Blockchain framework for IoT data quality via edge computing
1
2018
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
Hybrid-iot:hybrid blockchain architecture for internet of things-pow sub-blockchains
2
2018
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 区别于第3.1.4节中通过智能合约将区块链作为云端服务对边缘设备提供服务的方式，将区块链和物联网的不同层结合形成新的架构[40 ,41 ] .如图5 所示，通过网关、路由等网络设备对网络中的物联网设备节点进行互联，同时在本地和云端构建数据存储仓库，以保证物联网设备的数据存储问题.在节点网络中，将具备高性能运算能力及高可用存储能力的节点设置为全节点，将功耗低且存储能力较弱的节点设置为轻节点.全节点具备参与维护账本的能力，与其他全节点共同建立共识，同步账本；轻节点不参与账本的维护，只进行区块头信息的同步（例如当区块链网络中出现新区块时，轻节点仅下载区块头，并发送特定状态的默克尔证明请求）.在此类架构下，区块链和物联网有机结合，设备作为区块链的轻节点存在，共同维护一个网络.经过模拟，该架构能有效解决物联网设备无法满足区块链算力需求和账本存储的问题，为区块链和物联网的结合提供新思路. ...
LSB:A lightweight scalable blockchain for IoT security and privacy
2
2019
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 区别于第3.1.4节中通过智能合约将区块链作为云端服务对边缘设备提供服务的方式，将区块链和物联网的不同层结合形成新的架构[40 ,41 ] .如图5 所示，通过网关、路由等网络设备对网络中的物联网设备节点进行互联，同时在本地和云端构建数据存储仓库，以保证物联网设备的数据存储问题.在节点网络中，将具备高性能运算能力及高可用存储能力的节点设置为全节点，将功耗低且存储能力较弱的节点设置为轻节点.全节点具备参与维护账本的能力，与其他全节点共同建立共识，同步账本；轻节点不参与账本的维护，只进行区块头信息的同步（例如当区块链网络中出现新区块时，轻节点仅下载区块头，并发送特定状态的默克尔证明请求）.在此类架构下，区块链和物联网有机结合，设备作为区块链的轻节点存在，共同维护一个网络.经过模拟，该架构能有效解决物联网设备无法满足区块链算力需求和账本存储的问题，为区块链和物联网的结合提供新思路. ...
Zyzzyva:speculative byzantine fault tolerance
1
2009
... 传统区块链存在一种三元悖论，只能满足三个属性中的两个：分散性、可扩展性、安全性.Liu等[35 ] 提出一种基于深度强化学习（DRL）技术的物联网区块链动态调整架构.使用DRL技术选择、调整块生成器、一致性算法、块大小和块生成间隔，内部结合PBFT、Zyzzyva[42 ] 和Quorum[43 ] 提出新的容错共识，以达到扩展性、分散性、安全性和吞吐量的动态平衡.方案分别用基尼系数、成块时延和容错率代表分散性、吞吐量和安全性，使用深度强化学习（主要为 Q-Network）进行训练获得合适的参数以选择合适的块生成节点、共识算法、区块大小以及区块生成间隔时间.经过大量实验，通过与现有未改动系统进行对比，提出的方案具备更高的性能和吞吐量[35 ] ，有效证明该设计对物联网区块链性能的提升，以及对物联网分布式异构架构的动态适应. ...
The next 700 BFT protocols
1
2015
... 传统区块链存在一种三元悖论，只能满足三个属性中的两个：分散性、可扩展性、安全性.Liu等[35 ] 提出一种基于深度强化学习（DRL）技术的物联网区块链动态调整架构.使用DRL技术选择、调整块生成器、一致性算法、块大小和块生成间隔，内部结合PBFT、Zyzzyva[42 ] 和Quorum[43 ] 提出新的容错共识，以达到扩展性、分散性、安全性和吞吐量的动态平衡.方案分别用基尼系数、成块时延和容错率代表分散性、吞吐量和安全性，使用深度强化学习（主要为 Q-Network）进行训练获得合适的参数以选择合适的块生成节点、共识算法、区块大小以及区块生成间隔时间.经过大量实验，通过与现有未改动系统进行对比，提出的方案具备更高的性能和吞吐量[35 ] ，有效证明该设计对物联网区块链性能的提升，以及对物联网分布式异构架构的动态适应. ...
