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朱立,俞欢,詹士潇,邱炜伟,李启雷.高性能联盟区块链技术研究——以去中心化主板证券竞价交易系统为例.软件学报,2019,30(6):0
高性能联盟区块链技术研究——以去中心化主板证券竞价交易系统为例
Research on High-Performance Consortium Blockchain Technology——A Case Study of Decentralized Securities Trading System
投稿时间:2018-04-11  修订日期:2018-10-12
DOI:10.13328/j.cnki.jos.005737
中文关键词:  联盟链性能  业务逻辑与共识分离  合并验签  GPU加速  存储优化
英文关键词:Consortium Blockchain performance  separation of business logic and consensus  merger verification  GPU acceleration  storage optimization
基金项目:
作者单位E-mail
朱立 上海证券交易所 技术规划与服务部, 上海 200120  
俞欢 杭州趣链科技有限公司, 浙江 杭州 310000  
詹士潇 杭州趣链科技有限公司, 浙江 杭州 310000  
邱炜伟 杭州趣链科技有限公司, 浙江 杭州 310000  
李启雷 浙江大学 软件学院, 浙江 杭州 310000 liqilei@zju.edu.cn 
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中文摘要:
      区块链是由中本聪于2008年提出的一种支持比特币运行的底层技术,其去中心化、可追溯、信息不可篡改等特性对金融服务等一系列行业带来了重大影响.利用区块链技术特性可降低系统的交易成本和复杂性,并可提高交易和结算速度.因此,2016年众多知名金融机构都对区块链技术进行了概念验证,以探索区块链技术(尤其是联盟链技术)更广阔的市场前景.研究结果表明目前区块链技术还存在较为严重的性能问题,不能很好地支持高频业务场景.本文以上海证券交易所的"去中心化的主板核心交易系统"作为业务场景,旨在研究高性能联盟区块链的优化算法.本文在联盟链关键技术研究的基础上,结合现有主板证券竞价交易系统的业务,提出了全新的系统架构以及关键技术的实现.我们对业务逻辑与共识分离、存储优化和数字签名验证优化(包括合并验签和GPU加速)等可提高联盟链性能的优化策略进行了详细的介绍和分析.最后,通过一系列对比实验来验证优化策略的有效性,实验结果表明这些优化手段极大的提高了"去中心化的主板核心交易系统"的性能.
英文摘要:
      Blockchain technology originated from Bitcoin which was proposed by Nakamoto in 2008. The features of Blockchain including decentralization, traceability and tamper-resistant have brought a significant impact on financial services. The use of blockchain technology features can reduce the cost, complexity, and increase the speed of trading and settlement processes in a secure manner. In 2016, many well-known financial institutions have conducted a proof-of-concept on blockchain technology to explore broader market prospects for blockchain technology. The results show that there are still some serious performance problems in the Blockchain technology, which can not support high-frequency business scenarios well. Our subject takes the "Securities Trading System" of the Shanghai Stock Exchange as a business scenario to study the optimization algorithm of the high performance Consortium Blockchain. Based on the research of the key technologies of the Consortium Blockchain and the business of the Securities Transaction System, we propose a novel design of the Consortium Blockchain architecture and the realization of the key technologies. We conduct detailed analysis of the key technologies that can improve the performance of the Consortium Blockchain, such as separation of business logic and consensus, optimization of storage and optimization of digital signature verification (including merger verification and GPU acceleration). Finally, we conduct a series of comparative experiments to verify the effectiveness of these optimization strategies.
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