软件学报

作者：高政风，郑继来，汤舒扬，龙宇，刘志强，刘振，谷大武

单位：高政风，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 20024011,郑继来，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 20024002,汤舒扬，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 20024003,龙宇，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 20024004,刘志强，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 20024005,刘振，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 20024006,谷大武，上海交通大学 计算机科学与工程系, 上海 200240;上海交通大学 网络空间安全学院, 上海 20024007

关键词：分布式账本;区块链;共识机制;有向无环图;可扩展性

基金：国家自然科学基金（61572318，61932014，61672339）；上海市科技创新行动计划（19511101403）；"十三五"国家密码发展基金（MMJJ20170111）；信息保障重点实验室开放基金（KJ-17-109）

自2008年比特币出现以来，研究学者相继提出了多种分布式账本技术，其中，区块链是当前分布式账本最主要的实现形式之一.但当前区块链中存在一个核心问题：可扩展性瓶颈.具体而言，区块链的吞吐量严重不足，且其交易确认也较为缓慢，这些因素极大地限制了它的实际应用.在此背景下，基于DAG（有向无环图）的分布式账本因其具有高并发特性，有望突破传统区块链中的性能瓶颈，从而受到了学术界和产业界越来越多的关注和研究.在基于DAG的分布式账本中，最为核心和关键的技术是其共识机制，为此，对该关键技术进行了系统深入的研究.首次从共识形态出发将现有基于DAG的分布式账本分为以下3类：基于主干链的DAG账本；基于平行链的DAG账本；基于朴素DAG的账本.在此基础上，对不同类型的共识机制本质原理及特性进行了深入阐述，并从不同层面对它们进行了详细的对比分析.最后，指出基于DAG的共识机制研究中存在的问题与挑战，并给出进一步的研究方向.

来源：2020年第4期

《软件学报》期刊编辑部

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