其中I(t)代表在t时刻主节点队列中交易的数量，J(t)代表在t时刻区块中交易的数量；
[0030]S32、构建状态空间Ω，其中Ω＝{(i,j):i＝0,1,...,N；j＝
[0031]0,1,2,...,b}；
[0032]S33、根据状态转移矩阵，构建共识系统状态等式；
[0033]S34、利用共识系统状态方程，构建系数状态矩阵；
[0034]S35、设Π为共识系统的状态概率向量；
[0035]S36、利用共识系统的状态概率向量Π和系数状态矩阵构建共识系统状态方程组；
[0036]S37、利用共识系统状态方程组求解的状态概率向量Π去推到子速率矩阵R
i
(i＝0,1,2,...,N
‑
b)。
[0037]进一步的，在步骤S31，我们将排序节点集群和peer节点集群视为连续过程，建立时间连续马尔科夫过程的共识系统，通过矩阵分析法推导出系统的稳定概率向量。
[0038]进一步的，在步骤S32中，(I(t),J(t))为在状态空间Ω中时间连续的马尔可夫过程。
[0039]进一步的，在步骤S33中，构建不同时间状态下状态转移方程。例如在状态{(i,j),i＝1,2,...,N
‑
b
‑
1；j＝1,2,...,b
‑
1}下，状态转移方程为：
‑
(μ1+λ)p(i,j)+λp(i
‑
1,j)＝0。
[0040]进一步的，在步骤S34中，还包括以下步骤：
[0041]S341、由系数状态矩阵生成(N
‑
b+1)阶矩阵Q，其中Q的内部元素由A0,A1,A
M
,B
i
(i＝0,1,2,...,b),C
j
(j＝1,2,...,b
‑
1)。
[0042]S342、由系数状态矩阵生成(b+1)阶A0,A1,A
M
,B
i
(i＝0,1,2,...,b),C
j
(j＝1,2,...,b
‑
1)矩阵。
[0043]进一步的，在步骤S35中，Π＝(Π0,Π1,Π2,...,Π
N
‑
b
),其中每个次向量Π
i
＝(Π
i0
,Π
i1...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：S1、介绍Fabric上交易流程和共识系统的选择；S2、阐明排队论共识系统中参数定义；S3、构建共识系统马尔科夫链过程；S4、共识系统Fabric性能分析指标结果。2.根据权利要求1所述一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于：在步骤S1中，还包含以下步骤：S11、Hyperledger Fabric客户端发送交易信息给peer节点；S12、交易信息请求使peer节点运行智能合约去产生一个新的账本，并且更新自己的账本；S13、peer节点将更新账本结果交给背书节点进行背书；S14、背书节点将背书请求返回给客户端；S15、客户端将已背书的交易信息发送给排序节点；S16、排序节点给交易信息进行排序并打包交易信息去产生新的区块；S17、新的区块发送给所有的peer节点去验证交易信息的合法性并且提交验证合法的交易区块。3.根据权利要求2所述一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于：所述Hyperledger Fabric 2.0交易流的问题域包括：peer节点、背书节点、排序节点，所述peer节点是存储账本和智能合约的区块链网络中的基本元素，为交易流运行智能合约和账本更改的部分；所述背书节点通过有效证书的预期信息的有效签名来证明交易流的合法性；所述排序节点为交易流中保证数据一致性的部分，在网络中起到代理作用。4.根据权利要求2所述一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于：在步骤S15中，排序节点节点按照基于Raft共识算法进行交易信息的传递，所有的排序节点按照已定义好的路由路线将已收到交易传递给当前通道内的主节点。5.根据权利要求1所述一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于：在步骤S2中，所述排队论共识系统服务过程的问题域为：所述N为共识系统服务过程中共识系统的交易容量；所述μ1为共识系统服务过程中交易验证时间服从指数分布的参数，位于排序主节点发送打包区块给peer群去验证交易合法性的过程；所述μ2为共识系统服务过程中区块产生时间服从指数分布的参数，位于从排序主节点交易池中将交易打包成区块的过程；所述b为共识系统服务过程中排序主节点向区块内部所打包的交易数量；所述λ为共识系统服务过程中所到达排序主节点时间服从指数分布的参数，位于排序节点群中节点将交易信息发送给排序主节点。6.根据权利要求1所述一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于：在步骤S3中，还包括以下步骤：S31、设置(I(t),J(t))为共识系统在t时刻的状态，其中I(t)代表在t时刻主节点队列
中交易的数量，J(t)代表在t时刻区块中交易的数量；S32、构建状态空间Ω，其中Ω＝{(i,j):i＝0,1,...,N；j＝0,1,2,...,b}；S33、根据状态转移矩阵，构建共识系统状态等式；S34、利用共识系统状态方程，构建系数状态矩阵；S35、设Π为共识系统的状态概率向量；S36、利用共识系统的状态概率向量Π和系数状态矩阵构建共识系统状态方程组；S37、利用共识系统状态方程组求解的状态概率向量Π去推到子速率矩阵R
i
(i＝0,1,2,...,N
‑
b)。7.根据权利要求6所述一种面向Hyperledger Fabric 2.0性能评估方法，其特征在于：在步骤S31，将排序节点集群和peer节点集群视为连续过程，建立时间连续马尔科夫过程的共识系统，通过矩阵分析法推导出系统的稳定概率向量；在步骤S32中，(I(t),J(t))为在状态空间Ω中时间连续的马尔可夫过程；在步骤S33中，构建不同时间状态下状态转移方程，在状态{(i,j),i＝1,2,...,N
‑
b
‑
1；j＝1,2,...,b
‑
1}下，状态转移方程为：
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴欧，张贺，刘力文，李杉杉，周鑫，王岩泽，吕伟龙，杨洪山，段忠亮，
申请(专利权)人：星环众志信息科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：