计算机论文哪里有？笔者针对大规模PBFT网络通信复杂度高的情况，提出基于动态分层Gossip传播与代理节点优化机制的PBFT改进方案。基于上述内容，设计并实现了食品供应链溯源系统，借助两种互补的共识算法协同应用，兼顾了一致性、容错性与信息传播的需求。
第1章绪论
1.2国内外相关研究现状
1.2.1共识机制研究现状
区块链技术是一种去中心化的分布式账本技术，借助加密以及共识机制来保障数据的安全性与不可篡改性，当前正在各个行业里获得广泛应用[9]，该技术给金融领域给予了颠覆性改变，于供应链管理、身份验证、智能合约等多个领域也呈现出极大潜力[10]。共识机制在分布式系统与区块链技术里起着关键作用，其主要工作是保证网络中所有节点就数据的有效性与状态达成一致[11]。近些年，随着区块链技术的广泛应用与发展，研究者针对传统共识算法的局限性展开了研究并给予改进，在此背景下，RAFT和PBFT等共识算法因在提升效率以及处理拜占庭故障方面存在不同优势，成为研究者关注的重点，相关文献不断出现[12]。在公共链、私有链和混合链的不同需求状况下，这些共识算法的适用性与表现呈现出多样化特点。公共链一般需要更高的去中心化和透明性，PBFT的高通信开销在这类环境中或许会成为一个制约因素，私有链注重效率与安全性，RAFT算法因其简单以及低延迟的特性，适合在信任环境中应用，混合链可能结合两者优势，依据场景需求挑选合适的共识机制，这种差异化需求促使研究者持续探索与优化共识算法，以契合不同区块链应用的特定要求[13]。
文献[14]提出一种借助引入分数分组机制提升一致性效率的办法以提高PBFT的共识效率，不过分数分组会带来新的攻击面，使整体系统的安全性以及容错能力被削弱；文献[15]提出了安全且高效的一致性算法，也就是可验证秘密共享的拜占庭容错RAFT一致性算法VSSB-RAFT，其借助监督节点和SM2签名算法，达成了数据使用前需认证的零信任特性，以此提升系统的安全性，然而引入SM2签名算法会在高交易量情形下增加节点的计算负担；文献[16]设计了基于信用分组的高效拜占庭容错算法CG-PBFT，视图变更过程里的额外步骤以及消息传递会增加系统的整体延迟；文献[17]提出了主动触发新一轮选举的RAFT共识机制，提高了服务器之间的对称性，只是每次选举需要大量的通信以及消息传递，增加了网络负担；文献[18]针对RAFT的系统性能以及扩展性瓶颈，提出了两种新的日志机制来优化一致性哈希集群分布式存储方案，不过会对响应速度造成一定影响，同时也会出现哈希冲突的问题。
第3章基于EWMA的PBFT-RAFT混合共识算法优化研究
3.1 RAFT与PBFT共识机制概述
（1）RAFT共识机制
RAFT是一种用于解决分布式系统一致性问题的共识算法，它由Diego Ongaro和John Ousterhout于2014年提出[4]，设计初衷是相比Paxos算法[3]更具易理解性与可实现性，RAFT依靠引入领导者概念，把分布式系统的一致性问题简化成领导者选举、日志复制以及安全性这三个关键问题。
在RAFT里，集群中的节点存在领导者（leader）、跟随者（follower）和候选者（candidate）这三种状态，leader负责接收客户端请求，并把请求复制到follower，follower被动响应leader的请求，而candidate参与领导者选举，RAFT算法借助定期的心跳机制，维持集群中节点状态的同步。要是一个follower在一段时间内没收到来自Leader的心跳，就会成为candidate并发起领导者选举，在选举过程中，节点依靠投票来挑选下一任leader，一旦某个candidate获得多数节点的选票，它就成为新的leader，RAFT算法的核心想法是将分布式系统的复杂性放在leader之中，让系统更便于理解和调试。RAFT核心流程如图3-1所示。
