Author： Yinqiu Liu, Kun Wang, Yun Lin, and Wenyao Xu

Published in：IEEE Transactions on Industrial Informatics

State：Early Access

Index Terms：Blockchain, Industrial Internet of Things, Distributed System, Consensus Mechanism, Data Filter.

Abstract

虽然区块链和 IIoT 之间的结合得到了广泛的关注，但区块链的高资源需求和 IIoT 设备的有限性能之间的矛盾还无法较好的解决。一方面，由于公钥结构、默克尔树和 PoW 等数学概念的引入，部署区块链需要巨大的算力；另一方面，全节点应该能同步大量的区块数据和处理 P2P 网络中的大量交易。IIoT 设备难以承受其对存储容量和带宽的占用。本文中，我们提出了名为 LightChain 的轻量级区块链使其适用于 IIoT 场景，提出了一个名为 **Synergistic Multiple Proof（SMP）的共识机制来促进 IIoT 设备间的合作，提出了一种称为 LightBlock（LB）** 的轻量级数据结构，用于简化广播内容。此外，还设计了一种 **Unrelated Block Offloading Filter (UBOF)** 以避免分类帐的无限增长，同时不影响区块链的可追溯性。实验表明，LightChain 可以将计算成本降低 39.32％，将块生成速度提高 74.06％。在存储和网络使用方面，降幅分别为 43.35％和 90.55％。