Page 124 - 《软件学报》2025年第10期

王御天 等: 基于多父链辅助工作量证明共识机制的后量子区块链系统 4521

160
出块时间 (s) 1.0
父链 A 哈希率
期望出块时间×0.95
150 期望出块时间×1.05
期望出块时间
0.9
140
0.8
130
Block time (s) 120 0.7 hashrate (MH/s)
110
0.6
100
0.5
90
0.4
80
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Time (h)
图 4 父链 A 算力攻击下的系统出块时间

700 1.0
650
600 0.9
550
500
0.8
450
Block number 400 父链 B 出块数 0.7 hashrate (kH/s)
父链 A 出块数
父链 A 哈希率
350
父链 A 期望出块数
300
父链 B 期望出块数
250 0.6
200
150
0.5
100
50
0.4
0
0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550
Time (h)
图 5 父链 A 算力攻击下的两类父链出块数

同理, 稳定模拟采用 Sha256 哈希函数的父链 A 算力不变, 采用 Scrypt 哈希函数的父链 B 算力在一段周期内
先后大幅增加、大幅减少、小幅增加、小幅减少后, 子链系统整体出块时间如后文图 6 所示, 两类父链出块数如
后文图 7 所示.
4.3 应用后量子签名的交易效率实验验证
(1) 应用后量子签名的交易速度分析
本实验通过模拟交易流程, 进行 1 000 次交易, 计算签名和交易平均用时和比例. 实验结果如表 7 所示. 可以观
察一次签名平均用时 0.5 ms, 占一次交易的比例为 28.8%. 后量子签名 Dilithium-Prime 应用在时间上对交易影响

较小, 此外交易还会进行读写内存等消耗时间.
(2) 应用后量子签名的交易存储开销
本实验通过模拟交易, 测试交易和签名的空间存储开销, 实验结果如表 8 所示. 在交易中签名和公钥大小占据
交易的大部分空间, 操作符和公钥哈希等也会占据一定空间. 可以看出后量子签名 Dilithium-Prime 应用在空间上
对交易影响较大.