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计算机专业毕业论文(优秀毕业生范文推荐五篇)

所属栏目:计算机论文 发布日期:2021-01-24 02:01:59 论文作者:佚名

计算机专业毕业论文第一篇

论文题目:以太坊吞吐量瓶颈分析与优化研究


本文是一篇计算机论文研究,本工作在数据层分析了以太坊交易处理流程、gasLimit 调节机制和区块容量等模块的具体细节,在共识层面分析了挖矿难度与以太坊共识算法,然后搭建测试网络测试,笔者发现了以太坊相关算法缺陷,总结当前以太坊区块链平台吞吐量低的原因,并针对以太坊现有架构与设计,提出了吞吐量优化的方案,并在实验环境下证明优化方案的有效性。

第1章 引言

1.1 研究背景及意义

区块链是一种以密码学算法为基础的点对点分布式账本技术。具体而言,区块链基于密码学基础保证了价值的安全转移;基于哈希链[1]及时间戳机制[2]保证了存储数据的可溯源与不可篡改性;基于共识算法保证了节点间数据的一致性[3]。凭借其多方共识、公开透明、可溯源、不可篡改等特性,区块链首次从技术上解决了中心化信任模型带来的安全问题,并提出了一种多方参与、在不可信环境中建立信任关系、实现价值转移的新型应用范式。它有望在诸多行业触发根本性变革,被视作构筑价值互联网的基石。

比特币(Bitcoin)标记了区块链技术的诞生,它的出现使得基于区块链的虚拟货币风靡全球。2008 年,“中本聪”发表比特币白皮书[4],构造了比特币网络雏形,自此区块链进入 1.0 时代。区块链 1.0 时代是以比特币为代表的虚拟货币的时代,这些虚拟货币结合区块链技术,具备独特的去中心化交易支付功能。这种功能使得虚拟货币被欧美等国家接受,与此同时催生出大量货币交易平台。比特币的出现勾勒了未来货币不再依赖各国央行发布,实现全球货币统一的蓝图。但最初的区块链技术只应用于了虚拟货币,具有局限性。

而以太坊的出现使得区块链技术飞速发展,极大扩宽了区块链的应用范围。2013 年,原比特币社群程序员 Vitalik Buterin 提出了以太坊概念,并发表以太坊白皮书[5],区块链开始进入 2.0 时代。以太坊是一个开源且具备智能合约功能的公共区块链平台。它在比特币的基础上,结合智能合约提供了一个去中心化的合约编程环境,并可通过开发合约实现各种商业与非商业场景下的复杂逻辑。它使得区块链技术不再局限于货币交易,可以探索与更多领域的结合,如物联网[6]、教育[7]、医疗健康[8]、文化娱乐[9]、公益慈善[10]等领域。

……

1.2 论文主要贡献

本论文旨在全面、深入地探讨制约当前以太坊系统吞吐量的因素,提升以太坊系统吞吐量,并设计高通量区块链架构以解决商业应用中区块链技术低吞吐量的问题。具体而言,本文从以太坊数据层和共识层分析相关模块对系统吞吐量的影响,通过搭建区块链测试网络测试各个模块,发现了以太坊相关问题,总结出目前以太坊区块链平台吞吐量低的原因,最后针对发现的问题,提出了相应吞吐量优化的方案。本论文的主要贡献如下:

(1)设计以太坊吞吐量瓶颈研究框架,对以太坊进行了全面深入的研究,发现了若干性能问题,并总结了以太坊吞吐量瓶颈。具体而言,详细分析了以太坊交易处理机制、gasLimit 调节机制、区块容量以及共识算法模块。其中,分析以太坊交易处理机制的原理与源码,对基于以太坊进行二次开发的项目具有参考价值。通过制定细粒度的测试方案,发现以太坊部分算法效率低下、gasLimit 增长幅度慢等性能问题,并基于测试结果总结了以太坊吞吐量瓶颈。

(2)针对发现的性能问题提出了相应的优化方案,并实验验证了优化方案的可行性与有效性。具体而言,本文提出了单链优化方案与多链并行化架构方案。单链优化方案设计了交易池动态调节机制和区块容量动态调节算法等,经过测试验证,可将以太坊吞吐量从 15TPS 稳定提升至 638TPS。此外,同构多链并行化方案在实验环境下可使以太坊通量实现线性提升。

……

第2章 背景知识及相关工作

2.1 背景知识介绍

此小节主要介绍了区块链技术以及以太坊相关背景知识。具体而言,首先介绍了区块链技术的相关特点,其次简要介绍了以太坊底层设计以及智能合约。

2.1.1 区块链技术

区块链技术是一种由多方共同维护,基于密码学算法实现数据一致存储、不可篡改、不可抵赖的分布式账本技术。系统中的每一项操作均以“交易”形式广播至所有参与者(又称区块链“节点”),各参与者按照统一的规则对交易信息进行验证并达成共识(共识机制)。为防止已达成共识的信息被篡改,每个参与方均在本地维护着“块链式”结构的交易记录,即“区块链”副本,如图 2.1 所示。

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