这个小改进让区块链速度提升近一倍

尽管区块链具有安全优势，但大多数区块链系统运行速度太慢，难以满足许多实际物联网应用的需求。智能设备通常需要在几分之一秒内做出响应，而当前的区块链网络往往无法跟上这一速度。研究人员发现，这些延迟的主要根源并非区块链软件本身，而是设备在对等网络中的通信方式。特别是，早期研究在很大程度上忽视了这些连接的整体结构（即网络拓扑）对物联网区块链系统性能的影响。为解决这一问题，由日本千叶大学高等学术研究院/信息学研究生院的Kien Nguyen副教授领导的研究团队，探讨了提高物联网区块链网络效率的方法。他们的研究成果于2025年12月17日发表在《IEEE网络与服务管理汇刊》上。该研究分析了不同网络拓扑对速度的影响，并引入了一种旨在保持数据流畅传输的新技术。Nguyen博士表示：‘我们的目标是通过找出物联网-区块链系统高延迟的根本原因，并提出一种简单有效的去中心化解决方案，来弥合其理论设计与实际部署之间的差距。’该研究由千叶大学的Koki Koshikawa、Yue Su和Hiroo Sekiya共同撰写。为找出速度变慢的原因，该团队创建了区块链客户端通过多种网络结构连接的模拟。他们的分析表明，去中心化物联网网络经常多次传输相同的数据。当前用于共享交易（单个数据条目）和区块（经过验证的记录的较大集合）的方法可能导致重复副本的激增。当这些重复数据通过重叠的通信路径传播时，网络会变得拥堵，数据开始排队，从而显著增加延迟。为解决这一问题，研究人员开发了一种名为‘Dual Perigee’的去中心化轻量级算法。这种方法使网络中的每个设备能够更智能地决定与哪些相邻设备连接。使用Dual Perigee的设备不再依赖随机连接，而是根据对等设备传输交易和完整区块的速度来评估它们。持续较慢的连接会被断开，并替换为性能更好的连接。随着时间的推移，网络会自然地重塑为更快的配置，整个过程无需依赖中央权威机构。在模拟的50节点物联网环境中测试时，与以太坊区块链使用的标准方法相比，Dual Perigee将区块相关延迟减少了48.54%。它的性能也超过了包括原始Perigee算法在内的先进方法23%以上。重要的是，这些改进并未增加物联网设备的工作量。该算法依赖于对已接收数据的被动测量，只需极少的处理。这项研究的意义延伸至多个技术领域。更快的数据确认和共享使区块链系统能够支持对时间要求严格的应用。Nguyen博士解释道：‘所提出的去中心化延迟感知对等节点选择机制可以作为未来支持实时、关键任务物联网服务的区块链平台的基础，最终实现更安全、响应更迅速和更值得信赖的数字基础设施。’随着物联网网络不断扩展和变得更加复杂，对去中心化和可靠通信方法的需求将会增加。研究人员认为，Dual Perigee可能在未来技术中发挥重要作用。Nguyen博士表示：‘我们的方法可以应用于需要快速可靠数据共享的新兴物联网服务，例如智慧城市、智能家居、工业监控、医疗系统和供应链跟踪。’