7、区块链点对点网络：性能与安全

区块链点对点网络：性能与安全

1. 引言

区块链系统中，所有节点共享并认可一个由交易、数据和时间戳构成的公共账本。信息以区块数据结构组织，每个区块通过加密哈希链接到前一个区块，形成链状结构。区块链是推动经济和社会结构去中心化的变革力量，它消除了对单一信任方的依赖，避免了集中式系统的单点故障，增强了系统对审查的抵御能力。其主要应用包括比特币和以太坊等加密货币、去中心化金融、去中心化人工智能、物联网以及数字健康等领域。

区块链的运行依赖于点对点（P2P）网络，在这个网络中，具有同等权限的节点贡献计算能力和网络带宽等资源，共同维持共识。P2P网络中的节点将区块、交易或其他信息中继给相邻节点，相邻节点再将信息进一步传播给网络中的其他节点。研究表明，P2P网络是导致区块链系统不稳定和遭受网络攻击的根源。因此，研究区块链P2P网络的安全性和性能，对于设计安全的高吞吐量区块链系统至关重要，目标是使其吞吐量达到Visa和万事达卡等现有金融网络的水平。

本文将介绍P2P网络的多个方面，包括比特币和以太坊现有的P2P网络、已知的安全问题（如日食攻击和分区攻击）以及性能问题（如低吞吐量和高延迟）。同时，还会总结针对P2P网络已知问题的改进建议。最后，研究节点具有异构容量的P2P网络吞吐量的理论极限。

主要贡献如下：
- 概述区块链P2P网络的重要方面，包括网络拓扑形成（对等发现、连接和数据转发规则）、网络级攻击和性能问题。
- 确定P2P网络中多源广播吞吐量的理论极限，该极限为具有异构容量的区块链系统的最大吞吐量提供了上限。
- 提出设计具有最大吞吐量的P2P网络的问题，并给出实现最大极限的简单构建方法。

2. 相关工作