面向智慧城市的基于机器学习增强区块链共识与交易优先级排序

在当下技术驱动的时代，智慧城市是技术的下一个前沿，旨在改善人们的生活质量。许多研究工作以整体方法着眼于未来智慧城市的发展。在本文中，我们介绍了此类未来智慧城市，其在数据安全、能源与废物管理、治理、交通、供应链（包括紧急事件）以及环境监测等领域利用区块链技术。区块链作为一种去中心化不可变账本，有潜力通过保障透明性、数据安全、互操作性与隐私来促进智慧城市的发展。特别是在紧急事件中使用区块链，将提供参与响应多方之间的互操作性，提升服务的及时性，并建立透明性。在此情形下，若采用当前基于费用或先到先服务的处理方式，紧急事件可能因竞争而延迟处理，从而威胁人们的生命。因此，需要基于信息优先级进行交易优先级排序以及快速创建区块（可变间隔区块创建机制）。此外，由于领导节点在生成区块时确保交易优先级排序，领导轮换与恰当的选举流程对于该优先级排序过程的诚实高效执行变得十分重要。在我们的共识协议中，我们部署机器学习（ML）算法以实现高效的领导选举，并设计了一种新颖的动态区块创建算法。同时，为确保跟随节点对领导节点所生成区块的诚实评估，提出了一种基于同伴预测（peer-prediction）的验证机制。我们开展了安全性分析与仿真实验，以证明所提方案的鲁棒性与准确性。