信息存储理论与技术课堂报告-区块链存储模型.pptxVIP

信息存储理论与技术 区块链：存储+共识 区块链：从中心化到去中心化 ￥2 银行 小明：￥20 小红：￥10 姓名：金额 银行 小明：￥18 小红：￥12 姓名：金额 问题1：小明和小红无法判断交易的合法性 小明：￥20 小红：￥10 姓名：金额 小明：￥20 小红：￥10 姓名：金额 小明 小红 ￥2 小明 小红 区块链：从中心化到去中心化 小明：￥20 小红：￥10 姓名：金额 ￥2 小明：￥18 小红：￥12 姓名：金额 小明 小红 ￥2 小明 小红 小明：￥18 小红：￥12 姓名：金额 … 区块链：存储+共识 问题2：谁来裁决？ 小明：￥20 小红：￥10 姓名：金额 小明：￥18 小红：￥12 姓名：金额 数据结构 已经共识过的交易不允许被篡改 Merkle Root 区块内交易不允许被篡改 祖先区块不允许篡改 改变交易，则merkle root也随之改变 区块成链 共识算法 谁来出块，如何保证视图的一致性？ Hash(上一个区块hash值，本区块交易信息) = 124DC45 Hash(上一个区块hash值，本区块交易信息，随机数) = 000XXXX 挖矿，不断寻找随机数 经济成本 问题：区块分叉 最长链原则 安全性 限制分叉 比特币每十分钟出一个快 根据网络处快速度动态调整难度值 算力攻击 算力超过50%，便控制了全网 网络被攻陷的同时也就丧失了价值 工作量证明（POW） 比特币--以太坊 2013年 进入加拿大滑铁卢大学 退学，推出以太坊 8个月后 地址A：￥20 18 地址B：￥10 12 比特币 接收第一个人的转账 接收第二个人的转账并随机选择赢家 存储用户数据 存储代码 地址C 以太坊 A = C ￥3 A = B ￥2 A：￥20 17 C：￥0 3 | Code+A: 3 以太坊 B = C ￥3 A：￥17 23 B：￥10 7 C：￥3 0 | Code 引入智能合约，极大拓展应用场景! A Next-Generation Smart Contract and Decentralized Application Platform Vitalik Buterin (V神) 问题与解决方案 Q1: TPS太小 Transaction Per Second(TPS) 比特币：7 VISA：4000 Q2: 所需存储空间太大 比特币：200G 以太坊：2T DAG结构： 树图结构： Conflux IOTA ByteBall Nano 基于信任： CUB系统 无需信任： Jidar系统 基于分片：Monoxide系统 提高TPS：DAG结构 节点1： 节点2： 随机选择两个TIP节点 解决一个简单的POW问题 基于信任值+12个协调者的共识 串行变并行 全局： IOTA DAG结构 12个见证者发布见证交易，用于确定主链 相同序号的排序：引用关系+hash值 发送，接收分离 冲突靠中心化节点投票解决 Nano ByteBall 树图结构（Conflux） 整个块抛弃 原因： 无法确定该区块与其他区块的顺序关系 问题： 每个区块包含上千条交易 无法解决冲突交易问题 冲突交易很少 使用Ghost协议代替最长链协议 可确定唯一全局顺序，并无法更改 自动跳过冲突交易 比特币 Conflux Epoch 0 Epoch 1 Epoch 2 Epoch 3 0 1 2 3 x CUB：基于信任 a Consensus Unit-based Storage Scheme for Blockchain System (ICDE 2018) 难点：区块存储的分配 节点的动态加入和离开 如何平衡各节点 如何保证查询的效率 整个unit对外相当于一个具有全量数据的节点 Jidar：无需信任 A Jigsaw-like Data Reduction Approach without Trust Assumptions for Bitcoin System (ICDCS 2019) 节点保存数据： 区块头 与自己相关的交易 + 相关的梅克尔路径 交易发送： Jidar：无需信任 UTXO模型 Header Merkle root Bloom filter Hash functions 1 0 0 1 1 0 1 1 0 Bloom filter Input Output A:10 Input B:2 A:8 Input C:2 A:8 双花问题 … X 问题： 已花费信息未被记录 比特币有全量数据，所以不需要 方法： 把花费记录集合 压缩后记录到区块头 Monoxide Scale out Blockchains with Asynchronous Consensus Zones (NSDI 2019) Z