区块链的数据管理技术综述
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作者简介:

张志威(1987-),男,博士,教授,博士生导师,主要研究领域为区块链,分布式系统优化,知识图谱,图数据算法;徐建良(1976-),男,博士,教授,博士生导师,CCF高级会员,主要研究领域为大数据管理,区块链,安全与隐私;王国仁(1966-),男,博士,教授,博士生导师,CCF杰出会员,主要研究领域为不确定数据管理,数据密集型计算,可视媒体数据管理与分析,非结构化数据管理,分布式查询处理与优化技术(主要包括传感器网络和P2P对等计算),生物信息学;杜小勇(1963-),男,博士,教授,博士生导师,CCF会士,主要研究领域为数据库,大数据.

通讯作者:

王国仁,E-mail:wanggrbit@126.com

基金项目:

国家自然科学基金(61602395,61732014);香港研究资助局项目(12200819);广东省科技专项资金(SDZX2019042)


Survey on Data Management in Blockchain Systems
Author:
Affiliation:

Fund Project:

National Natural Science Foundation of China (61602395, 61732014); Hong Kong General Research Fund (12200819); Guangdong Key Science and Technology Project (SDZX2019042)

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    摘要:

    最近几年,随着加密货币和去中心化应用的流行,区块链技术受到了各行业极大的关注.从数据管理的角度,区块链可以视作是在一个分布式环境下众多不可信节点共同维护且不可篡改的账本.由于节点间相互不可信,区块链通过共识协议,确保数据存储的一致性,实现去中心化的数据管理.针对区块链的安全性以及共识协议,已有诸多工作进行全面的分析.将从数据管理的角度,分析区块链技术与传统数据库下数据管理技术的异同.分布式数据管理的研究已经持续数十年,涵盖了数据存储模式、事务处理机制、查询执行与验证、系统可扩展性等诸多方面,并已有诸多技术广泛应用于实际的分布式数据库中.该类工作往往假定存在中心可信节点或者节点只可能发生崩溃而不存在恶意攻击.然而在区块链环境中,系统设计需考虑不可信节点可能的攻击行为以及拜占庭容错.这给数据管理带来了新的问题与挑战.因此,将梳理并分析国内外有关区块链数据管理的文献,并展望未来的研究方向.

    Abstract:

    Blockchain technologies have gained more and more attention during the last few years. In general, blockchains are distributed ledgers in which the users do not fully trust each other. Embedded with consensus protocols and security mechanism, blockchain systems achieve several properties, such as immutability, and all the users agree on all the data records and histories of transactions. From the perspective of data management, blockchain is a distributed database, in which nodes agree with the orders of executions of all the transactions. Many works have been done to survey about the security and consensus problems for blockchains. This study aims to survey and analyze the techniques about data management for the blockchain systems. In traditional databases, it assumes that the nodes in the distributed database are trusted, and only the crash failure needs to be considered. On the other hand, as the blockchains consider the malicious nodes, it needs to consider Byzantine fault tolerance. These have brought new problems and challenges to the blockchains. Since blockchains and databases have similar architecture, many works have been done to translate the techniques from distributed databases to blockchains. Considering this, in this study, the techniques for the data management in blockchains are surveyed. Four aspects of management, including storage, transaction management, query processing, and blockchain scalability are focused on. The differences are compared and the benefits of the techniques in these areas are analyzed for blockchains.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

张志威,王国仁,徐建良,杜小勇.区块链的数据管理技术综述.软件学报,2020,31(9):2903-2925

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  • 收稿日期:2019-11-25
  • 最后修改日期:2020-03-08
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  • 在线发布日期: 2020-06-08
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