Blockchain for AI:review and open research challenges
1
2019
... （1）结合人工智能创新共识机制[44 ] .目前的共识主要从证明类共识和拜占庭类共识中进行选择，并无法完全适用于物联网的特殊环境，结合物联网数据实时要求高、数据量大的特点，并根据学习模型的质量，搜索策略的有效优化以及数据质量等开创基于AI的共识新机制. ...
A comparative analysis of DAG-Based blockchain architectures
1
2018
... （3）智能助力DAG[45 ] .有向无环图的新型共识机制模式目前仍然处于发展阶段，使用AI技术强化DAG在交易确认和安全性方面的缺点，也是需要进行深入研究的方向. ...
基于区块链的网络安全技术综述
1
2018
... （1）区块数据存储优化[46 ] .物联网设备数据具备实时性特点，一些早期入链的数据除了进行共识机制的建立外已经没有用处.因此，如何在不影响共识机制建立的前提下，合理地删减区块链存储的账本数据，使区块账本数据可持续存储可深入研究的数据. ...
基于区块链的网络安全技术综述
1
2018
... （1）区块数据存储优化[46 ] .物联网设备数据具备实时性特点，一些早期入链的数据除了进行共识机制的建立外已经没有用处.因此，如何在不影响共识机制建立的前提下，合理地删减区块链存储的账本数据，使区块账本数据可持续存储可深入研究的数据. ...
An IoT integrity-first communication protocol via an ethereum blockchain light client
1
2019
... （1）轻节点的应用研究[47 ] .轻节点的特点是只对区块头进行数据同步，可以在存储性能不同的物联网设备上构建基于轻节点和全节点的区块链架构，合理进行共识机制的建立以及区块的同步存储. ...
许可链多中心动态共识机制
1
2018
... （2）侧链和扩展性研究[48 ] .通过侧链技术对物联网区块链应用的领域进行有效扩展，实现更加灵活的用户自定义.如何设计侧链、如何强化扩展属性以及如何在侧链之间实现数据的交互是未来的研究方向. ...
许可链多中心动态共识机制
1
2018
... （2）侧链和扩展性研究[48 ] .通过侧链技术对物联网区块链应用的领域进行有效扩展，实现更加灵活的用户自定义.如何设计侧链、如何强化扩展属性以及如何在侧链之间实现数据的交互是未来的研究方向. ...
Cloud/fog computing resource management and pricing for blockchain networks
1
2017
... （1）雾节点计算的应用[49 ] .雾计算作为一种新的计算范例，将存储和计算下沉到靠近数据生成的位置，在物联网末梢端建立本地小型云，实现本地化计算或存储，降低消息的带宽占用，减少中心节点的计算压力，加快共识机制的建立. ...
物联网安全关键技术与挑战
1
2015
... （3）轻量级密码的研究应用[50 ] .区块链是密码学的应用体现，使用安全的轻量级密码代替原有的高消耗密码，提高运算效率，是研究的重点之一. ...
物联网安全关键技术与挑战
1
2015
... （3）轻量级密码的研究应用[50 ] .区块链是密码学的应用体现，使用安全的轻量级密码代替原有的高消耗密码，提高运算效率，是研究的重点之一. ...
A hierarchical sharding protocol for multi-domain IoT blockchains
1
2019
... （4）面向物联网区块链的分片技术[51 ] .分片的原理是将一个大型数据库分割成小的数据碎片，并将碎片存储于不同的服务器上.将共识机制与分片技术结合，能有效改善区块链的一致性共识建立速度. ...
Internet of things:an overview
1
2016
... 物联网[1 ] 时代已经到来，信息传感设备被广泛应用于智慧社区、智慧农业、智慧交通、共享经济等领域，推动着人—机—物的全面互联与融合.物联网研究机构预测到2020年年底[2 ] ，物联网终端设备数量将增加到 260 亿.与传统互联网相比，物联网架构将网络连接扩展到更丰富的物理空间.针对其海量异构且资源受限的物联网终端数据共享、隐私保护、入侵检测、访问控制和跨域认证等难题[3 ,4 ] ，计算要求大、部署成本高昂的传统安全技术并不能直接适用于物联网平台，需要寻求新的安全解决方案. ...
