《電子技術(shù)應用》
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基于緩存機制的Hyperledger Fabric并發(fā)沖突檢測方法
信息技術(shù)與網(wǎng)絡安全 6期
王盛姣，董建亮，熊 航，李 京
（中國科學技術(shù)大學 計算機科學與技術(shù)學院，安徽 合肥 230026）
摘要： Hyperledger Fabric(Fabric)是一個受關(guān)注度較高的許可鏈平臺，具有高度模塊化、可定制化和可插拔的特點。針對Fabric在高并發(fā)的場景下會出現(xiàn)并發(fā)沖突導致交易無效的問題，提出一種沖突檢測與處理的方法,即利用緩存交易寫集的方式在執(zhí)行階段檢測交易是否沖突，最大程度減小沖突交易在Fabric系統(tǒng)的資源消耗。實驗結(jié)果表明，在具有沖突交易的場景下，提出的方法能降低平均交易時延，提高系統(tǒng)有效交易吞吐量；并且在沒有沖突交易的情況下，不會明顯降低性能。
中圖分類號： TP311.13
文獻標識碼： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.06.015
引用格式： 王盛姣，董建亮，熊航，等. 基于緩存機制的Hyperledger Fabric并發(fā)沖突檢測方法[J].信息技術(shù)與網(wǎng)絡安全，2022，41(6)：94-101，108.
Hyperledger fabric concurrency conflict detection method based on caching mechanism
Wang Shengjiao，Dong Jianliang，Xiong Hang，Li Jing
(School of Computer Science and Technology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)
Abstract： Hyperledger Fabric (Fabric) is a popular permissioned chain platform that is highly modular, customizable and pluggable. To solve the problem that transactions are marked invalid due to concurrent conflicts in Fabric with high concurrency, we propose a method of conflict detection and processing: caching transactions write set to detect whether the transaction is conflicting during the execute stage, and minimize the resource consumption of conflicting transactions in Fabric. The experimental results show that the proposed method can reduce the average transaction delay and improve the effective transaction throughput of the system in the case of conflicting transactions. And there is no significant performance degradation without conflicting transactions.
Key words : Hyperledger Fabric; blockchain; concurrency conflict; caching mechanism

0 引言

隨著比特幣[1]熱潮的出現(xiàn)，其背后的區(qū)塊鏈技術(shù)廣受關(guān)注。區(qū)塊鏈是一種分布式賬本技術(shù)，具有去中心化、數(shù)據(jù)可信、不可篡改和可溯源等優(yōu)點。區(qū)塊鏈構(gòu)建了點對點對等網(wǎng)絡，由網(wǎng)絡中的對等節(jié)點集體維護賬本，運用數(shù)據(jù)加密和區(qū)塊+鏈式數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來存儲驗證數(shù)據(jù)，通過共識機制產(chǎn)生新區(qū)塊，利用以太坊虛擬機[2]或docker容器等技術(shù)提供對智能合約的支持，具有可編程功能。

隨著研究和發(fā)展的深入，區(qū)塊鏈已經(jīng)有了較多實際應用，如醫(yī)療數(shù)據(jù)安全共享[3]、供應鏈管理系統(tǒng)[4]、物聯(lián)網(wǎng)訪問控制[5]、數(shù)字版權(quán)[6]等。

區(qū)塊鏈根據(jù)節(jié)點是否可以自由加入分為非許可鏈和許可鏈。Hyperledger Fabric(Fabric)[7]是一個受關(guān)注度較高的許可鏈平臺，具有開源、高度模塊化、可定制、可插拔的特點。當前大多數(shù)的區(qū)塊鏈采用排序-執(zhí)行(Order-Execute, OE)交易處理模型，系統(tǒng)串行處理交易使得性能受到限制。因此，F(xiàn)abric提出了執(zhí)行-排序-驗證(Execute-Order-Validate, EOV)的交易處理模型。在執(zhí)行階段，客戶端發(fā)送交易請求到相應節(jié)點，節(jié)點響應請求將帶有處理結(jié)果的交易返回給客戶端。在排序階段，Orderer節(jié)點將客戶端發(fā)來的交易按序打包成區(qū)塊，并廣播給節(jié)點。在驗證階段，節(jié)點接收到區(qū)塊后串行化驗證交易并更新賬本。Fabric通過背書策略去配置不同交易請求所需要的節(jié)點數(shù)目，實現(xiàn)執(zhí)行階段交易的并發(fā)處理。除此之外，F(xiàn)abric還引入組織的概念，組織節(jié)點之間并發(fā)地處理發(fā)送給該組織的交易，提高了系統(tǒng)的并發(fā)能力。




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作者信息：

王盛姣，董建亮，熊  航，李  京

（中國科學技術(shù)大學 計算機科學與技術(shù)學院，安徽 合肥 230026）


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