CN108366113B - 一种基于dpos的分组高容错共识机制 - Google Patents

Abstract

一种基于DPOS的分组高容错共识机制，包括如下步骤：S1、将整体网络分组，从每个分组的节点中推选出一个代理节点；S2、代理节点对该分组下的所有节点进行记账，并获取副本；S3、相邻两个分组进行组间节点推选竞争，节点重新对两组的所有节点进行记账，并生成竞争副本，两节点对比竞争副本，若对比两竞争副本中相应位置存在不同的节点，则视为恶意节点，退出节点推选；S4、高级代理节点后对区块内进行独立记录，发现记录不同节点，则在该节点内部进行验证；S5、将选取高级代理节点作为最终的代理节点生成最终区块，高级代理节点获取从该最终区块的交易中平分的奖励，本发明在保证高容错性的条件下无需消耗额外算力，有效保证网络的安全。

Description

一种基于DPOS的分组高容错共识机制

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于DPOS的分组高容错共识机制。

背景技术

在区块链技术中，共识机制作为核心的一环，发挥着关键作用。目前，广泛应用于区块链技术的主要有POW(工作量证明机制)、POA(活动证明机制)、POS(权益证明机制)、DPOS(代理权益证明机制)以及PBFT(拜占庭共识算法)。但是，主要的共识算法仍脱离不了依赖大量计算资源进行挖矿的方式，这一方案使得网络中节点的计算资源被大量浪费。另外，摒除挖矿方式的共识机制整体的网络安全性、容错性难以得到保证。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种基于DPOS的分组高容错共识机制，在保证高容错性的条件下无需消耗额外算力，有效保证网络的安全。

1、为了达到以上目的，一种基于DPOS的分组高容错共识机制，包括如下步骤：S1、将整体网络分组，各分组内节点个数相同，再从每个分组的节点中推选出一个代理节点；

S2、每个分组推选出的代理节点生成小型区块，对该分组下的所有节点进行记账，并加密获取副本；

S3、相邻两个分组进行组间节点推选竞争，两个分组推选的代理节点分别对两个分组的所有节点进行记账，生成竞争副本，并互相保留另一代理节点的竞争副本；对比两个代理节点竞争副本的一致性，若一致，则生成高级代理节点，若不一致，则将本分组代理节点生成的竞争副本与步骤S2中的副本进行比对，查看相应位置是否一致，若不一致，则检测为恶意节点退出推选；

S4、当代理节点升为高级代理节点后，生成区块，对区块内进行独立记录，若记录与在步骤S3中保留的竞争副本不一致，则逐层重复步骤S2-S3在该高级代理节点内部验证，若验证无问题，则保留该节点；

S5、将相同记录最多的若干个高级代理节点作为最终的代理节点生成最终区块，并随机挑选一个最终区块进入主链，其他最终区块记录随着该最终区块之后生产，当这一最终区块记录结束后，高级代理节点获取从该最终区块的交易中平分的奖励。

本发明的优选方案是：当检测为恶意节点退出推选时，两个分组内所有节点进行投票，若恶意节点超过两组节点的50％，恶意节点胜出，否则，恶意节点被判断出并退出节点推选。

优选地，网络总结点个数为T、分为m个分组，每一分组均包含n个节点，生成k个高级代理节点，且k为奇数；各参数之间的关系为：

T＝m×n；

m＝2k；

分组中包括所有节点都是恶意节点的第一类恶意节点分组T_f1和恶意节点超过50％的第二类恶意节点T_f2；第一类恶意节点分组T_f1的分组节点数：

其中，

为高级节点中恶意节点数占所有高级节点节点总数的一半；

第二类恶意节点分组的分组数为：

在第二类恶意节点分组T_f2中，恶意节点数为n-1，从而可得第二类恶意节点分组T_f2的节点数为：

根据第一类恶意节点分组T_f1的节点数和第二类恶意节点T_f2的节点数计算整体容错率为：

即：

本发明有益效果为：在保证高容错性的条件下无需消耗额外算力，有效保证网络的安全。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的网络节点示意图；

