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HC-HotStuff:面向大规模农产品溯源系统的高性能分层共识算法
1
作者 张立娜 赵帅 +1 位作者 杨波 祝涛 《吉林农业大学学报》 北大核心 2025年第4期731-740,共10页
为满足大规模农产品溯源系统对高性能与高安全性的严格要求,提出一种HC-HotStuff动态分层共识算法。核心使用局部并行处理分组共识并在全局进行最终确认,原创性在于将Gossip协议、HotStuff与VRF 3种技术进行深度耦合与协同优化。局部设... 为满足大规模农产品溯源系统对高性能与高安全性的严格要求,提出一种HC-HotStuff动态分层共识算法。核心使用局部并行处理分组共识并在全局进行最终确认,原创性在于将Gossip协议、HotStuff与VRF 3种技术进行深度耦合与协同优化。局部设计了目标导向的Gossip协议,通过网络亲和度函数引导海量异构节点自组织为多个高性能共识域,并由内部并行的HotStuff实例高效处理数据。全局则将VRF动态选举与跨层状态验证机制相结合对各局部状态进行最终确认,解决了传统分层共识中存在的性能与安全性的内在矛盾。结果表明:相较于PBFT及其同类分层改进算法,HC-HotStuff在各项关键指标上均实现了显著优化。在模拟1024个溯源节点的复杂场景下,系统延迟稳定在412.9 ms,吞吐量可达15369 TPS,展现了卓越的高并发处理能力。为解决大规模、去中心化的供应链溯源系统所面临的性能、安全与可扩展性问题,提供了行之有效的方法。 展开更多
关键词 农业 区块链 GOSSIP hotstuff共识 溯源
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动态网络感知驱动的多维自适应分组HotStuff算法
2
作者 洪志鸿 左雨庭 +1 位作者 汪晓丁 许力 《信息安全研究》 北大核心 2025年第11期999-1007,共9页
区块链拜占庭容错共识算法在节点数量增加时,存在领导节点选举随意、通信开销大等问题.为了解决这些问题,现有方案多聚焦于单一维度的分组优化.但在复杂网络环境中,如何综合多维度因素对节点进行合理分组,以及何时需要重新分组仍未得到... 区块链拜占庭容错共识算法在节点数量增加时,存在领导节点选举随意、通信开销大等问题.为了解决这些问题,现有方案多聚焦于单一维度的分组优化.但在复杂网络环境中,如何综合多维度因素对节点进行合理分组,以及何时需要重新分组仍未得到充分解决.针对上述问题,提出了一种动态网络感知驱动的多维自适应分组HotStuff(DMAG-HotStuff)算法.首先,设计一种信誉动态调控的奖惩机制,通过历史行为和节点通信特征值确定节点信誉度,评分时考虑节点的地理位置和时延因素,有效减少因网络问题而导致的误判并减少了拜占庭节点的影响.其次,考虑节点的通信特征值,设计多维度的K-means分组共识算法,对不同信誉的节点进行分类,显著增强了系统对拜占庭节点的容错能力.最后,采用动量监控系统的变化,在网络状态变化时隔离潜在的拜占庭节点,确定重新分组的时机,实现了更精准的自适应分组决策.实验结果表明,DMAG-HotStuff算法在延迟和吞吐量方面优于HotStuff, PBHS及其他基于不同分组维度的HotStuff算法. 展开更多
关键词 区块链 共识算法 hotstuff 分组 自适应
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基于HotStuff和多叉树的改进共识算法
3
作者 杨建新 汪晓丁 林晖 《信息网络安全》 北大核心 2025年第9期1447-1455,共9页
为解决区块链拜占庭容错共识协议中通信复杂度高、可扩展性差和领导者审查等问题,文章提出一种基于HotStuff和多叉树的改进共识算法。该算法在签名机制中引入BLS签名以实现聚合验证,显著减少了消息开销;利用多叉树结构实现负载均衡,提... 为解决区块链拜占庭容错共识协议中通信复杂度高、可扩展性差和领导者审查等问题,文章提出一种基于HotStuff和多叉树的改进共识算法。该算法在签名机制中引入BLS签名以实现聚合验证,显著减少了消息开销;利用多叉树结构实现负载均衡,提升了区块处理的并行度;通过流水线技术优化投票和提交阶段,降低了共识时延;采用积极的领导者轮换策略,解决恶意或低效领导者造成的系统性能下降问题。实验结果表明,在100个节点的场景下,该算法的吞吐量较传统HotStuff算法提升了约5倍。当网络往返时延由50 ms增至400 ms时,吞吐量仅下降9%,仍保持较高稳定性。同时,在多种网络环境下,该算法展现出更低的交易确认时延。因此,该算法在降低通信复杂度、增强容错能力和提升性能方面具有显著优势,为高性能区块链系统的设计与应用提供了参考。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 hotstuff 多叉树
