一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法技术方案

技术编号:40463728 阅读:71 留言:0更新日期:2024-02-22 23:17
本发明专利技术公开了一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,包括:对物理节点进行虚拟化后,采用分布式随机协议与可验证随机函数相结合的方法构建区块链分片网络。详细分析节点在实用拜占庭共识算法不同步骤中的计算负担,并使用排队论对共识过程时延进行建模,提出在系统能量和物理节点计算资源约束下,最大化系统吞吐量并最小化系统时延的优化模型,进一步提出基于连续凸近似的模型求解方法。仿真结果表明,本研究可以在物理节点数量不变的情况下灵活调整区块链系统分片数,并根据业务中计算负担和共识处理时延情况,合理调配物理节点的计算资源,最大化分片系统的交易处理性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于区块链分片技术及资源优化相关领域,尤其涉及一种基于虚拟化的区块链分片系统构建方法,进一步涉及一种基于凸优化和排队论的系统资源优化方法。


技术介绍

1、随着计算业务的多样化和网络规模日趋扩大,服务器也从中心化部署发展为分布式的节点网络。而区块链本质上是整个系统共同维护的分布式账本,实现了去中心化思想并以其不可伪造、不可篡改、匿名性等特点引起广泛的研究和关注。区块链技术已不再局限于早期数字货币领域而广泛应用于许多业务场景,如:人工智能、政务服务、交通物流、边缘计算等行业。然而,可扩展性作为制约传统区块链进一步发展和应用的关键问题,主要体现在系统吞吐量低、时延高、存储负担重等方面。

2、分片技术,是解决区块链可扩展性问题的有效方案之一,其通过将整个网络分解成一些称为分片或委员会的子集,并将网络中的交易分配到不同的分片上独立处理,使系统从按序处理一段时间内的交易集合变成了并行处理多段时间内的多个交易集合,从而提高系统吞吐量,并降低了节点的存储负担。但是对网络进行分片也会带来安全性隐患,每个分片中较少的节点数降低了攻击者控制某个或某几个分片本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,步骤1中:

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,步骤3中分析PBFT协议共识过程,节点在五个共识步骤中的计算资源和时间消耗,并考虑针对节点上交易到达和处理时间为随机变量且对计算资源的需求量不同的业务情景,使用排队论对节点在各共识步骤交易处理时延进行建模;

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩...

【技术特征摘要】

1.一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,步骤1中:

3.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,步骤3中分析pbft协议共识过程,节点在五个共识步骤中的计算资源和时间消耗,并考虑针对节点上交易到达和处理时间为随机变量且对计算资源的需求量不同的业务情景,使用排队论对节点在各共识步骤交易处理时延进行建模;

4.根据权利要求1所述的一种基于虚拟化和排队论的区块链分片系统可扩展性优化方法,其特征在于,步骤3中,在区块链分片系统中,各分片交易处理效率和区块产生时间依赖于分配到各分片上虚拟节点的计算资源fsnm,s=1,…,5和计算任务需求;将最大化系统交易总吞吐量改写为了最小化系统交易总吞吐量的倒数,其物理意义为分片系统对单位交易从提取到共识完成上链成功的平均耗时;

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【专利技术属性】
技术研发人员:杨睿哲刘一宏孙恩昌李萌司鹏搏孙艳华王朱伟
申请(专利权)人:北京工业大学
类型:发明
国别省市:

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