19482

2210 دكتري

دكتري

سيستم

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1402

سيزده، 117ص. : مصور، جدول، نمودار

1403/03/22

كتابنامه

مخابرات

مهندسي برق و كامپيوتر

1403/03/23

23000421

در چند سال اخير رمزارزهاي مبتني بر بلاكچين به دليل برخورداري از ويژگي هاي خاص، موضوع بسياري از مطالعات علمي قرار گرفته اند. قلب اصلي هر بلاكچين، پروتكل اجماع مي باشد. مي توان گفت اولين و پركاربردترين پروتكل اجماع، روش اثبات كار ) (PoWاست. اصلي ترين چالش ذاتي اين پروتكل، بعد از عدم مصرف بهينه منابع، بلوك هاي يتيم و اثرات ناشي از آن هاست. محدوديت توان عملياتي، ضرر احتمالي كاربران و آسيب پذيري در مقابل حملاتي از جمله حمله تعادل، استخراج خودخواهانه و حملات عدم افشا از جمله اثرات نامطلوب وجود بلوك هاي يتيم مي باشد. تا كنون روش هاي مختلفي براي مديريت بلوك هاي يتيم ارائه شده است. برخي از موثرترين اين روش ها عبارتند از: تركيب PoWبا يكي از پروتكل هاي اجماع ديگر به منظور جلوگيري از توليد بلوك يتيم، تغيير روش انتخاب زنجيره اصلي، استفاده از مفهوم درخت يا گراف به جاي زنجيره با هدف بهبود توان عملياتي، اجماع سلسله مراتبي و استفاده از شاردينگ . اگرچه كاربرد اين روش ها سبب تقليل اثر منفي بلوك هاي يتيم مي گردد، ولي منجر به از دست دادن برخي از ويژگي هاي مطلوب بلاكچين، افزايش پيچيدگي، دشواري يا عدم امكان تعيين ترتيب كلي بلوك ها شده و نيازمندي هاي امنيتي جديد را به دنبال داشته است. بنابراين، اين پژوهش بر آن شده است كه راهكار جديدي جهت ارتقا مديريت بلوك هاي يتيم بلاكچين تحت عنوان MBOBارائه دهد. روش MBOBديدگاه پروتكل اجماع را نسبت به بلوك هاي يتيم تغيير مي دهد و به نوعي يك نظارت توزيع شده بر شبكه اعمال مي نمايد. در روش پيشنهادي MBOBبا گنجاندن يك پايگاه داده كوچك در هر بلوك، امكان نهايي شدن بلوك ها در عين حفظ ويژگي توزيع شدگي شبكه، فراهم مي شود. اين روش ايمني و سرزندگي بلاكچين را حفظ مي كند و با سازوكار تشويقي، ماينرها را به پيروي از پروتكل سوق مي دهد. همچنين اتلاف انرژي و احتمال ضرر ماينرها را كاهش مي دهد. پارامتر اصلي روش MBOBبا توجه به ويژگي هاي شبكه و بلاكچين تعيين مي شود و به منظور حفظ پويايي، در دوره هاي معين بازتنظيم مي گردد. نتايج شبيه سازي نشان مي دهد كه استفاده از اين روش توان عملياتي را بهبود مي بخشد و نرخ سلب اعتبار از تراكنش ها را به طور قابل توجهي كاهش مي دهد؛ همچنين روش MBOBقابليت استفاده در تعداد زيادي از بلاكچين هاي عمومي را دارد.

One of the main problems in the Nakamoto Consensus is the creation of orphan blocks and sub­chains which reduce throughput and can lead to unfairness and network abuse. This thesis proposes a new approach to improve the management of blockchain orphan blocks, called ”MBOB”. MBOB finalized almost all correctly mined blocks at any height by adding a small database to the blocks. This acts as distributed supervision to improve system security. MBOB designs an incentive mechanism based on statistical results and game theory to encourage honest miner behavior. By preventing conflicting transactions from being finalized and detecting exceptional circumstances, the proposed method also preserves the important blockchain features of safety and liveness. To demonstrate the practicality of this approach, its main parameter is obtained using real network data for Bitcoin. In addition, simulation results are given for Bitcoin and other scenarios with different block sizes and block times which indicate that MBOB improves the throughput.

حسين سعيدي

علي فانيان

محمد دخيل عليان , محمدحسين منشئي , بهروز شاه قلي