Blokchain is a promising technology to enable distributed and reliable data sharing at the network edge. The high security in blockchain is undoubtedly a critical factor for the network to handle important data item. On the other hand, according to the dilemma in blockchain, an overemphasis on distributed security will lead to poor transaction-processing capability, which limits the application of blockchain in data sharing scenarios with high-throughput and low-latency requirements. To enable demand-oriented distributed services, this paper investigates the relationship between capability and security in blockchain from the perspective of block propagation and forking problem. First, a Markov chain is introduced to analyze the gossiping-based block propagation among edge servers, which aims to derive block propagation delay and forking probability. Then, we study the impact of forking on blockchain capability and security metrics, in terms of transaction throughput, confirmation delay, fault tolerance, and the probability of malicious modification. The analytical results show that with the adjustment of block generation time or block size, transaction throughput improves at the sacrifice of fault tolerance, and vice versa. Meanwhile, the decline in security can be offset by adjusting confirmation threshold, at the cost of increasing confirmation delay. The analysis of capability-security trade-off can provide a theoretical guideline to manage blockchain performance based on the requirements of data sharing scenarios.


翻译:黑链链是一种很有希望的技术,有助于在网络边缘进行分布式和可靠的数据共享。黑链链中的高度安全无疑是网络处理重要数据项目的一个关键因素。另一方面,根据黑链中的两难困境,过度强调分散式安全将导致交易处理能力低下,从而限制在高通量和低延度要求的数据共享情景中采用块链。为了能够提供面向需求的分布式服务,本文件从块块传播和问题的角度来调查块链中的能力和安全关系。首先,引入了马尔科夫链,以分析边缘服务器之间基于八卦的块传播,目的是获得块传播延迟和排除可能性。然后,我们研究在交易吞吐量、确认延迟、过错容忍以及恶意修改的可能性方面,在对块生成时间或块面积的调整后,交易吞吐量在牺牲过错容忍度和反之同时,安全下降可以通过调整确认性门槛来抵消,目的是找出块传播延迟和排除可能性。然后,我们研究在交易链链能力和安全性标准方面,根据不断增长的理论安全性要求,可以提供贸易确认性延迟性分析。

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