That ‘internet of things’ thing
1
2009
... 物联网[1 ] 时代已经到来，信息传感设备被广泛应用于智慧社区、智慧农业、智慧交通、共享经济等领域，推动着人—机—物的全面互联与融合.物联网研究机构预测到2020年年底[2 ] ，物联网终端设备数量将增加到 260 亿.与传统互联网相比，物联网架构将网络连接扩展到更丰富的物理空间.针对其海量异构且资源受限的物联网终端数据共享、隐私保护、入侵检测、访问控制和跨域认证等难题[3 ,4 ] ，计算要求大、部署成本高昂的传统安全技术并不能直接适用于物联网平台，需要寻求新的安全解决方案. ...
Survey on blockchain for internet of things
1
2019
... 物联网[1 ] 时代已经到来，信息传感设备被广泛应用于智慧社区、智慧农业、智慧交通、共享经济等领域，推动着人—机—物的全面互联与融合.物联网研究机构预测到2020年年底[2 ] ，物联网终端设备数量将增加到 260 亿.与传统互联网相比，物联网架构将网络连接扩展到更丰富的物理空间.针对其海量异构且资源受限的物联网终端数据共享、隐私保护、入侵检测、访问控制和跨域认证等难题[3 ,4 ] ，计算要求大、部署成本高昂的传统安全技术并不能直接适用于物联网平台，需要寻求新的安全解决方案. ...
物联网安全综述
1
2017
... 物联网[1 ] 时代已经到来，信息传感设备被广泛应用于智慧社区、智慧农业、智慧交通、共享经济等领域，推动着人—机—物的全面互联与融合.物联网研究机构预测到2020年年底[2 ] ，物联网终端设备数量将增加到 260 亿.与传统互联网相比，物联网架构将网络连接扩展到更丰富的物理空间.针对其海量异构且资源受限的物联网终端数据共享、隐私保护、入侵检测、访问控制和跨域认证等难题[3 ,4 ] ，计算要求大、部署成本高昂的传统安全技术并不能直接适用于物联网平台，需要寻求新的安全解决方案. ...
物联网安全综述
1
2017
... 物联网[1 ] 时代已经到来，信息传感设备被广泛应用于智慧社区、智慧农业、智慧交通、共享经济等领域，推动着人—机—物的全面互联与融合.物联网研究机构预测到2020年年底[2 ] ，物联网终端设备数量将增加到 260 亿.与传统互联网相比，物联网架构将网络连接扩展到更丰富的物理空间.针对其海量异构且资源受限的物联网终端数据共享、隐私保护、入侵检测、访问控制和跨域认证等难题[3 ,4 ] ，计算要求大、部署成本高昂的传统安全技术并不能直接适用于物联网平台，需要寻求新的安全解决方案. ...
区块链技术:架构及进展
1
2018
... 从比特币底层架构抽离的区块链技术，可应用于任何无需相互信任的介质之间的价值传递，从而催生出以太坊、超级账本（hyperledger）等通用的区块链应用平台[5 ] .区块链具有去中心化、信息不可篡改、数据公开透明等基本特点以及共识机制、智能合约、非对称加密三大保障机制.如图1 所示，区块链通常可分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层六大部分[6 ] . ...
区块链技术:架构及进展
1
2018
... 从比特币底层架构抽离的区块链技术，可应用于任何无需相互信任的介质之间的价值传递，从而催生出以太坊、超级账本（hyperledger）等通用的区块链应用平台[5 ] .区块链具有去中心化、信息不可篡改、数据公开透明等基本特点以及共识机制、智能合约、非对称加密三大保障机制.如图1 所示，区块链通常可分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层六大部分[6 ] . ...
区块链技术原理、应用领域及挑战
1
2016
... 从比特币底层架构抽离的区块链技术，可应用于任何无需相互信任的介质之间的价值传递，从而催生出以太坊、超级账本（hyperledger）等通用的区块链应用平台[5 ] .区块链具有去中心化、信息不可篡改、数据公开透明等基本特点以及共识机制、智能合约、非对称加密三大保障机制.如图1 所示，区块链通常可分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层六大部分[6 ] . ...
