前　言

随着经济全球化的持续发展，企业向着跨地域、跨国界方向发展，企业数据分布式管理成为必然趋势。企业数据量日益增长，传统的集中式数据管理导致中心节点负荷重，容易引起中心节点故障而出现全网瘫痪现象。企业越来越倾向于根据实际业务需求将数据分布式存储在各个站点。然而，数据分布式存储带来站点间数据协作交互困难、通信效率低、可靠性差等问题，严重影响着企业获取数据的响应速度和时效性。企业寻求一种更有效的方式解决分布式数据管理所面临的问题。区块链（Blockchain）是支撑管理信息系统发展的新兴信息技术之一，它为分布式数据的存储、验证、传递和交流提供了一种解决方案。

近年来，区块链技术受到人们的关注，区块链在各个行业的巨大潜力被逐步挖掘，区块链的研究和应用呈现迅猛的发展势态。区块链技术具有去中心化、数据不可伪造、不可篡改、去信任化、低运营成本的特点，使其在数字货币、金融证券、资产管理、交易支付领域凸显广阔的应用前景。与强烈的市场应用需求相比，区块链的基础理论研究相对滞后。各大学术检索机构的搜索关键词为“区块链”的文献并不多，可见区块链技术作为新技术，还处于萌芽阶段，其基础理论需要进一步完善。目前，比特币区块链交易确认共识达成的时间周期为10分钟左右，其处理业务能力只有每秒8笔，这显然不适合大规模交易频繁的商业级应用。如何缩短交易验证时间、提高交易验证效率，这些都是影响区块链应用推广的重要因素。因此采用何种方法有效组织节点进行交易验证，以达到缩短区块数据交易确认时间，提高区块链业务处理能力是区块链研究领域的关键问题之一。本书重点解决区块链交易验证中数据通信性能优化问题。

区块链从本质上讲是一种去中心化的P2P计算模式。作者从2005年开始研究P2P通信算法，已经进行了10余年。在陕西省自然科学基金、陕西省科技攻关项目、陕西省教育厅专项科技计划的资助下，对P2P通信算法的网络拓扑结构、通信机制、通信影响因子、通信树构造进行了深入的研究。而近两年兴起的区块链技术正是采用P2P网络结构，长期研究的P2P通信算法可为区块链交易验证提供路由选择策略，为区块链技术实施落地提供理论参考。早在2008年已经有比特币，然而区块链技术是近两年才真正被重视起来的。作者在2015年较早关注区块链技术，读博期间重点研究区块链数据通信。本书正是这些研究工作的一个小结。

本书重点讨论区块链数据传输性能优化问题，分为6章。第1章对区块链技术进行概述，通过对比特币区块链交易验证流程分析，提出区块链数据通信所要解决的问题。第2章从通信拓扑结构和通信机制的角度出发，构建了适合区块链数据传输的模型。第3章分析了区块链通信影响因子并给出节点通信连接数、节点信任度、服务请求优先级、权值的表示方法及度量方法，为后续区块链通信算法研究奠定基础。第4章从提升数据通信的效率、确保传输的可靠性、改善服务的公平性三方面进行研究，在节点通信能力、节点信任度、权值、服务请求优先级等多个影响因素的约束下，提出了不同的区块链数据通信性能优化策略，包括考虑节点通信连接数的区块链通信算法，考虑节点信任度的区块链通信算法，考虑权值的多因子区块链通信算法和考虑节点服务优先级的区块链通信算法。第5章针对区块链节点失效这一特例，研究了考虑节点失效的区块链通信算法。第6章总结了全书的内容，对有待进一步研究的问题进行了展望。

在本书完成的过程中，得到了梁工谦教授、刘天时教授的指导与帮助，他们对本书的内容提出了很多宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。本书由西安石油大学优秀学术著作出版基金资助出版。

由于作者水平有限，书中所存不妥之处，敬请专家和读者批评指正。

作者

2018年6月