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基于HotStuff信任评估的电力物联网边缘安全交互方法 被引量：1
4
作者 许中平 许放 +1 位作者 许剑 黄越洋 《电力信息与通信技术》 2025年第6期64-70,共7页
在“双碳”目标引领下,多维度能源设备分布式地大量接入配电网,跨域安全问题成为关键挑战之一。HotStuff共识算法可很好地实现设备间大规模接入并且应对安全性、快速性和自适应性等挑战。在跨域交互中分布式系统低延迟、高吞吐量的HotSt... 在“双碳”目标引领下,多维度能源设备分布式地大量接入配电网,跨域安全问题成为关键挑战之一。HotStuff共识算法可很好地实现设备间大规模接入并且应对安全性、快速性和自适应性等挑战。在跨域交互中分布式系统低延迟、高吞吐量的HotStuff共识算法使得在跨域交互高度异步的环境中实现快速共识。文章提出了一种基于HotStuff共识机制的跨域安全交互方法。仿真结果表明,该算法能有效提升异域设备间安全交互能力,确保数据的传输可靠性和隐私性。 展开更多
关键词 信任 共识机制 安全交互 hotstuff算法 电力安全
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基于聚类和动态分组改进的HotStuff共识算法
5
作者 施佳文 王海珍 单晓旭 《齐齐哈尔大学学报(自然科学版)》 2025年第6期8-14,共7页
自比特币面世以来,其背后的区块链技术受到广泛关注。共识算法是区块链的核心技术,用于确保系统内节点的正常运行,维护系统运行的一致性。针对现有共识算法的领导者节点负载和共识瓶颈问题,提出一种基于K-Medoids聚类分组改进的HotStuf... 自比特币面世以来,其背后的区块链技术受到广泛关注。共识算法是区块链的核心技术,用于确保系统内节点的正常运行,维护系统运行的一致性。针对现有共识算法的领导者节点负载和共识瓶颈问题,提出一种基于K-Medoids聚类分组改进的HotStuff共识算法,通过引入动态分组来平衡领导者节点负载,避免共识瓶颈。首先,由Medoid节点对候选节点组中的节点进行聚合,将性能较好、信誉相近的节点聚类为同一个分组。然后,在组内进行局部共识,再通过Medoid节点间进行快速共识,实现高效的全局共识。通过对比实验,证明该算法优于对比算法,当系统节点数为50时,共识吞吐量较原算法提高61.0%,时延降低28.5%,为多节点网络共识提供新的解决方案。 展开更多
关键词 区块链 K-Medoids聚类 节点分组 hotstuff共识算法
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具有自适应视图动态超时的Fast-HotStuff区块链共识算法
6
作者 高兰辉 张言 +2 位作者 史培中 古春生 景征骏 《信息安全研究》 北大核心 2025年第7期619-625,共7页
Fast-HotStuff算法通过聚合签名实现2阶段流水线拜占庭容错共识.然而,当Fast-HotStuff的领导者故障时,视图切换阶段的死锁问题导致通信复杂度为O(n 2).现有研究主要关注死锁问题,并未考虑拜占庭节点和不稳定网络引起的连续视图超时问题... Fast-HotStuff算法通过聚合签名实现2阶段流水线拜占庭容错共识.然而,当Fast-HotStuff的领导者故障时,视图切换阶段的死锁问题导致通信复杂度为O(n 2).现有研究主要关注死锁问题,并未考虑拜占庭节点和不稳定网络引起的连续视图超时问题.针对这个问题,提出了具有自适应视图动态超时的Fast-HotStuff区块链共识算法AVD-HotStuff.首先,视图动态超时策略算法自适应控制下一次视图超时的持续时间,以避免不稳定网络引起的连续视图超时.其次,领导者等待策略算法将视图切换的通信复杂度从O(n 2)降低到O(n),并通过自适应控制领导者等待时间确保视图切换的效率.最后,基于信誉值的领导者选择策略算法选取可靠节点,防止在视图切换时选取拜占庭节点,避免连续视图超时.与Fast-HotStuff算法相比,当存在拜占庭节点时,AVD-HotStuff算法吞吐量平均提高约51.4%,平均时延减少约59.9%. 展开更多
关键词 Fast-hotstuff算法 领导者等待策略 视图动态超时策略 基于信誉值的领导者选择策略 拜占庭容错