区块链技术原理、应用领域及挑战
1
2016
... 从比特币底层架构抽离的区块链技术，可应用于任何无需相互信任的介质之间的价值传递，从而催生出以太坊、超级账本（hyperledger）等通用的区块链应用平台[5 ] .区块链具有去中心化、信息不可篡改、数据公开透明等基本特点以及共识机制、智能合约、非对称加密三大保障机制.如图1 所示，区块链通常可分为数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层六大部分[6 ] . ...
Cybersecurity challenges and opportunities in the new edge computing+ IoT world
1
2018
... 区块链在本质上是通过节点对分布式账本的共同维护来达成共识的信任体系，而物联网通过海量感知终端汇聚数据，具备天然的分布式网络特征，因此区块链被认为是一种最有前景的物联网安全基础解决方案.目前已出现不少面向物联网行业的区块链平台[7 ] .由于一个完整的物联网平台通常覆盖海量的异构终端，其高交易吞吐量、低计算处理与存储能力、低带宽数据传输网络等矛盾，使传统的区块链方案无法直接适用，必须研究轻量优化的区块链系统.其中，影响区块链吞吐量最为直接的因素，是密码共识机制.实际上，共识机制通常包含两部分，一部分为达成共识所需的密码算法，即共识算法；另一部分为达成共识的规则，即共识规则.共识算法属于密码学基础应用研究，其创新突破面临极大挑战.因此，如何改进区块链数据层、网络层、应用层，对传统共识规则进行优化改进，使共识机制更适用于物联网应用环境，成为当下的研究发展重点. ...
Permacoin:repurposing bitcoin work for data preservation
1
2014
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
Practical byzantine fault tolerance and proactive recovery
2
2002
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Hyperledger fabric:a distributed operating system for permissioned blockchains
2
2018
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Fault-scalable byzantine fault-tolerant services
1
2005
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
HQ replication:A hybrid quorum protocol for Byzantine fault tolerance
1
2006
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
Fast byzantine consensus
2
2006
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
... [13 ]、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
Spin one's wheels? byzantine fault tolerance with a spinning primary
1
2009
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
Making byzantine fault tolerant systems tolerate byzantine faults
1
2009
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
The tangle
3
2019
... 作为区块链核心，共识算法主要具备两个特性：一是，一致性，去掉区块链的k个末端区块，使可信节点保存的区块前缀相同；二是，有效性，可信节点发布的交易信息会被其他可信节点记录在区块链中.表1 将目前常用的传统区块链共识分别从分类、提出时间、计算消耗、容忍恶意节点数、去中心化程度、可监管性以及应用几个方面进行对比.例如在证明类共识中，比特币应用的PoW机制通过计算准确的Nonce值获取记账的权限，算力消耗极大，而Permacoin中使用PoW提供数据保存服务[8 ] ；在拜占庭类共识中， PBFT[9 ,10 ] 应用于超级账本，能容忍 1 3 [11 ] 、Hybrid Quorum[12 ] 、FaB[13 ] 、Spinning[13 ] 、Robust BFT SMR[14 ] 以及 Aliph[15 ] 等，本文不做展开；其他还有区别于传统链式结构、以交易为粒度的无区块共识 DAG[16 ] （有向无环图），这种新型的区块链拓扑结构为共识研究提供新的思考. ...
... IoTA[16 ] 是为物联网设计的新型交易结算区块链系统.区别于传统的链式区块链，IoTA内部采用Tangle（缠绕）——DAG架构.转账不需要手续费，可扩性极强.随着节点的增加，系统的稳定性增强.在DAG系统中，新交易需要通过两笔历史交易指向进行验证.该机制中剔除矿工的设置能够避免区块链遭受算力与双重攻击的威胁.同时，共识机制的改变有效提高交易的效率，提高吞吐量，大部分双花攻击将会被系统捕捉并立即制止.DAG的网络拓扑也给用户一个更加清晰简明的模型架构.虽然PoW作为DAG的一部分仍需消耗算力，但基于DAG数据结构的全新区块链优势正在显现，IoTA项目也得到了认可和快速的发展. ...
