区块链 DPoS 共识机制改进研究

来源：计算机技术与发展杂志2023年第09期北京时间：

作者：张星星;何利文

单位：南京邮电大学,江苏 南京 210003 Author(s): ZHANG Xing-xing;HE Li-wen Nanjing University of Posts and Telecommunications,Nanjing 210003,China 关键词: 区块链;DPoS 共识机制;信任值模型;高斯混合模型;共识节点 Keywords: blockchain;DPoS consensus mechanism;trust value model;Gaussian mixture model;consensus node 分类号: TP399 DOI: 10. 3969 / j. issn. 1673-629X. 2023. 09. 012 摘要: 区块链共识算法可用于增强物联网安全性,提高网络节点之间的协作效率。 委托权益证明( Delegated Proof ofStake,DPoS) 可以同时满足低成本和高效率的要求,提高节点协作的服务质量。 然而,协作节点的恶意攻击、自私行为和投票积极性不高都会影响 DPoS 的共识过程。 针对这些挑战,该文对 DPoS 共识机制进行了改进,为了提高节点的投票积极性,提出了一种信任值模型,根据节点行为将信用评价指标分为“ 交易情况” “性能”“ 信用级别” 三个一级指标以及对应的二级指标,并采用动态分配二级指标权重的方法对节点信任值进行计算,从而使选出的节点更加可信。 同时,针对恶意节点以及自私行为,提出了一种基于高斯混合模型的异常节点剔除算法,对投票数据进行划分,计算其混合高斯概率密度值,并设定阈值,将低于阈值的节点剔除,从而识别并剔除异常数据。 相对于传统的 DPoS,改进后的 DPoS 节点出块速率以及异常节点剔除率都有显著提升。

摘要：区块链共识算法可用于增强物联网安全性,提高网络节点之间的协作效率。 委托权益证明( Delegated Proof ofStake,DPoS) 可以同时满足低成本和高效率的要求,提高节点协作的服务质量。 然而,协作节点的恶意攻击、自私行为和投票积极性不高都会影响 DPoS 的共识过程。 针对这些挑战,该文对 DPoS 共识机制进行了改进,为了提高节点的投票积极性,提出了一种信任值模型,根据节点行为将信用评价指标分为“ 交易情况” “性能”“ 信用级别” 三个一级指标以及对应的二级指标,并采用动态分配二级指标权重的方法对节点信任值进行计算,从而使选出的节点更加可信。 同时,针对恶意节点以及自私行为,提出了一种基于高斯混合模型的异常节点剔除算法,对投票数据进行划分,计算其混合高斯概率密度值,并设定阈值,将低于阈值的节点剔除,从而识别并剔除异常数据。 相对于传统的 DPoS,改进后的 DPoS 节点出块速率以及异常节点剔除率都有显著提升。

关键词：区块链;DPoS 共识机制;信任值模型;高斯混合模型;共识节点