18、轻量级区块链信任管理框架分析与实验验证

轻量级区块链信任管理框架分析与实验验证

1. 框架分析

1.1 有效性

在区块链系统中，证明公钥的合法性至关重要。我们的框架采用“燃烧代币（Burn Coins）”的方式来验证每个物联网网关节点的公钥。因为只有合法用户才愿意通过燃烧代币来证明其公钥的有效性，攻击者通常不会冒经济风险这样做。为了验证交易，每个物联网网关节点可以将燃烧代币交易中的公钥与接收到的交易公钥进行比较，随后还能验证每个节点的签名。

1.2 一致性

一致性要求区块链系统中的所有成员在一个共识周期内就同一组交易达成一致，即区块链不会永久分叉。一个共识周期包含矿工选择和区块验证两个阶段。矿工基于声誉分数进行选择，这表明被选中的矿工是诚实的，因此生成的区块很可能被验证为真实的。考虑到特定矿工可能被攻击者攻破，共识算法为每个物联网网关设置了休眠机制，确保每个共识周期能选择不同的矿工，最大程度避免碰撞攻击。在区块验证阶段，假设至少一半的物联网网关节点是诚实的。在物联网环境中，时间是确保所有服务得以满足的重要标准。最坏的情况是一组攻击者阻止一个区块被验证，这会导致极长的时间延迟并影响框架性能。但由于至少一半的网关可以验证区块，该区块仍能有效添加到区块链中，从而保证了框架的一致性。

1.3 活性

活性意味着框架能够展示物联网网关节点属性的最新信息，主要涉及两个方面：每个物联网网关设备的声誉和信任评估，以及共识算法。在声誉和信任评估阶段，需要不断更新每个节点的声誉分数。根据相关公式，每个节点的声誉分数在一段时间内会不断变化，更新后的值能直接反映该节点在区块链中的诚实程度。我们假设声誉分数越高，节点越诚实，因此声誉分数在框架中是动态变化的。在共识周期中，选择