基于NDN网络的区块链信息传输机制

几年来关于区块链的研究得到了极大关注，然而基于TCP/IP 的通信对这种大量数据内容广播模式的支撑并不充分。基于NDN网络，设计全新的支持区块链推动服务的节点模型和特殊的读写过程，提出完善的数据传输机制，通过请求聚合和数据缓存减少网络冗余流量并加速通信传输。同时给与基本架构的虚拟货币应用实例，并通过实际试验证明NDN 网络的优势。

2015年下半年，区块链的概念迅速崛起，全球许多金融机构和相关的IT企业掀起了一场在经济和互联网方面区块链技术带来的商机热潮。如果说互联网是实现了信息的传播，那么区块链就是进一步实现了价值转移，可以说区块链技术是互联网后下一代发展的颠覆性技术之一。该技术将某个时间段内的数据存储在一个区块内，不同的区块按照时间顺序就形成了一个链状结构，同时使用非对称密钥和散列算法等密码学方法加密了这些信息数据，保证数据的不可篡改和安全性，在没有第三方信任机构的情况下，全网也能达成共识和完全的信任，形成一个去中心化的分布式数据库。目前，区块链技术不仅在金融行业体现了巨大的应用场景，而且将在大数据、物联网、人工智能等信息技术领域也有着相互影响的助力。

区块链技术越火，应用的范围越广，就对这个网路的通信要求越高，从而保证其相关业务的性能。对于这种大量的数据在网络中同步传输的模式，人们希望更加匹配这种模式的网络架构，来优化区块链技术相关业务的传输。现有的TCP/IP 网络需要两个主机多次握手连接后才能进行后续数据分组的转发，且就广播而言，一个主机如果要将数据传输给网络中的所有N个节点，就需要封装N个数据分组，分别发送给N个节点，造成了统一数据的冗余传输，如果发生分组丢失现象，则增加整个网络的负担。在基于未来网络的数据传输的网络架构解决方案中，NDN 一直是备受关注的重点研究架构，它作为一个分布式的网络架构，尽管沿用了IP网络的沙漏模型，但是却以数据名字作为细腰，实现了基于数据命名的路由和转发，更加符合用户对互联网的直观使用方式，NDN 网络请求聚合和数据缓存的优良特性，能够为区块链技术信息提供更好的加速服务并且减轻这个网络的流量负载。

NDN 网络的优势

作为一个请求放驱动的数据分发网络，NDN 具有网络内缓存机制，可以加速整个数据内容的冗余分布，并且NDN关注的是数据内容的本身，NDN 分组结构可以将数据安全细化到分组层面，及对每一个分组进行数据签名和验证，很好的细化了安全粒度并保证安全，同时链路状态与缓存内容保持一致性，基于NDN 网络的链路状态路由协议，不仅可以保证NDN 网络中各个节点链路状态的全网一致，同时可以保证NDN各个节点缓存内容状态的一致性。

区块链作为一个去中心化的分布式数据广播方式，在解决其信息传输问题方面，如果采用NDN模型，将具有以下优势：

1 NDN 网络中缓存机制可以缓解新区块全网同步在IP网络端到端连接产生的大量通信开销，还可以减少访问区块所在节点的网络流量，避免网络拥塞，同时加快区块同步速度。

2 NDN 基于数据名字的路由和转发，在安全和隐私方面相对于现在的IP网络是一个很大的优势，与区块链“隐私交易各方信息，公开交易数据”的设计思想高度吻合。

3 NDN中链路状态与缓存数据状态的一致性，可以满足区块链技术需要全网节点备份相同的区块链数据的需求一致，同时也是去中心化的表现，符合区块链技术的设计思路。

综上所述，NDN网络在改进区块链信息传输问题上有明显的优势，源端可以主动推送数据内容到接收方，并且利用NDN 聚合的特性，一份数据可以通过分叉的方式发送给所有的接收方，数据发送失败或再次被请求都可能在路由器中得到命中，可以很好地支撑基于区块链技术的各类交易记账类型应用，从通信的角度看，保证这些业务具有更好的实时性。尽管NDN网络对于区块链技术的通信问题可以提供很好的解决方案，但是仍然希望通过使用更多的场景来推进NDN网络技术和区块链技术的结合，让NDN网络技术和区块链技术更好地服务彼此，从而进一步推广应用。

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编译者/作者：NDN新链社区

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