【摘要】：民航事業(yè)的快速發(fā)展對我國空中交通管制系統(tǒng)的信息化建設(shè)提出了更高的要求。航空監(jiān)視信息可信存儲技術(shù)作為保障空中交通安全的重要手段,長期以來備受重視�，F(xiàn)有的中心化航空監(jiān)視信息存儲方式存在著數(shù)據(jù)被篡改的隱患。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N新興的去中心化基礎(chǔ)架構(gòu)和分布式計(jì)算范式,目前已被成功運(yùn)用于金融、能源、云計(jì)算等多個行業(yè)領(lǐng)域。本文的研究重點(diǎn)是使用區(qū)塊鏈技術(shù)為航空監(jiān)視信息可信存儲提供去中心化數(shù)據(jù)保護(hù)。聯(lián)盟鏈被認(rèn)為是一種需要認(rèn)證的區(qū)塊鏈,聯(lián)盟鏈中的每個區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)都需要被授權(quán)以加入聯(lián)盟鏈。分布式共識是聯(lián)盟鏈技術(shù)的核心問題。為了解決現(xiàn)有工作量證明算法在聯(lián)盟鏈中應(yīng)用存在的計(jì)算資源浪費(fèi)、數(shù)據(jù)確認(rèn)時間長、吞吐量低等缺點(diǎn),本文研究并設(shè)計(jì)了一種基于消息傳遞技術(shù)的高性能區(qū)塊鏈共識算法。該算法由定制客戶端、一致性協(xié)議、檢查點(diǎn)協(xié)議、視圖切換協(xié)議、區(qū)塊同步協(xié)議五部分組成。本文設(shè)計(jì)的聯(lián)盟鏈共識算法實(shí)現(xiàn)了完善的拜占庭錯誤容忍,可在包含惡意節(jié)點(diǎn)的異步網(wǎng)絡(luò)中正常工作。基于上述聯(lián)盟鏈共識算法,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一個航空監(jiān)視信息可信存儲系統(tǒng)。該系統(tǒng)由通用模塊、客戶端模塊、區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)模塊和數(shù)據(jù)持久化模塊構(gòu)成。該系統(tǒng)通過去中心化地記錄每名調(diào)度員所接觸的數(shù)據(jù)和其執(zhí)行的操作,從而在可信存儲航空監(jiān)視信息的同時,提供了一個可靠的調(diào)度責(zé)任追查機(jī)制。集成測試和性能測試的結(jié)果表明,本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)的聯(lián)盟鏈共識算法和航空監(jiān)視信息可信存儲系統(tǒng)以較小的計(jì)算開銷和通信開銷提供了快速、安全、可靠的去中心化數(shù)據(jù)存儲服務(wù),同時該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐量較現(xiàn)有區(qū)塊鏈共識算法,得到了大幅提升。
【圖文】：

哈希指針在傳統(tǒng)Ｃ語言指針概念的基礎(chǔ)上增加了指針指向數(shù)據(jù)的哈逡逑希值。因此，哈希指針不僅可以指明數(shù)據(jù)的存儲位置，還可以通過計(jì)算數(shù)字摘要逡逑驗(yàn)證該數(shù)據(jù)是否被篡改。如圖２－２所示，本文將區(qū)塊鏈定義為由包含哈希指針的逡逑區(qū)塊組成的鏈表。逡逑邐表２－１哈希指針的偽代碼表示邐逡逑１．邐ｃｌａｓｓ邋ＨａｓｈＰｏｉｎｔｅｒ邋｛逡逑２．邐Ｓｔｒｉｎｇ邋ｄｉｇｅｓｔ；逡逑３．邐ＨａｓｈＰｏｉｎｔｅｒ邋ｐｒｅｖｉｏｕｓ；逡逑４－邋｝邐逡逑區(qū)塊鏈一般被分為公有鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈三種。公有鏈中區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)數(shù)量逡逑最多。公有鏈不進(jìn)行用戶身份認(rèn)證，各個區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)使用隨機(jī)生成的公鑰作為自逡逑己的身份。所有人都有權(quán)向公有鏈中添加數(shù)據(jù)，并且存儲在公有鏈中的數(shù)據(jù)也可逡逑以被任何人讀取。聯(lián)盟鏈中區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)數(shù)量較少，區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)加入聯(lián)盟鏈之前，逡逑需要向某一個中心化組織登記，在通過審核后才能加入聯(lián)盟鏈，各個區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)逡逑在聯(lián)盟鏈中使用真實(shí)身份工作，聯(lián)盟鏈也被稱為授權(quán)區(qū)塊鏈。因此，聯(lián)盟鏈往往逡逑被用于同一行業(yè)中的不同機(jī)構(gòu)，，這些機(jī)構(gòu)之間存在一定程度的不信任關(guān)系。私有逡逑鏈中區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)數(shù)量最少，并且全部區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)都?xì)w屬于同一個機(jī)構(gòu)，因此

圖３－２數(shù)據(jù)確認(rèn)流程圖逡逑ＢＦＴ算法中ｃｏｍｍｉｔ階段的任務(wù)由區(qū)塊僅負(fù)責(zé)向區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)廣播數(shù)據(jù)，也負(fù)責(zé)。為此，客戶端引入數(shù)據(jù)確認(rèn)機(jī)制和的一條數(shù)據(jù)在兩個區(qū)塊生成間隔后內(nèi)端會重新向區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)發(fā)送這條數(shù)據(jù)，被保存在Ｔ個節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊鏈上，是何一個區(qū)塊鏈客戶端確認(rèn)過的數(shù)據(jù)不換小節(jié)中進(jìn)一步討論客戶端確認(rèn)機(jī)制。條數(shù)據(jù)生成一條存儲快照，提示用戶這戶日后對其查詢�？蛻舳藢δ硹l數(shù)據(jù)執(zhí)
【學(xué)位授予單位】：北京郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TP311.13;V355.1

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本文編號：2609126