1.作业内容
利用 Python 实现一个 PoW 的仿真程序，模拟一定数量的节点生成区块链的状态。
- 设置参数包括：节点数量和每个轮次出块的成功率，测量区块链的增长速度。
- 设置一定数量的恶意节点实施攻击。
- 测量不同恶意节点比例（10%-40%）条件下，统计分叉攻击成功的长度测量
- 不同恶意节点比例条件下，自私挖矿收益比例
2.代码解析
- 程序入口是 simulate_pow.py，simulate_pow 函数参数为诚实节点数量，恶意节点数量和出块难度。默认参数设置如下：
- 修改
- 仿真结果保存在 log 目录下的日志中。
- 令恶意节点攻击第一个区块(genesis 块)
3.实验内容
3.1第一轮仿真
- 参数：honest node number = 10, evil node number = 0, difficulty = 000000
- 仿真结果：
- 平均出块时间: 66s，最短出块时间 3s，最长出块时间 202s
3.2第二轮仿真
- 参数：honest node number = 10, evil node number = 0, difficulty = 00000
- 仿真结果：
- 平均出块时间: 3s，最短出块时间 0s（精确到个位），最长出块时间 7s
3.3第三轮仿真
- 参数：honest node number = 10, evil node number = 1, difficulty = 00000
- 仿真结果：
- 恶意节点攻击失败
3.4第四轮仿真
- 参数：honest node number = 10, evil node number = 4, difficulty = 00000
- 1 到 10 号 miner 为 honest node，11 号到 14 号为 evil node
- 可以看到，诚实节点在领先一个区块的情况下被恶意节点瞬间反超，我认为这和 python 多线程的机制有关。python 多线程并不是真正意义上的并行，并且会先调度后创建的线程。为了更真实地模拟分叉攻击，我决定让诚实节点领先一个区块后再让恶意节点开始攻击，并且提高出块难度。
- 参数：honest node number = 10, evil node number = 4, difficulty = 000000
- 0 到 9 号 miner 为 honest node，10 号到 13 号为 evil node
- 可以看到，python 多线程优先调度后创建的线程，因此恶意节点攻击成功。
4.实验心得
由于 python 多线程的机制，本次仿真并不能很好地模拟分叉攻击。攻击成功与否极度依赖于线程调度顺序。通过本次实验，我理解了 Prove of Work 共识协议，与 Raft 和 Paxos 达成共识的方法完全不同，POW 用计算时间来达成共识，这令我感到非常新奇。
参考文献
- 基于Web的信息发布与信息交流平台的设计与实现（吉林大学·许昭霞）
- 战时运输任务演练系统设计与实现（大连理工大学·杨福君）
- 基于Django框架的浮云笔记系统的设计与实现（华中科技大学·罗丹）
- 无人机战术链仿真器的设计与实现（大连理工大学·孙云栋）
- 基于Q-learning的系统集成与过程优化（青岛科技大学·魏晓彤）
- 基于B/S架构的酷跑社区系统的设计与实现（内蒙古大学·张晓乐）
- 物流设施选址系统的设计和实现（北京交通大学·黎宇彬）
- 基于POEM平台的物流优化教学实验系统设计（吉林大学·何锐明）
- 网上购物模拟系统（吉林大学·郭秋野）
- POWAZI知识共享网站中用户管理和公共访问系统的设计与实现（北京邮电大学·安娜娜）
- 基于Web的信息发布与信息交流平台的设计与实现（吉林大学·许昭霞）
- POWAZI知识共享网站中用户管理和公共访问系统的设计与实现（北京邮电大学·安娜娜）
- 仿真支撑平台数据管理和网络通信的设计与实现（武汉理工大学·骆彬）
- 基于B/S架构的酷跑社区系统的设计与实现（内蒙古大学·张晓乐）
- 无人机战术链仿真器的设计与实现（大连理工大学·孙云栋）
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