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基于缓存机制的Hyperledger Fabric并发冲突检测方法
信息技术与网络安全 6期
王盛姣，董建亮，熊 航，李 京
（中国科学技术大学 计算机科学与技术学院，安徽 合肥 230026）
摘要： Hyperledger Fabric(Fabric)是一个受关注度较高的许可链平台，具有高度模块化、可定制化和可插拔的特点。针对Fabric在高并发的场景下会出现并发冲突导致交易无效的问题，提出一种冲突检测与处理的方法,即利用缓存交易写集的方式在执行阶段检测交易是否冲突，最大程度减小冲突交易在Fabric系统的资源消耗。实验结果表明，在具有冲突交易的场景下，提出的方法能降低平均交易时延，提高系统有效交易吞吐量；并且在没有冲突交易的情况下，不会明显降低性能。
中图分类号： TP311.13
文献标识码： A
DOI： 10.19358/j.issn.2096-5133.2022.06.015
引用格式： 王盛姣，董建亮，熊航，等. 基于缓存机制的Hyperledger Fabric并发冲突检测方法[J].信息技术与网络安全，2022，41(6)：94-101，108.
Hyperledger fabric concurrency conflict detection method based on caching mechanism
Wang Shengjiao，Dong Jianliang，Xiong Hang，Li Jing
(School of Computer Science and Technology, University of Science and Technology of China, Hefei 230026, China)
Abstract： Hyperledger Fabric (Fabric) is a popular permissioned chain platform that is highly modular, customizable and pluggable. To solve the problem that transactions are marked invalid due to concurrent conflicts in Fabric with high concurrency, we propose a method of conflict detection and processing: caching transactions write set to detect whether the transaction is conflicting during the execute stage, and minimize the resource consumption of conflicting transactions in Fabric. The experimental results show that the proposed method can reduce the average transaction delay and improve the effective transaction throughput of the system in the case of conflicting transactions. And there is no significant performance degradation without conflicting transactions.
Key words : Hyperledger Fabric; blockchain; concurrency conflict; caching mechanism

0 引言

随着比特币[1]热潮的出现，其背后的区块链技术广受关注。区块链是一种分布式账本技术，具有去中心化、数据可信、不可篡改和可溯源等优点。区块链构建了点对点对等网络，由网络中的对等节点集体维护账本，运用数据加密和区块+链式数据结构来存储验证数据，通过共识机制产生新区块，利用以太坊虚拟机[2]或docker容器等技术提供对智能合约的支持，具有可编程功能。

随着研究和发展的深入，区块链已经有了较多实际应用，如医疗数据安全共享[3]、供应链管理系统[4]、物联网访问控制[5]、数字版权[6]等。

区块链根据节点是否可以自由加入分为非许可链和许可链。Hyperledger Fabric(Fabric)[7]是一个受关注度较高的许可链平台，具有开源、高度模块化、可定制、可插拔的特点。当前大多数的区块链采用排序-执行(Order-Execute, OE)交易处理模型，系统串行处理交易使得性能受到限制。因此，Fabric提出了执行-排序-验证(Execute-Order-Validate, EOV)的交易处理模型。在执行阶段，客户端发送交易请求到相应节点，节点响应请求将带有处理结果的交易返回给客户端。在排序阶段，Orderer节点将客户端发来的交易按序打包成区块，并广播给节点。在验证阶段，节点接收到区块后串行化验证交易并更新账本。Fabric通过背书策略去配置不同交易请求所需要的节点数目，实现执行阶段交易的并发处理。除此之外，Fabric还引入组织的概念，组织节点之间并发地处理发送给该组织的交易，提高了系统的并发能力。




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作者信息：

王盛姣，董建亮，熊  航，李  京

（中国科学技术大学 计算机科学与技术学院，安徽 合肥 230026）


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