软件学报

作者：王柯元，姜鑫，贾林鹏，段田田，孙毅

单位：王柯元，中国科学院 计算技术研究所, 北京 100190;中国科学院大学 计算机科学与技术学院, 北京 10004911,姜鑫，中国科学院 计算技术研究所, 北京 100190;中国科学院大学 计算机科学与技术学院, 北京 10004902,贾林鹏，中国科学院 计算技术研究所, 北京 100190;中国科学院大学 计算机科学与技术学院, 北京 10004903,段田田，中国科学院 计算技术研究所, 北京 100190;中国科学院大学 计算机科学与技术学院, 北京 10004904,孙毅，中国科学院 计算技术研究所, 北京 100190;中国科学院大学 计算机科学与技术学院, 北京 10004905

关键词：区块链;并行化;分片;星型分片架构;通量模型

基金：国家重点研发计划(2019YFB1404903); 国家自然科学基金(61972382, 61772502); 内蒙古自然科学基金(2020MS06017)

并行化是区块链扩容方案中最有效的一类方案, 现有的并行化方案可根据网络架构分为星型架构与平行架构两类, 但是当前的研究工作中, 缺少对于星型分片架构方案的性能边界及性能瓶颈影响因素的分析. 因此, 针对不同的星型分片架构方案抽象出了一种通用的区块链星型分片架构, 并对该通用架构中的交易过程进行了量化建模, 得到了区块链通量与分片数量的关系, 建立了星型分片架构的通量模型. 根据建立的星型分片架构通量模型, 可以发现星型架构的通量性能存在上限, 存在一个最优的分片数量使得系统的通量达到最高, 且通量的最大值与主链功能复杂度存在明确的函数关系. 基于所提的通量模型, 相关的区块链系统可以结合自身方案的设计, 平衡分片数量与主链功能复杂度, 使得系统通量达到理论上限, 因此对于星型并行化方案设计具有重要指导意义.

来源：2023年第9期

《软件学报》期刊编辑部

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