Page 239 - 《软件学报》2025年第7期

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的资源, 安全性指标中性能下降率评估在遭受安全攻击时对吞吐率和延迟的影响, 扩展性指标则考察节点数量或
负载增加对吞吐率和延迟的影响. 因此可以认为资源效率、安全性和扩展性这 3 类指标都是从不同维度来考察被
测系统要达到一定性能所付出的代价.
为便于量化分析, 我们为每个指标明确了相应的计算公式. 各指标公式中使用的符号和定义如表 3 所示.

表 3 符号及其意义

分组 符号 意义
Tx 交易
T 时间
通用符号 u 区块链中的一个节点
N 区块链系统节点数量
NB 区块的数量
TPS 吞吐率
TL 延迟
TPC CPU 效率
TPM 内存效率
指标符号 TPIO 磁盘 IO 效率
TPN 网络传输效率
TPP 功耗效率
DP 防御性能
EP 扩展性能
F 单个 CPU 核的频率
U CPU 使用率
P 节点瞬时功率
系统资源符号
MEM 区块链程序使用的内存
DISKRW 从磁盘读取和写入的数据量
TRANS 网络中传输的数据量

3.1 性能指标
区块链的性能指标包括吞吐率 (transaction per second, TPS) 和延迟 (transaction latency, TL).

3.1.1 吞吐率
吞吐率 (TPS) 是区块链系统每秒能够成功执行的交易数量. 在一段时间 (∆T) 内, 节点 u 的吞吐率 TPS u 可以通
过公式 (1) 计算.

|Tx in ∆T|
TPS u = (1)
|∆T|
N 个节点在时间段∆T 内的平均吞吐率为:

∑
TPS u
TPS = u (2)
N

3.1.2 延 迟
延迟 (TL) 是指从交易首次发送到网络, 到交易被确认的时间间隔. 它反映区块链系统处理交易的效率. 单个
交易 Tx 的延迟是指用户提交 Tx 的时刻到区块链网络确认 Tx 的时刻, 记为 TL Tx 区块链网络在时间段∆T 内的平均
延迟可通过公式 (3) 计算.

∑
TL Tx
TL = Tx in ∆T (3)
|∆T|

3.2 资源效率指标
资源效率指标衡量区块链系统消耗单位资源所完成的交易数量, 体现区块链系统资源利用的效率. 常见的资