计算机应用

作者：陈宇轩, 郑海彬, 关振宇, 苏泊衡, 王玉珏, 郭振纬

单位：1.北京航空航天大学 网络空间安全学院，北京 100191；2.杭州创新研究院网络空间安全研究中心（北京航空航天大学），杭州 310051

关键词：区块链,分片,异步网络,HoneyBadgerBFT,DAG

基金：国家重点研发计划项目(2022YFB2702901);国家自然科学基金资助项目(U21A20467);国家自然科学基金资助项目(U2241213);国家自然科学基金资助项目(62172025);国家自然科学基金资助项目(62303037);浙江省自然科学基金重点项目(LZ23F020012)

针对区块链系统在扩展性方面存在的网络规模受限、网络环境强依赖、存储成本高以及交易吞吐量低下等问题，提出一种适应异步网络环境并且支持交易并行处理的分片机制。该机制采用HoneyBadgerBFT共识在异步网络环境下达成数据一致性，通过分片技术实现区块链系统的线性扩展，并通过DAG（Directed Acyclic Graph）技术进一步增强片内交易及不相交跨片交易的并行处理能力。仿真结果表明，所提机制在异步网络环境下仍能保持活性；在半同步网络环境中，所提机制的通信开销比使用拜占庭容错协议（PBFT）的SharPer降低超过49.9%；在由16个节点组成的区块链网络中，所提机制的TPS（Transactions-Per-Second）与SharPer相比少16.7%，而在64个节点组成的区块链网络中，所提机制的TPS比SharPer高6.7%，表明所提机制拥有比SharPer更高的吞吐量；在含有20%跨片交易且使用相同网络环境及硬件资源的条件下，所提机制的分片数及节点数每扩大1倍，该机制交易吞吐量增长比SharPer分别多30.0%和10.5%，表明所提机制拥有比SharPer更好的扩展性。

来源：2025年第7期

《计算机应用》期刊编辑部

查看计算机应用杂志2025年第7期