[發明專利]一種基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法及裝置

有效

• 申請號: 202011059587.5
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112001571B
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發明（設計）人: 鄭子彬;蔣源毅
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F16/27;G06Q40/04
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 郭帥

1.一種基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法，其特征在于，包括：

確定區塊鏈系統的設計參數，基于離散時間馬爾科夫鏈建立區塊鏈系統的狀態轉移模型；

其中，所述設計參數具體包括：系統等待隊列的最大容納交易數和單個區塊的最大容納交易數；

所述狀態轉移模型具體為：基于離散時間馬爾科夫鏈理論，將每秒拆分成多個離散過程，確定新交易到達等待隊列引起狀態轉移的第一概率和等待隊列中的交易被打包進區塊引起狀態轉移的第二概率，建立區塊鏈系統的狀態轉移模型；

確定新交易到達等待隊列引起狀態轉移的第一概率和等待隊列中的交易被打包進區塊引起狀態轉移的第二概率具體包括：

設每秒拆分得到的離散過程數量為n，區塊鏈系統產生一個區塊的平均時間為x秒，平均每秒到達系統等待隊列的交易數量為y筆，則所述第一概率為所述第二概率為其中，所述

對所述狀態轉移模型進行求解，得到所述區塊鏈系統平穩狀態下的穩態解；

根據所述穩態解和計算性能指標的公式計算所述區塊鏈系統的性能指標；

根據所述性能指標對所述區塊鏈系統進行性能分析與預測。

2.根據權利要求1所述的基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法，其特征在于，所述性能指標具體包括：系統等待隊列的平均交易數、區塊中含有的平均交易數、系統吞吐量和交易平均等待時間。

3.根據權利要求2所述的基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法，其特征在于，所述系統等待隊列的平均交易數E(L)為：

其中，L為系統等待隊列含有的交易數；a為系統等待隊列的最大容納交易數，i表示狀態i，此時系統等待隊列中有i筆交易；π_i表示當整個區塊鏈系統處于平穩狀態時，系統處于狀態i的概率。

4.根據權利要求3所述的基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法，其特征在于，所述區塊中含有的平均交易數E(N)為：

其中，b為單個區塊的最大容納交易數，N為區塊中含有的交易數。

5.根據權利要求4所述的基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法，其特征在于，所述系統吞吐量TPS為：

其中，λ為新交易到達等待隊列引起狀態轉移的第一概率，μ等待隊列中的交易被打包進區塊引起狀態轉移的第二概率。

6.根據權利要求5所述的基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析方法，其特征在于，所述交易平均等待時間E(T)為：

7.一種基于馬爾科夫鏈的區塊鏈性能分析裝置，其特征在于，包括：

狀態轉移模型建立模塊，用于確定區塊鏈系統的設計參數，基于離散時間馬爾科夫鏈建立區塊鏈系統的狀態轉移模型；

所述設計參數具體包括：系統等待隊列的最大容納交易數和單個區塊的最大容納交易數；

所述狀態轉移模型具體為：基于離散時間馬爾科夫鏈理論，將每秒拆分成多個離散過程，確定新交易到達等待隊列引起狀態轉移的第一概率和等待隊列中的交易被打包進區塊引起狀態轉移的第二概率，建立區塊鏈系統的狀態轉移模型；

確定新交易到達等待隊列引起狀態轉移的第一概率和等待隊列中的交易被打包進區塊引起狀態轉移的第二概率具體包括：

設每秒拆分得到的離散過程數量為n，區塊鏈系統產生一個區塊的平均時間為x秒，平均每秒到達系統等待隊列的交易數量為y筆，則所述第一概率為所述第二概率為其中，所述

穩態解求解模塊，用于對所述狀態轉移模型進行求解，得到所述區塊鏈系統平穩狀態下的穩態解；

性能指標計算模塊，用于根據所述穩態解和計算性能指標的公式計算所述區塊鏈系統的性能指標；

性能分析與預測模塊，用于根據所述性能指標對所述區塊鏈系統進行性能分析與預測。