Page 409 - 《软件学报》2026年第4期

1850 软件学报 2026 年第 37 卷第 4 期

如图 5、图 6 所示, 基于真实地址的轻量共识框架在共识负载较低时降低了共识过程的计算时间开销和整体
时间开销, 实现了共识过程的轻量化. 从图 5、图 6 中对于采用不同身份验证算法的共识计算开销和轻载延迟测
试结果可以看出, 相较于现在广泛应用的基于 ECDSA 算法的身份验证机制的共识框架, 基于 IP 地址身份验证机
制的轻量共识框架在轻载计算开销方面可以实现平均 44.4% 的计算开销降低, 在轻载延迟方面可以实现最大
7.1% 的延迟降低; 相较于基于 RSA 的身份验证机制的共识框架, 轻量共识框架实现了平均 52.5% 的计算开销降
低和最大 12.3% 的轻载延迟降低; 即使是相较于不进行身份验证直接进行共识的情况, 轻量共识框架也只增加了
平均 7.6% 的额外计算开销和最大 2% 的额外共识开销.
具体而言, 在共识节点数为 7 时, 不进行身份验证操作直接处理发送消息进行共识的情况下, 单节点的轻载计
算开销为 0.001 38 s/共识, 本文的轻量共识框架的轻载计算开销为 0.001 44 s/共识, 仅增加了 0.000 06 s, 约 4.3% 的
额外计算开销; 采用 ECDSA 算法作为身份验证机制的共识框架的轻载计算开销为 0.003 06 s/共识, 相较于不进行
身份验证增加了 0.001 68 s, 约 121% 的额外计算开销; 而采用 RSA 算法作为身份验证机制的共识框架的轻载计算
开销为 0.003 09 s/共识, 相较于不进行身份验证增加了 0.001 71 s, 约 124% 的额外计算开销.
如图 7、图 8 所示, 基于真实地址的轻量共识框架在进行一定数量的共识时降低了共识过程的计算时间开销
和整体时间开销, 实现了共识过程的轻量化. 从图 7、图 8 中对于采用不同身份验证算法的共识平均负载计算开
销和平均负载延迟测试结果可以看出, 基于 IP 地址身份验证机制的轻量共识框架相较于现在广泛应用的基于
ECDSA 算法的身份验证机制的共识框架可以实现平均 40.2% 的计算开销降低和最大 6.9% 的延迟降低; 而相较
于基于 RSA 的身份验证机制的共识框架, 轻量共识框架实现了平均 52.6% 的计算开销降低和最大 16.6% 的延迟
降低; 即使是相较于不进行身份验证直接进行共识的情况, 轻量共识框架也只增加了平均 4.7% 的额外计算开销和
最大 1.7% 的延迟增加.

35 115
轻量共识框架 轻量共识框架
RSA RSA
30 110
ECDSA ECDSA
None 105 None
平均计算开销 (ms) 20 平均延迟 (ms) 100
25
15
95
10
5 90
85
0 80
4 7 10 13 16 25 32 4 7 10 13 16 25 32
节点数 节点数
图 7 平均负载计算开销测试结果 图 8 平均负载延迟测试结果

具体而言, 在共识节点数为 10 时, 不进行身份验证操作直接处理发送消息进行共识的情况下, 共识平均负载
计算开销为 0.003 27 s/共识, 本文的轻量共识框架的共识平均负载计算开销为 0.003 45 s/共识, 仅增加了 0.000 18 s
的额外计算开销, 相较于不进行身份验证增加了 5.5% 的额外计算开销; 采用 ECDSA 算法作为身份验证机制的共
识框架的共识平均负载计算开销为 0.005 07 s/共识, 相较于不进行身份验证增加了 0.001 80 s, 约 55.0% 的额外计
算开销; 而采用 RSA 算法作为身份验证机制的共识框架的共识平均负载计算开销为 0.006 42 s/共识, 相较于不进
行身份验证增加了 0.003 15 s, 约 96.3% 的额外计算开销.
7.3 共识吞吐测试
本文同时对网络信任联盟已完成部署并正常运行的情况下, 部署了真实源地址验证技术的地址域内各节点进
行共识过程的吞吐量测试实验. 本文将基于真实地址的轻量共识框架所采用的基于真实地址、SHA256 和 HMAC