第5章基于GRAFT-EWMA与DGF-PBFT共识算法的食品供应链溯源系统
5.1系统需求分析
现代食品供应链覆盖从原材料采购到终端销售的复杂流程，各环节之间数据流通不畅、信息真实性难以验证以及潜在的安全隐患成为行业发展的瓶颈[49]。此外，由于参与方数量庞大且分布广泛，系统需要具备处理大规模节点网络的能力，并能够在复杂网络环境中确保高效稳定的运行。目前，我国食品供应链行业面临着快速增长的市场需求和复杂多变的经济环境等挑战和问题[50]。传统的食品供应链管理系统存在诸多待解决的关键问题，可以总结如下：
（1）信息共享不足
食品供应链存在一个突出问题，即各环节间信息交流不顺畅，这是因为数据孤岛现象严重，不同参与方使用各自独立的系统和数据标准，使得信息无法有效流转与共享，这种分散的数据管理方式，让溯源效率降低，还妨碍了供应链整体的资源优化及调度[51]。比如在供应链突发事件里，无法及时获取实时的全链条数据，会致使响应迟缓且决策失误。信息共享不足还直接增加了运营成本与管理复杂性，由于缺乏统一数据流支撑，企业要投入额外资源手动整合与验证数据，这降低了供应链的运行效率。
（2）数据真实性难以保障
食品供应链有一定复杂性，这使得数据真实性遭遇极大挑战，食品供应链所涉及的参与方数量众多，利益关系复杂，部分环节存在人为篡改或伪造数据的风险[52]。比如原料供应商可能会对食品来源进行虚假标注，在运输过程中，也可能出现记录不完整或者数据被篡改的状况，这种现象威胁到消费者的食品安全，还会给企业的品牌信誉带来重大风险。由于缺乏透明且可信的食品溯源体系，监管难以落实，给企业以及整个行业带来严重的安全隐患与信任危机。
5.2溯源业务场景与流程设计
食品供应链溯源系统是一个有高效协作能力的平台，它把各个环节紧密整合在一起，对每个产品的信息进行统一管理，以此保证食品从原料生产开始，一直到最终消费者购买之后的各个阶段，都可达成数据的无缝传递以及互通，当下系统的业务流程覆盖原料生产、食品加工、食品运输、食品销售、消费以及监管这几个环节。借助这种结构化的划分方式，系统可保障各个环节之间的信息共享以及追溯功能，而且还可以提升整个食品供应链的透明度与管理效率，系统支持企业进行认证注册并接入。随着它逐渐得到推广和应用，未来将会拓展以及细化更多环节，完善信息管理与追溯机制，促使食品供应链实现全面优化。系统业务流程分析图如图5-2所示。
第6章总结与展望
6.2对未来的展望
在本研究里，借助GRAFT-EWMA与DGF-PBFT共识算法的食品供应链溯源系统已然成功达成并完成了测试，收获了预期成效，不过随着系统于实际应用里的逐步推广和发展，仍存在多个层面可提升，以下是对于未来的展望：
（1）虽说GRAFT-EWMA算法在共识延迟以及吞吐量方面有一定优势，可在规模更大的网络中，该算法的性能依旧可优化，适应不断增长的网络节点数量以及交易量，提升系统的响应速度与处理能力。
（2）尽管当下系统考虑到了线程安全性，然而面对极端高并发的请求，系统仍然可能遭遇压力增大的状况，未来可引入消息队列和负载均衡技术，在流量高峰时段对系统的资源分配加以优化，以此保障系统稳定性。
（3）目前的系统主要依靠网页平台，未来可以开发移动客户端，比如App或者小程序，提高系统的灵活性与适用性，让其可广泛应用于不同行业和场景。结合物联网技术，达成更高效的数据采集与实时监控，提高供应链溯源系统的实时性与智能化。
参考文献（略）