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改进Fast-HotStuff区块链共识算法 被引量：8
7
作者 李启南 薛志浩 张学军 《计算机工程》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期14-21,共8页
Fast-Hot Stuff区块链共识算法采用两轮投票的共识过程,当主节点在第一轮投票后发生错误时,吞吐量将大幅降低,为解决该问题,提出一种改进的Fast-Hot Stuff算法。该算法引入一个新的区块扩展方式,在某一区块的共识过程中,当主节点在第一... Fast-Hot Stuff区块链共识算法采用两轮投票的共识过程,当主节点在第一轮投票后发生错误时,吞吐量将大幅降低,为解决该问题,提出一种改进的Fast-Hot Stuff算法。该算法引入一个新的区块扩展方式,在某一区块的共识过程中,当主节点在第一轮投票发生错误而导致视图更换时,副本节点将其投票消息传递至新的视图,新视图中的主节点收到足够多的投票消息,根据该区块进行扩展生成新区块并发起共识,以使更多区块上链并提高吞吐量。实验结果表明,当主节点在第一轮投票后发生错误时,Hot Stuff与Fast-Hot Stuff算法在节点数量为19时吞吐量降至3 500TPS以下,节点数量为61时降至1 500TPS以下,而改进算法的吞吐量在节点数量为19时高于6 500TPS,在节点数量为61时高于2 500TPS。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 hotstuff算法 Fast-hotstuff算法 吞吐量
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基于HotStuff改进的多主节点共识算法 被引量：4
8
作者 公鹏飞 谢四江 程安东 《信息网络安全》 CSCD 北大核心 2023年第9期108-117,共10页
针对区块链中拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance,BFT)类共识算法存在的性能瓶颈问题,文章提出一种基于HotStuff改进的多主节点共识算法,即MLH(Multi Leader HotStuff)共识算法。该算法引入了不在关键路径上的协调阶段,结合轮次内收... 针对区块链中拜占庭容错(Byzantine Fault Tolerance,BFT)类共识算法存在的性能瓶颈问题,文章提出一种基于HotStuff改进的多主节点共识算法,即MLH(Multi Leader HotStuff)共识算法。该算法引入了不在关键路径上的协调阶段,结合轮次内收集投票、跨轮次提交区块等机制,令多个节点同时成为主节点,使算法可以并行提交区块,提升了算法的计算效率。另外,通过结合门限签名与聚合签名降低了分区内的通信复杂度,使MLH算法在连续视图切换的情况下仍保持线性通信复杂度不变。实验结果表明,MLH算法在时延和吞吐量方面都有较好的表现。 展开更多
关键词 区块链 共识算法 hotstuff算法 多主节点 吞吐量
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基于区块链的煤矿数据价值链
9
作者 武超 《煤矿现代化》 2024年第5期41-45,50,共6页
针对煤矿企业的数据价值挖掘不足、缺少资产化手段,而相关企业和科研院所缺乏获取现场数据的途径,本文将区块链技术应用于数据共享,将去中心化、不可篡改、非对称加密技术等特性应用到区块链技术构成的点对点网络中,实现数据跨域分享的... 针对煤矿企业的数据价值挖掘不足、缺少资产化手段,而相关企业和科研院所缺乏获取现场数据的途径,本文将区块链技术应用于数据共享,将去中心化、不可篡改、非对称加密技术等特性应用到区块链技术构成的点对点网络中,实现数据跨域分享的可追踪、数据的不可篡改和身份验证的简化。通过采用一种多节点组建联盟链的方式,搭建了区块链应用平台,总体上为分布式结构的联盟链,采用Hotstuff BFT(Hotstuff Byzantine Fault Tolerance)共识机制,支持声明式非图灵完备的智能合约,采用零手续费方法,根据双方协定或数据长度计算交易费,支持上层的各类应用,通过一次密钥和环签名,实现交易匿名和隐私保护方法。该设计方案对利用区块链的去中心化、可审计等优点解决数据分享中的安全问题提供了参考,为解决数据分享、身份验证问题提供了借鉴思路,为解决煤矿生产数据资产共享和交易提供了新方案。 展开更多
关键词 区块链 煤矿 hotstuff 数据价值 数据共享 共识机制
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