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Bitcoin:a peer-to-peer electronic cash system
1
2008
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
On the longest chain rule and programmed self-destruction of crypto currencies
1
2014
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Delegated proof-of-stake
1
2014
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Ouroboros:a provably secure proof-of-stake blockchain protocol
1
2017
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Proof of activity:extending bitcoin’s proof of work via proof of stake
1
2014
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Enabling blockchain innovations with pegged sidechains
1
2014
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Bitcoin-ng:a scalable blockchain protocol
1
2016
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Blockchain beyond bitcoin
1
2016
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Survey on blockchain technologies and related services FY2015 Report
1
2015
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Permacoin:repurposing bitcoin work for data preservation
1
2014
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
On security analysis of proof-of-elapsed-time (poet)
1
2017
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Commitcoin:carbon dating commitments with bitcoin
1
2012
... 区块链共识算法对比
[17 ] 分类 共识算法 提出时间 计算消耗 容忍恶意节点数 去中心化程度 可监管性 应用 PoW[18 ] (Proof of Work) 1999年 大 <1/2 完全 弱 比特币，Permacoin PoS[19 ] (Proof of Stake) 2011年 中等 <1/2 完全 弱 Peercoin DPoS[20 ] (Delegated Proof of Stake) 2013年 低 <1/2 完全 弱 EOS Ouroboros[21 ] 2017年 低 <1/2 半中心化 强 Cardno PoA[22 ] (Proof of Activity) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 以太坊私链，Oracles Network PoB[23 ] (Proof of Burn) 2014年 大 <1/2 半中心化 强 Slimcoin 证明类共识 PoC[24 ] (Proof of Capacity) 2016年 大 — 完全 弱 文件共享 PoD(Proof of Devotion) — 中等 — 半中心化 强 星云链 PoE[25 ] (Proof of Existence) 2016年 未知 — 完全 弱 HeroNode、DragonChain PoI[26 ] (Proof of Importance) 2015年 低 — 完全 弱 NEM PoR[27 ] (Proof of Retrievability) 2014年 低 <1/4 完全 弱 文件共享 PoET[28 ] (Proof of Elapsed Time) 2017年 小 <1/2 半中心化 强 锯齿湖（sawtooth lake） PoP[29 ] (Proof of Publication) 2012年 大 <1/4 完全 弱 Bitcoin 拜占庭共识 PBFT[9 ,10 ] 1999年 低 <1/3 半中心化 强 超级账本 Raft 2013年 — 半中心化 强 etcd 有向无环图 DAG[16 ] (directed acyclic graph） — 低 — 完全 弱 IoTA
然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
CIDDS:aconfigurable and distributed DAG-based distributed ledger simulation framework
1
2018
... 然而，高TPS（transactions per second，每秒事务数）会带来以下问题：在Tangle中，一笔交易从提交到被确认的时间是未知的.此外，高性能会带来低安全性，攻击者通过较低的计算成本便能对网络进行攻击[30 ] . ...
Roll-DPoS:a randomized delegated proof of stake scheme for scalable blockchain-based internet of things systems
2
2018
... 在IoTEX项目中，共识机制为基于随机功能可验证的随机共识机制（Roll-DPoS）[31 ] .IoTEX以拜占庭容错算法（PBFT）作为基础，对节点进行投票，快速结算，构建高效、可扩展的区块链.在节点的选择上，为提高效率，系统根据RDPoS算法，随机选择小组节点.相比于 DPOS， Roll-DPoS借鉴Algorand算法[32 ] 进行随机节点选择，使每个节点都有机会参与到共识建立中，避免节点的孤立. ...
... 结合共识规则，将早期数据进行压缩处理，保证区块链一致性的同时降低区块数据的存储，是解决物联网设备存储限制的一种方式.Kim 等
[37 ] 提出一种区块压缩存储的方式，提高设备存储空间.物联网设备的不间断运行将产生海量的实时数据，此类数据具有数据量大、有效期短等特性，在保证区块链共识建立前提下进行前置区块的有效压缩，可以保证区块链网络中轻量级物联网设备中的存储容量.当物联网设备节点加入网络后，要求向全网同步节点的存储能力.改进 PBFT 共识，如
图4 所示，在选择Leader节点进行交易成块的过程中，通过对自身设备存储能力的评估；若小于设置的阈值，则正常进行共识机制的建立：若大于设置的阈值，则启动数据压缩程序，将原有区块进行压缩，即通过Hash运算生成新区块，新区块的父区块Hash值即为压缩后区块Hash值，并对压缩后的区块以及新生成区块进行全网节点同步操作，全网节点更新成最新的区块链.基于区块压缩的区块链模型和传统区块链模型进行对比，随着节点数量的增加，成块时延增加幅度小于 1 s，区块链每个数据块平均存储空间减少近63%，运行一段时间后，压缩模型在总存储上减少约63%的空间，并趋于稳定
[37 ] .虽然压缩算法消耗一定的成块时间，但是结合共识进行数据压缩，有效解决在物联网设备中数据存储空间不足的问题.
