基于门限密码方案的共识机制

基于门限密码方案的共识机制

论文摘要

针对比特币的PoW(proof of work)共识机制中资源消耗巨大、系统性能存在瓶颈和"公地悲剧"问题,从博弈论的角度分析了比特币系统后期只有交易费奖励所带来的"公地悲剧"现象,提出了基于门限密码方案的共识机制(a consensus mechanism based on threshold cryptography, TCCM).首先,新共识协议引入了节点保证金的思想,提出了一种基于门限群签名理论的保证金模型.该模型既能够确保保证金的安全,又为节点诚实地记账提供保障.其次,利用门限加密的思想构造了记账权竞价模型来产生区块链记账节点,这能够保证记账权竞价环境的公平性和记账节点产生的随机性.同时,在原有的区块奖励基础上,设计了新的激励机制,使得更多的节点能够参与共识的全过程.最后,安全性和性能分析结果表明,该共识机制既有效地降低了资源消耗,又提高了交易处理效率,使得整个区块链系统变得更加安全可靠.

论文目录

  • 1 比特币系统的“公地悲剧”问题分析
  • 2 系统模型
  •   2.1 保证金模型
  •     1) 初始化setup(t,n)
  •       ① 设置系统参数
  •       ② 设定相关密钥及参数
  •       ③ 密钥分发
  •     2) 签名
  •       ① 节点生成份额签名Sign(Ti,IDi,di,preTr,Df)
  •       ② 合成门限群签名Combine(ri,si,Di,preTr,Df)
  •     3) 签名验证
  •   2.2 记账权竞价模型
  •     1) 系统初始化
  •     2) 设置秘密份额及公钥
  •     3) 加密
  •     4) 部分解密
  •     5) 组合与比较
  • 3 共识机制设计
  •   3.1 初始化阶段
  •   3.2 区块构建
  •   3.3 区块校验
  •   3.4 区块装配
  • 4 安全性分析与讨论
  •   4.1 抗“公地悲剧”攻击
  •   4.2 抗“垄断”性
  •   4.3 讨 论
  • 5 性能分析
  • 6 总 结
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 王缵,田有亮,岳朝跃,张铎

    关键词: 区块链,共识机制,公地悲剧,门限密码,保证金模型

    来源: 计算机研究与发展 2019年12期

    年度: 2019

    分类: 信息科技

    专业: 电信技术,计算机软件及计算机应用

    单位: 贵州省公共大数据重点实验室(贵州大学),贵州大学计算机科学与技术学院,贵州大学密码学与数据安全研究所,贵州大学数学与统计学院

    基金: 国家自然科学基金项目(U1836205,61662009,61772008),贵州省教育厅科技拔尖人才基金项目(黔教合KY字[2016]060),贵州省科技重大专项计划项目(20183001),贵州省科技计划项目(黔科合平台人才[2017]5788),教育部-中国移动科研基金项目(MCM20170401),贵州大学培育项目(黔科合平台人才[2017]5788),贵州省科技计划项目(黔科合基础[2019]1098),贵州省科学技术基金项目(黔科合J字[2008]2121)~~

    分类号: TN918.4;TP311.13

    页码: 2671-2683

    总页数: 13

    文件大小: 1170K

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