基于ＧＳＰＮ 的區塊鏈系統性能建模與分析

摘 要：區塊鏈以其去中心化、分布式共識、信息不可篡改等特點被廣泛應用，Ｈｙｐｅｒｌｅｄｇｅｒ Ｆａｂｒｉｃ 是一個開源的企業級許可區塊鏈平臺，系統性能對于Ｈｙｐｅｒｌｅｄｇｅｒ Ｆａｂｒｉｃ 區塊鏈有效性評估顯得至關重要。以Ｈｙｐｅｒｌｅｄｇｅｒ Ｆａｂｒｉｃ 為框架基于廣義隨機Ｐｅｔｒｉ 網（Ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ Ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ Ｐｅｔｒｉ Ｎｅｔｓ，ＧＳＰＮ）進行建模對系統進行評估，給出了以Ｈｙｐｅｒｌｅｄｇｅｒ Ｆａｂｒｉｃｖ１． ２ 為框架的系統結構圖，并對系統交易流程的５ 個階段進行了詳細描述。針對系統結構建立ＧＳＰＮ 模型，對每個交易流程進行了狀態和數值分析，給出了參數配置的方法，通過虛擬機搭建實驗平臺和Ｍａｔｌａｂ 仿真。結果表明，區塊交易量Ｎ 值對系統性能有很大影響，Ｎ 值大于５ 時系統性能瓶頸從提交階段變為背書階段，對復雜的區塊鏈所提性能分析方法具有可擴展性。

關鍵詞：廣義隨機Ｐｅｔｒｉ 網；區塊鏈；超級賬本；吞吐量；延時；節點

中圖分類號：ＴＰ３１１ 文獻標志碼：Ａ 開放學科（資源服務）標識碼（ＯＳＩＤ）：

文章編號：１００３－３１１４（２０２３）０３－０５７３－０６

０ 引言

起源于比特幣的區塊鏈技術近年來發展迅速［１－４］，區塊鏈利用加密技術、分布式賬本和共識算法為多個應用程序提供可信和去中心化的服務［５－８］。根據用戶授權機制的不同，區塊鏈主要分為非許可區塊鏈和許可區塊鏈［９］。以太坊是一個可編程的無許可區塊鏈平臺，可實現基于特定智能合約的業務邏輯［１０］；Ｈｙｐｅｒｌｅｄｇｅｒ Ｆａｂｒｉｃ 是一個開源的企業級許可區塊鏈平臺，具有高度模塊化和可配置的架構［１１］，它集成了細粒度的訪問控制、不可變的賬本和可插拔的共識協議。由于這些優勢ＨｙｐｅｒｌｅｄｇｅｒＦａｂｒｉｃ 被逐漸應用于互聯網、教育、醫療、金融和保險等行業。