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F004 图4 区块压缩模型<sup>[<xref ref-type="bibr" rid="b31">31</xref>]</sup> ![]()
（2）高性能缓存与边缘计算提升吞吐量 ...
Algorand:Scaling byzantine agreements for crypto currencies
1
2017
... 在IoTEX项目中，共识机制为基于随机功能可验证的随机共识机制（Roll-DPoS）[31 ] .IoTEX以拜占庭容错算法（PBFT）作为基础，对节点进行投票，快速结算，构建高效、可扩展的区块链.在节点的选择上，为提高效率，系统根据RDPoS算法，随机选择小组节点.相比于 DPOS， Roll-DPoS借鉴Algorand算法[32 ] 进行随机节点选择，使每个节点都有机会参与到共识建立中，避免节点的孤立. ...
Towards secure industrial IoT:blockchain system with credit-based consensus mechanism
4
2019
... Huang等[33 ] 提出的基于信任的PoW机制能有效增强区块链网络安全.在该种机制中，节点是否恶意通过积极部分和消极部分两部分进行衡量，这两部分可以分别通过配置权重进行调控.积极部分通过计算有效交易数量和交易验证数量获得；消极部分由节点进行恶意行为的时间与惩罚系数共同作用决定，其中惩罚系数分为两种，一种是认定节点为懒节点，即在共识过程中出力最少，另一种是认定节点为双花节点，即发送重复交易等恶意攻击.这两种惩罚系数会根据实际情况进行动态调整.通过树莓派进行机制的验证证明，被判定为恶意的节点会设定较高的惩罚系数，产生较大的困难值，节点运行PoW共识算法的时间将远远大于正常节点.同时当对节点模拟恶意攻击行为时，消极响应部分的系数会马上呈现增长趋势，此种方式下，增强了传统PoW的51%容错率，恶意节点将永远得不到记账的权限[33 ] .通过这种方法进行节点的选择，有效降低非恶意节点的性能消耗，同时，增加恶意节点的PoW算法计算复杂性，有助于物联网区块链系统下共识算法的稳定性和健壮性. ...
... [33 ].通过这种方法进行节点的选择，有效降低非恶意节点的性能消耗，同时，增加恶意节点的PoW算法计算复杂性，有助于物联网区块链系统下共识算法的稳定性和健壮性. ...
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 物联网设备的异构数据与低通信带宽之间仍存在矛盾，大量异构数据在低带宽的信道中传输时延必然会大大影响区块链一致性算法的运行，影响共识的建立.Sakakibara等[38 ] 提出一种高性能缓存设备以提升读写性能.将外置高效读写设备制作成的硬件缓存模块加入物联网，将交易信息存储在缓存模块中，减少服务器的工作量，并提高物联网区块链中物理设备的存储能力.在网络中，若缓存中存在目标数据，则直接在缓存模块中读取，反之，则向节点获取.使用缓存技术，减轻数据在网络中的资源消耗，提高吞吐量.经过大量实验，使用缓存模块的物联网区块链比不使用吞吐量小了好几倍.随着交易量的增加，吞吐量呈现反比曲线，并逐渐收敛趋于稳定，而缓存中数据的命中率则随着交易数量的不断增加呈现正比趋势，不断提高[38 ] .这说明缓存模块的应用有效降低物联网区块链中因异构数据传输导致的吞吐量的提高，降低低带宽通信给设备造成的负荷.同时，也可采用基于博弈论的分布式合作算法[33 ] ，通过在网络边缘设备中改善数据质量、进行错误数据检测，增强入链数据的安全性，提高网络吞吐量. ...
