基于改进投票证明共识协议的车联网系统

针对车联网（IoV）中信息传播效率及用户安全隐私的问题,提出了一种基于改进投票证明（PoV）共识协议的IoV系统。首先,根据IoV的实际需求,选择使用区块链技术来保障IoV基本的信息传播效率及用户安全;其次,为了进一步提高整个IoV系统的传播效率,通过优化结构及算法的方式改进了传统的PoV共识协议;最后,为了保护IoV用户的安全隐私,设计了一种监督惩罚机制来保障系统的可靠性。该协议不依赖第三方中介,因而可以在保障共识效率的同时保护车辆及车主的相关隐私,更加贴近IoV的实际需求。理论分析和仿真实验表明,同传统的PoV共识协议相比,改进PoV共识协议的确认交易时长以及区块间隔时间均从0.25 min降低至0.2 min;而在共识协议的可靠性对比中,具有监督惩罚机制的改进共识协议的准确性比缺乏监督惩罚机制的改进共识协议提高了29.4%。实验结果表明,改进后的共识协议在IoV中具有较高的共识效率及安全性。     

面向物联网系统的改进PBFT共识机制

针对复杂网络环境中,基于传统PBFT共识算法的物联网系统存在恶意伪装设备和共识响应延迟高的问题,提出一种基于位置和时间的可信双层PBFT共识机制(credible-location-and-time-based Byzantine fault tolerant algorithm, CBFT)。根据边缘服务器的位置信息对设备进行分组,使用GeoHash(geographical hash, GeoHash)协议创建设备的位置定时器,根据定时器的可信时间遴选出诚信设备;基于边缘服务器的信用值生成两层网络,并行开展共识,分解共识任务;引入基于Token的信用评价机制,激励边缘服务器规范共识行为。实验结果表明,改进的共识机制能够有效筛选出恶意设备,降低共识耗时并提高系统吞吐量。     

一种区块链实用拜占庭容错算法的改进

共识算法性是区块链核心技术的重要组成部分。实用性拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)是联盟链广泛使用的共识算法,但是由于其消耗高,吞吐量低下以及高延时等问题,导致共识效率低下。针对这些问题,提出基于PBFT的新型改进共识算法IPBFT。采用协商与执行节点分离的方式减少执行请求的服务器数量,在一致性协议中加入自证机制,用心跳检测机制和最长链选举原则对主节点选举进行了改进。实验仿真表明,IPBFT算法在能耗、吞吐量和延时性等方面都有显著的提升,提高了系统的效能。     

区块链共识机制中随机性研究

随着区块链技术的发展,共识机制越来越受到关注。在大量共识机制中占据重要地位的随机数获取协议,也成为共识机制的一个核心子协议。本文主要围绕现有的几个基于随机性协议的主流共识机制,介绍了随机性的相关概念以及共识机制中随机性所用到的密码学原语。首先介绍几类简单的协议并分别指出它们的不足,然后重点介绍了主流共识机制中的随机数都是如何产生以及如何应用的。研究随机数获取协议,对于区块链技术及其共识机制的学习与发展具有重要意义。     

基于动态信任的区块链激励共识机制研究

针对实用拜占庭容错(PBFT)共识机制中主节点可能出错导致大量通信资源浪费的问题,提出一种基于信任动态激励的共识机制优化方案ITPBFT(incentive trust-PBFT).利用信任评价模型对系统内节点的共识行为进行评价,添加动态激励机制,引入节点等级机制,选取信任度高的节点作为主节点.通过对优化方案进行仿真实验和分析,验证了该机制可以有效提高共识机制的容错能力、降低共识的时间、提高系统的吞吐量并提高网络波动时的稳定性和可恢复性.该优化机制可有效提高共识的效率,避免通信资源的浪费.     

基于积分选择PBFT共识算法的果品质量溯源

针对基于区块链的果品质量溯源系统中存在的共识算法吞吐量低、时延高、主节点随机选择等问题,本文提出了一种基于积分选择的改进PBFT(practical Byzantine fault tolerance)共识算法.该算法引入积分选择协议,通过对一致性协议、视图转换协议以及垃圾回收机制的优化,提高诚实主节点被选择的概率、减少节点间通讯开销,从而提升共识算法执行效率.同时,在运行垃圾回收机制时,给所有参与节点重新分配积分,达到了动态更改节点数量的目的.实验表明,本文提出的方法在提升共识算法吞吐量和降低时延方面具有更好的性能.     

