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研究生： 黃英睿
Huang, Ying-Jui
論文名稱： tp-Merkle tree 提高公有區塊鏈交易速度之研究
Using tp-Merkle tree to Increase TPS of Public Blockchain
指導教授： 黃冠寰
Hwang, Gwan-Hwan
學位類別： 碩士
Master
系所名稱： 資訊工程學系
Department of Computer Science and Information Engineering
論文出版年： 2020
畢業學年度： 108
語文別： 中文
論文頁數： 39
中文關鍵詞： 區塊鏈 、虛擬貨幣 、Libra
DOI URL： http://doi.org/10.6345/NTNU202000898
論文種類： 學術論文
相關次數： 點閱：185  下載：28 
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    • 自從2008年，中本聰首次提出區塊鏈(Blockchain)概念以及世界知名的比特幣(Bitcoin) 以來，世界上已經提出了許多種基於區塊鏈的加密貨幣 (Crypto currency) 。現在主流的加密貨幣如以太坊(Ethereum) 或萊特幣(Litecoin) 等，他們每秒的交易時間都受到共識決的限制，使得他們的TPS都不太高，萊特幣約 50 TPS，以太坊約 20 TPS，比特幣更是只有不到10 TPS，而現在主流的支付系統 VISA 則是達到每秒 6000筆交易，所以目前主要的加密貨幣都是被當作股票投資，比較沒有辦法廣泛應用在生活中。近期(2019/06)，Facebook提出一個全新的加密貨幣 – Libra[1]，和以太坊一樣有拜占庭協議的容錯機制和使用默克爾樹(Merkle tree)來保證整體交易的完整性，且他們宣稱他們的TPS可以達到每秒1000筆交易，可以用在小額支付的場景，但這點被許多人所質疑。
    因此在本論文中，我們將Libra所使用的Merkle tree- Jellyfish Merkle tree來和我們實驗室中具有快速索引定位功能的tp-Merkle tree來做實驗進行比較。

    謝辭 i 摘要 ii 目次 iii 表次 v 圖次 vi 第一章 緒論 1 第一節 數位貨幣(Digital Currency) 1 第二節Libra 2 第三節Libra 所面臨的問題 3 第四節 章節介紹 4 第二章 相關回顧 5 第一節 雜湊函式 (Hash function) 5 第二節 默克爾樹 (Merkle tree) 5 第三節 區塊鏈 (Blockchain) 7 第四節Libra Protocol 和 Libra Blockchain 簡介 8 第三章 實驗架構 12 第一節 Jellyfish Merkle Tree 12 第一段 資料結構詳述 12 第二段 操作流程 13 第二節 tp-Merkle tree 18 第一段 資料結構詳述 18 第二段 操作流程 19 第三段 較Jellyfish Merkle tree 優勢之處 20 第四段 批次操作 21 第三節 實驗內容 23 第一段 實驗目的 23 第二段 實驗結果評估方法定義 23 第三段 實驗步驟 25 第四節 使用tp-Merkle tree可能遇到的問題 26 第一段 碰撞攻擊 26 第二段 解決方式 28 第四章 實驗結果 29 第一節 Jellyfish Merkle tree 實驗結果 30 第二節 tp-Merkle tree 實驗結果 32 第一段 批次測試 32 第二段 不同樹高分析 33 第三節Jellyfish Merkle tree 與 tp-Merkle tree 結果比較 36 第五章 結論 38 參考文獻 39

    [1] Libra Association. "Libra white paper." Internet access:,[accessed June 19, 2019] (2019).
    [2] Facebook Reports First Quarter 2020 Results：https://investor.fb.com/investor-news/press-release-details/2020/Facebook-Reports-First-Quarter-2020-Results/default.aspx
    [3] LibExplorer：https://libexplorer.com/#
    [4] Zhang, Jiashuo, et al. "Performance Analysis of the Libra Blockchain: An Experimental Study." arXiv preprint arXiv:1912.05241 (2019).
    [5] Hash function：https://en.wikipedia.org/wiki/Hash_function
    [6] Merkle, Ralph C. "Method of providing digital signatures." U.S. Patent No. 4,309,569. 5 Jan. 1982.
    [7] Baudet, Mathieu, et al. "State machine replication in the Libra Blockchain." (2019).
    [8] Hwang, Gwan-Hwan, and Hung-Fu Chen. "Efficient real-time auditing and proof of violation for cloud storage systems." 2016 IEEE 9th International Conference on Cloud Computing (CLOUD). IEEE, 2016.
    [9] libra/storage/jellyfish-merkle at master · libra/libra：https://github.com/libra/libra/tree/master/storage/jellyfish-merkle
    [10] Visa Q4 2019 Earnings Call：https://s1.q4cdn.com/050606653/files/doc_financials/2019/q4/CORRECTED-TRANSCRIPT-Visa,-Inc.(V-US),-Q4-2019-Earnings-Call,-24-October-2019-5-00-PM-ET.pdf
    [11] 騰訊2019年度報告： https://cdc-tencent-com-1258344706.image.myqcloud.com/uploads/2020/04/02/ef47087db40a44f5b1bd65334f3a52e4.pdf

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