An outlier-aware consensus protocol for blockchain-based IoT networks using hyperledger fabric
3
2019
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... [34 ].结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
Performance optimization for blockchain-enabled industrial internet of things (iiot) systems:A deep reinforcement learning approach
3
2019
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 传统区块链存在一种三元悖论，只能满足三个属性中的两个：分散性、可扩展性、安全性.Liu等[35 ] 提出一种基于深度强化学习（DRL）技术的物联网区块链动态调整架构.使用DRL技术选择、调整块生成器、一致性算法、块大小和块生成间隔，内部结合PBFT、Zyzzyva[42 ] 和Quorum[43 ] 提出新的容错共识，以达到扩展性、分散性、安全性和吞吐量的动态平衡.方案分别用基尼系数、成块时延和容错率代表分散性、吞吐量和安全性，使用深度强化学习（主要为 Q-Network）进行训练获得合适的参数以选择合适的块生成节点、共识算法、区块大小以及区块生成间隔时间.经过大量实验，通过与现有未改动系统进行对比，提出的方案具备更高的性能和吞吐量[35 ] ，有效证明该设计对物联网区块链性能的提升，以及对物联网分布式异构架构的动态适应. ...
... [35 ]，有效证明该设计对物联网区块链性能的提升，以及对物联网分布式异构架构的动态适应. ...
A cross-chain solution to integration of IoT tangle for data access management
2
2018
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 作为一种新的区块链架构，基于DAG的改进优化也很多.不同于第3.1.1节中传统的DAG和3.1.2节中基于传统链式结构的主子链模式，Jiang等[36 ] 将 DAG 和主子链优势互补，提出一种基于DAG的交叉链解决方案.该方案基于有向无环图的主子链架构，一个领域内的节点共同维护一个账本，构成子链，同时以联盟链的形式将子链连接到主链上进行管理，维护一个主链账本.此种方案将不同节点进行分片共识后连接到主链，解决了因物联网环境中设备众多导致共识难以建立的情况，同时降低了大范围账本同步产生的网络消耗.经过大量实验，在不同内存和不同处理器服务器环境下运行，相比传统区块链，该架构的吞吐量得到明显提升，同时在区块信息的存储上，子链只存储特定领域的区块数据，存储量远远小于主链，降低主链节点和子链节点的存储压力. ...
SCC:storage compression consensus for blockchain in lightweight IoT network
3
2019
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 结合共识规则，将早期数据进行压缩处理，保证区块链一致性的同时降低区块数据的存储，是解决物联网设备存储限制的一种方式.Kim 等[37 ] 提出一种区块压缩存储的方式，提高设备存储空间.物联网设备的不间断运行将产生海量的实时数据，此类数据具有数据量大、有效期短等特性，在保证区块链共识建立前提下进行前置区块的有效压缩，可以保证区块链网络中轻量级物联网设备中的存储容量.当物联网设备节点加入网络后，要求向全网同步节点的存储能力.改进 PBFT 共识，如图4 所示，在选择Leader节点进行交易成块的过程中，通过对自身设备存储能力的评估；若小于设置的阈值，则正常进行共识机制的建立：若大于设置的阈值，则启动数据压缩程序，将原有区块进行压缩，即通过Hash运算生成新区块，新区块的父区块Hash值即为压缩后区块Hash值，并对压缩后的区块以及新生成区块进行全网节点同步操作，全网节点更新成最新的区块链.基于区块压缩的区块链模型和传统区块链模型进行对比，随着节点数量的增加，成块时延增加幅度小于 1 s，区块链每个数据块平均存储空间减少近63%，运行一段时间后，压缩模型在总存储上减少约63%的空间，并趋于稳定[37 ] .虽然压缩算法消耗一定的成块时间，但是结合共识进行数据压缩，有效解决在物联网设备中数据存储空间不足的问题. ...
... [37 ].虽然压缩算法消耗一定的成块时间，但是结合共识进行数据压缩，有效解决在物联网设备中数据存储空间不足的问题. ...