一种改进PBFT算法作为以太坊共识机制的研究与实现

针对以太坊中PoW(Proof of Work)共识机制在联盟链场景下表现出的由于算力竞争造成的资源浪费和不可靠问题,提出了采用PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)算法作为以太坊共识机制,并结合以太坊结构对PBFT算法进行改进。改进PBFT算法中,检查点协议取消了定时检查清除证书的过程,节点同步过程采用向其他节点索要区块并校验的方式完成同步;视图切换协议在结合区块生成协议的基础上,采用超时机制进行视图切换。实验结果说明采用改进PBFT的以太坊适用于联盟链场景中,可以在很大程度上减少算力开销,并在一定程度上减少网络上的数据传输量。     

基于实用拜占庭容错的改进的多主节点共识机制

针对实用拜占庭容错（PBFT）共识协议通信复杂度高导致的共识效率低、单一主节点发生故障或存在拜占庭行为时会导致共识过程停止的问题,提出了改进的多主节点实用拜占庭容错（IMPBFT）共识机制。首先,通过节点的共识轮数、存在拜占庭行为的共识轮数以及节点被赋予的优先值,计算出节点的有效共识轮数,再依据有效共识轮数的大小选出多个主节点。其次,对原共识机制进行改进,使所有节点利用改进的机制进行共识。最后,引入流水线来实现IMPBFT共识的并发执行。在进行流水线操作时,不同轮共识的多阶段消息统一签名,并且不再使用固定周期来控制流水线。理论研究和实验结果表明,IMPBFT的多主节点结构相较单一主节点的共识结构更加安全稳定;与平方级通信量的PBFT和信用委托拜占庭容错（CDBFT）共识相比,IMPBFT将通信量降至线性级;在交易吞吐量、扩展性和交易时延方面,IMPBFT的性能要优于PBFT和CDBFT;使用“多阶段消息统一签名、无固定周期”流水线的IMPBFT,比未使用流水线的IMPBFT在交易吞吐量上提高了75.2%。     

基于节点分组信誉模型的改进PBFT共识算法

针对实用拜占庭容错共识算法(practical Byzantine fault tolerance, PBFT)中存在通信开销大、缺少奖惩机制、节点缺乏积极性的问题,提出了一种基于节点分组信誉模型的改进PBFT共识算法(grouping reputation practical Byzantine fault tolerance, GR-PBFT)。首先,引入信誉奖惩机制来确保系统的安全性,再根据节点信誉进行分组以选取共识节点,解决信誉机制类共识算法产生节点信誉累计问题,降低系统中心化程度,提升了节点成为共识节点的积极性;然后,改进主节点的选举方式保证主节点的可靠性,并优化一致性协议执行流程,减少准备、确认与响应阶段的通信复杂度,提高了共识效率。仿真实验表明,GR-PBFT共识算法在共识时延、通信开销、吞吐量、安全性等方面比PBFT共识算法具有更好的性能。     

对等网络中一种新的资源搜索机制的研究

本文中,我们对对等网络中的资源搜索机制进行了研究,提出一种名为指数-线性协议的新的资源搜索机制,来提高搜索机制的效率.该机制结合了指数机制和线性机制,能够有效的搜索到合适的资源,降低消耗.同时,我们创造性地提出使用OHT来减少大量冗余信息,以降低网络负载和提高效率.     

二阶非线性多智能体系统领导跟随一致性研究

为减少通信时延对系统一致性的影响,针对有领导者的二阶非线性多智能体系统的领导跟随一致性进行了研究,新颖的提出近似随机脉冲时延的概念并应用于新协议。相比于传统协议,新协议在脉冲时刻通信时延较小时,各智能体基于时延态对自身当前时刻状态进行预测,并以自身未来预测状态取代时延态发送给各邻接智能体同时补偿自身反馈通道时延,从而使系统更快实现一致性。基于Lyapunov稳定性理论,利用一类再推广的Halanay不等式的性质给出两个保证系统实现一致性的充分条件。最后,实例仿真证明了新协议的优越性。     

Second-order consensus predictive control for 360MN extrusion machine

A new consensus predictive control protocol is proposed in this paper. It significantly speeds up the convergence rate comparing to traditional consensus mechanism and has been proved working well in simulation platform. A mathematical model is built by simplifying the hydraulic cylinders to single-DOF agents distributed evenly around 360MN extrusion machine׳s main table. With this model, a theoretical analysis of the mechanism is given and the validity of the consensus predictive control protocol for strong coupling multi-agent system on ADAMS–EASY5 simulation platform is illustrated. The machine׳s main table balance problem is well solved and the convergence rate is increased. These results are meaningful for increasing productivity.     

