计算机应用

作者：赵羽龙, 牛保宁, 李鹏, 樊星

单位：太原理工大学 信息与计算机学院 太原 030600

关键词：区块链,数据分析,分片存储,轻量级,比特币

基金：国家重大研发计划项目（2017YFB1401000）；国家自然科学基金资助项目（61572345）。

区块链固有的链式结构意味着其数据量无休止地线性增长，随着时间的积累，对单个节点的存储造成很大的压力，对整个系统的存储空间造成极大的浪费。在比特币白皮书中提出的SPV（Simplified Payment Verification）节点模型，大大减少节点对存储空间的需求，但是，它使得全节点的个数减少、压力增大，减弱了整个系统的去中心化程度，存在拒绝服务攻击、女巫攻击等安全隐患。通过对比特币区块数据进行分析，提出一种功能完整的增强型轻量级节点模型ESPV（Enhanced SPV）。ESPV把区块分为新区块和旧区块，对它们采用不同的存储管理策略。新区块以全部副本（每个节点保存一份）的方式保存以用于交易验证，用较少的存储空间代价让ESPV具有交易验证（挖矿）功能；旧区块分片存储在网络的节点中，通过分级区块分区路由表访问，在保证数据可用性和可靠性的前提下减少系统对存储空间的浪费。ESPV节点具有完整的节点功能，从而保证区块链系统的去中心化特性，增强其安全性和稳定性。实验结果表明，ESPV节点具有80%以上的交易验证率，在数据量和增长量上这些节点仅为全节点的10%，ESPV的数据可用性和可靠性有保障，适用于系统的整个生命周期。

来源：2020年第4期

《计算机应用》期刊编辑部

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