基于一致性哈希环多主节点的改进实用拜占庭容错算法

• Published in: 计算机集成制造系统 Vol. 29; no. 1; pp. 25 - 35
• Main Authors: 卢丽, 孙林夫, 邹益胜
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 西南交通大学 制造业产业链协同与信息化支撑技术四川省重点实验室,四川 成都 610031 31.01.2023; 西南交通大学 计算机与人工智能学院,四川 成都 610031
• Subjects: 共识算法; 实用拜占庭容错; 联盟链; 一致性哈希环; 主节点
• ISSN: 1006-5911
• DOI: 10.13196/j.cims.2023.01.003

TP301.6; 联盟链技术作为一种建立供需双方的可信交易的工具,促进了云制造平台的发展.实用拜占庭容错(PBFT)共识算法是联盟链最受欢迎的共识协议,得到了广泛的研究和应用,但是还存在节点较多导致PBFT算法扩展性较差、重播攻击降低了共识算法的性能、网络结构静态难以维持高效的运行状态3个问题.为此,提出一种改进的实用拜占庭容错(IPBFT)算法.首先,通过优化主节点的选取方式将单个主节点扩展为多个主节点,使得多个主节点在一致性哈希环的桶中实现数据均匀分布和任务均匀调度;然后,通过多线程并行执行共识算法以最大程度地减少时延并提高算法的吞吐量,从而提高了算法的可扩展性;其次,在重播攻击算法中通过定期旋转桶来分配正确的主节点,然后通过分配的主节点来接收客户端的请求,以防止客户端的重播攻击;最后,设计了一套节点移除机制来加入可靠的节点或者移除拜占庭节点,减少视图切换操作,从而使系统维持较高的运行状态.实验结果表明,IPBFT明显优于PBFT共识算法,很好地解决了以上3个问题.