二阶多智能体系统在自适应间歇牵制控制下的部分分量一致性

部分分量一致指的是多智能体系统中所有状态变量的一些分量渐近趋于恒同这样一种现象,它是一种比恒同一致弱的群体动力学行为.基于二阶多智能体系统的动力学模型,设计一种自适应间歇牵制控制协议,通过置换矩阵方法将原偏差系统中待研究的状态分量转换为新偏差系统中前面部分的状态分量,并运用矩阵理论和部分变元稳定性理论,导出部分分量一致性准则,从而确保在指数稳定意义下该多智能体系统的部分分量一致性得以实现.最后,通过数值模拟验证理论分析结果.     

高速公路网络系统监控的研究

针对高速公路网络系统存在着各种安全隐患,本文提出一种对高速公路网络系统进行监控的方法。该方法是基于WinSock协议和C/S结构,采用软件实现并达到对高速公路网络系统进行监控的目的。该方法在保证高速公路网络的可靠性、安全性以及实时性同时,充分利用了高速公路的网络资源,并节约了大量的资本。     

非匹配扰动下的多智能体系统固定时间一致跟踪

本文研究了有向拓扑网络中具有非匹配扰动的二阶多智能体系统固定时间一致跟踪问题. 基于固定时间扰动观测器, 估计系统匹配扰动, 其次引入正弦补偿函数设计非奇异分布协议, 在避免系统奇异性的同时克服了非匹配扰动, 使多智能体系统实现固定时间一致跟踪. 最后通过仿真验证了算法的有效性.     

分布式存储系统读写一致性算法性能优化研究综述

读写一致性算法被广泛部署到分布式存储系统,以保证读写数据的正确性.然而,读写一致性算法通常需要使用一个复杂的通信协议来保证多个节点读写数据的正确性,会带来较大网络传输开销和读写时延.由于各种读写一致性算法实现机制存在较大差异,特定的读写一致性算法往往需要部署到特定的存储应用场景,才能高效地执行数据读写操作,保障对其上应...     

基于区块技术的权重标识的跨域认证方案

在分布式的网络环境中,多个企业机构之间有在某种共识下的共享资源。为预防未经授权的用户访问这些资源,将改进的基于权重的秘密共享签名方案用于联盟链中的共识过程,提出基于区块技术的权重标识的跨域认证模型。模型中不同CA机构作为联盟链中共识机制的验证节点,系统基于验证节点的权重采用改进的秘密共享方案生成拥有不同权重的私钥分配给相应的验证节点。在该方案基础上,共识阶段验证节点结合PBFT机制特点对区块中消息进行签名生成权重标识并发送给用户。分析表明,与目前方案相比,该方案在降低用户终端计算量和通信量的同时有较高的安全性,能够实现域间安全通信,有良好的实用性。     

基于移动Ad hoc网络的服务管理研究

本文基于移动Ad hoc网络的广播特性、分簇的普遍性等特点,在分析分布式服务发现协议GSD等的基础上,提出了新的服务发现机制,该机制考虑了各节点处理能力、存储能力以及所提供的服务种类等不可能完全相同的特性,克服了GSD同等对待所有节点的缺欠;另外,文中提出了基于优先级和两步资源预约的服务调度和QoS分配方式,依据服务所请求的QoS级别和资源情况来确定合适的端到端QoS级别,保证资源的充分利用,并给出了算法的一个实际应用的例子,该算法考虑了资源的抢占和两步方式的资源预约,比普通的确定QoS级别的算法具有更高的预约成功率,而比仅依据优先级的算法具有更高的资源利用率。     

基于文件流行度的无结构P2P网络搜索机制

针对无结构P2P文件共享系统对不同流行度的文件使用相同的搜索策略从而导致大量网络资源的浪费问题,在研究Gnutella协议的基础上,提出一种基于LogLog算法的文件流行度判定机制,将它与Expanding Ring算法结合,给出一种基于流行度的搜索机制。与Expanding Ring相比,该搜索机制在一定程度上减少网络开销和响应时间,特别是稀缺文件的响应时间。