软件学报

作者：岳镜涛，肖江，张世桀，程凤，陈汉华，金海

单位：岳镜涛，大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;服务计算技术与系统教育部重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;集群与网格计算湖北省重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;华中科技大学 计算机科学与技术学院, 湖北 武汉 43007411,肖江，大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;服务计算技术与系统教育部重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;集群与网格计算湖北省重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;华中科技大学 计算机科学与技术学院, 湖北 武汉 43007402,张世桀，大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;服务计算技术与系统教育部重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;集群与网格计算湖北省重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;华中科技大学 计算机科学与技术学院, 湖北 武汉 43007403,程凤，大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;服务计算技术与系统教育部重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;集群与网格计算湖北省重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;华中科技大学 计算机科学与技术学院, 湖北 武汉 43007404,陈汉华，大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;服务计算技术与系统教育部重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;集群与网格计算湖北省重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;华中科技大学 计算机科学与技术学院, 湖北 武汉 43007405,金海，大数据技术与系统国家地方联合工程研究中心 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;服务计算技术与系统教育部重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;集群与网格计算湖北省重点实验室 (华中科技大学), 湖北 武汉 430074;华中科技大学 计算机科学与技术学院, 湖北 武汉 43007406

关键词：图式区块链;混合共识协议;BFT协议;存储模型;弹性区块链系统

基金：国家重点研发计划(2021YFB2700700); 国家自然科学基金(62072197); 湖北省重点研发计划(2021BEA164)

图式区块链采用有向无环图(directed acyclic graph, DAG)的并行拓扑结构, 相较于基于串行拓扑结构的传统链式区块链, 能够显著提升系统性能, 已受到业界广泛关注. 然而, 现有图式区块链的共识协议与存储模型高度耦合, 缺乏灵活性, 难以适应多元化应用需求. 同时, 大部分图式区块链在共识协议层面上缺乏灵活性, 局限于概率性共识协议, 难以兼顾确认延迟和安全性, 尤其对于延迟敏感型应用很不友好. 为此, 提出弹性图式区块链系统ElasticDAG, 其核心思想是将存储模型和共识协议进行解耦, 让两者并行、独立地运行, 从而灵活适配多元化应用. 针对提升系统吞吐量和活性的需求, 为存储模型设计自适应区块确认策略和基于划分的确认区块排序算法; 针对降低交易确认延迟的需求, 设计低延迟DAG区块链混合共识协议. 实验结果表明, ElasticDAG原型系统在广域网下的吞吐量高达11 Mb/s, 并具有10秒级确认性能. 与OHIE相比, ElasticDAG在实现同等吞吐量的情况下, 可将确认延迟降低17倍; 与Haootia相比, ElasticDAG在实现同等共识延迟的情况下, 可将安全性从91.04%提升到99.999914%.

来源：2024年第11期

《软件学报》期刊编辑部

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