An FPGA NIC based hardware caching for blockchain
3
2017
... 物联网区块链共识机制优化研究现状与特点
应用方向 相关工作 概述 性能优势 共识算法改进 基于信任的PoW算法改进[33 ] 对节点的可信任性进行评估，通过系数调节每个节点的挖矿难度 增加恶意节点的算力消耗，使之得不到记账权，同时在选择时降低选中恶意节点的概率，增加容错性 基于PBFT的容错优化[34 ] 使用离群检测算法，通过数据进行恶意节点划分 将共识算法分层，第一层使用恶意节点检测并分辨出恶意节点，第二层进行PBFT共识.增强容错性 DRL助力共识机制[35 ] 使用深度强化学习进行块生成等调整 将DRL技术运用于块的生成、调整，动态调节系统达到平衡、高效 DAG主链子链结合[36 ] 基于 DAG 的主链子链形式区分领域和区块 DAG 的主子链形式有效增加了区块链的吞吐量，同时减小了区块数据的存储 数据层优化 基于数据压缩的区块链系统[37 ] 将区块链中的数据区块进行压缩，降低存储空间，缓解设备存储压力 大大增强设备的存储能力，降低因设备存储空间过小造成的性能问题 基于FPGA存储模块的高性能数据读写架构[38 ] 制作外部存储模块，通信过程中请求高性能存储模块而非服务器 高性能的存储模块有效提高了数据的读写，降低数据在传输过程中的性能消耗，提高共识效率 通过边缘计算对数据进行整理优化[39 ] 通过边缘计算和分布式结合的方式验证数据质量 在区块链架构中提出边缘计算层，改善数据质量和错误数据检测，增强共识容错率 架构服务优化 物联网+区块链架构与服务[40 ,41 ] 将区块链中的不同层与物联网中不同层进行结合，构建新架构 架构的整合规避了物联网存在的缺点，将两者结合形成稳定的新结构，使区块链应用于物联网上
10.11959/j.issn.1000-0801.2020037.F003 图3 智能增强助力共识模型 ![]()
Salimitari等[34 ] 基于hyperledger fabric与共识协议PBFT，提出一种提升物联网区块链容错的恶意检测机制.通过对物联网设备的数据采集，形成数据矩阵 D，并通过离群点检测算法和低秩子空间回复模型训练数据矩阵D得到两种概率值：检测概率Pd 和误报概率Pfa ，判断异常节点.在该共识机制中，异常节点检测算法作为第一层共识以脚本的形式运行于每个节点中，以验证新数据的兼容性并丢弃可疑数据.算法将不再选择存在恶意数据的节点作为记账节点进行区块链生成，增强对第二层共识 PBFT 的容错性.在实验中，发现只有当离群检测设置非常不合理且存在误报概率和低检测概率时会出现小于33.3%的容错率.经过大量实验，证明在提升网络性能的同时，根据不同的模型参数，可以得到超过33.3%的容错率，甚至超过 50%.在实验环境下，检测概率Pd =46%和误报概率Pfa =5%，可得到容错率为 57.82%[34 ] .结果表明，异常点检测可以大大增强共识算法的容错率，增加物联网区块链网络的稳定及安全. ...
... 物联网设备的异构数据与低通信带宽之间仍存在矛盾，大量异构数据在低带宽的信道中传输时延必然会大大影响区块链一致性算法的运行，影响共识的建立.Sakakibara等[38 ] 提出一种高性能缓存设备以提升读写性能.将外置高效读写设备制作成的硬件缓存模块加入物联网，将交易信息存储在缓存模块中，减少服务器的工作量，并提高物联网区块链中物理设备的存储能力.在网络中，若缓存中存在目标数据，则直接在缓存模块中读取，反之，则向节点获取.使用缓存技术，减轻数据在网络中的资源消耗，提高吞吐量.经过大量实验，使用缓存模块的物联网区块链比不使用吞吐量小了好几倍.随着交易量的增加，吞吐量呈现反比曲线，并逐渐收敛趋于稳定，而缓存中数据的命中率则随着交易数量的不断增加呈现正比趋势，不断提高[38 ] .这说明缓存模块的应用有效降低物联网区块链中因异构数据传输导致的吞吐量的提高，降低低带宽通信给设备造成的负荷.同时，也可采用基于博弈论的分布式合作算法[33 ] ，通过在网络边缘设备中改善数据质量、进行错误数据检测，增强入链数据的安全性，提高网络吞吐量. ...
... [38 ].这说明缓存模块的应用有效降低物联网区块链中因异构数据传输导致的吞吐量的提高，降低低带宽通信给设备造成的负荷.同时，也可采用基于博弈论的分布式合作算法[33 ] ，通过在网络边缘设备中改善数据质量、进行错误数据检测，增强入链数据的安全性，提高网络吞吐量. ...