图2为本发明的节点推选流程图；

图3为本发明的分点记账流程图。

具体实施方式

实施例一

请参阅图1-图3，本实施例提供的一种基于DPOS的分组高容错共识机制，包括如下步骤：

S1、将整体网络分组，各分组内节点个数相同，再从每个分组的节点中推选出一个代理节点；

S2、每个分组推选出的代理节点生成小型区块，对该分组下的所有节点进行记账，并加密获取副本；

S3、相邻两个分组进行组间节点推选竞争，两个分组推选的代理节点分别对两个分组的所有节点进行记账，生成竞争副本，并互相保留另一代理节点的竞争副本；对比两个代理节点竞争副本的一致性，若一致，则生成高级代理节点，若不一致，则视为恶意节点，退出节点推选；

S4、当代理节点升为高级代理节点后，生成区块，对区块内进行独立记录，若记录与在步骤S3中保留的竞争副本不一致，则逐层重复步骤S2-S3在该高级代理节点内部验证，若验证无问题，则保留该节点；

S5、将相同记录最多的若干个高级代理节点作为最终的代理节点生成最终区块，并随机挑选一个最终区块进入主链，其他最终区块记录随着该最终区块之后生产，当这一最终区块记录结束后，高级代理节点获取从该最终区块的交易中平分的奖励。

步骤S3中若两个代理节点竞争副本不一致，则将本分组代理节点生成的竞争副本与步骤S2中的副本进行比对，查看相应位置是否一致，若不一致，则检测为恶意节点退出推选。

当检测为恶意节点退出推选时，两个分组内所有节点进行投票，若恶意节点超过两组节点的50％，恶意节点胜出，否则，恶意节点被判断出并退出节点推选。

步骤S5中，推选出来的高级代理节点进行独立的账本记录，由于诚实节点不会作假，因次前后两次的副本对应位置的数据应当一样，一旦恶意节点想要篡改数据，由于此时所有高级节点中，诚实节点数仍然超过恶意节点数，诚实节点不会接受恶意节点进行的篡改账本，而网络中的其余节点会接受高级节点中超过半数的节点所进行的区块记录，并且剔除相异记录的节点，统一继续进行账本记录工作，区块中所有的节点选出一致节点中的一个区块，在其之后继续进行下一轮的区块生成流程。完成区块中信息同步工作之后，最终几个高级代理节点将获得一定量的奖励。

网络总结点个数为T、分为m个分组，每一分组均包含n个节点，生成k个高级代理节点，且k为奇数；各参数之间的关系为：

T＝m×n；

m＝2k；

分组中包括所有节点都是恶意节点的第一类恶意节点分组T_f1和恶意节点超过50％的第二类恶意节点T_f2；第一类恶意节点分组T_f1的分组节点数：

其中，

为高级节点中恶意节点总数；

第二类恶意节点分组的分组数为：

在第二类恶意节点分组T_f2中，恶意节点数为n-1，从而可得第二类恶意节点分组Tf2的节点数为：

根据第一类恶意节点分组T_f1的节点数和第二类恶意节点T_f2的节点数计算整体容错率为：

即：

本实施例的整体网络包含100个节点，分为10组，每组节点数为10，则T＝100,G＝10,N＝10,最中将在5个高级代理节点中进行区块信息的独立记录，由上述公式推导可以计算得到其整体网络节点容错率FT为：

FT＝67％。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于DPOS的分组高容错共识方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将整体网络分组，各分组内节点个数相同，再从每个分组的节点中推选出一个代理节点；

S2、每个分组推选出的代理节点生成小型区块，对该分组下的所有节点进行记账，并加密获取副本；

S3、相邻两个分组进行组间节点推选竞争，两个分组推选的代理节点分别对两个分组的所有节点进行记账，生成竞争副本，并互相保留另一代理节点的竞争副本；对比两个代理节点竞争副本的一致性，若一致，则生成高级代理节点，若不一致，则将本分组代理节点生成的竞争副本与步骤S2中的副本进行比对，查看相应位置是否一致，若不一致，则检测为恶意节点退出推选；

S4、当代理节点升为高级代理节点后，生成区块，对区块内进行独立记录，若记录与在步骤S3中保留的竞争副本不一致，则逐层重复步骤S2-S3在该高级代理节点内部验证，若验证无问题，则保留该节点；

S5、将相同记录最多的若干个高级代理节点作为最终的代理节点生成最终区块，并随机挑选一个最终区块进入主链，其他最终区块记录随着该最终区块之后生产，当这一最终区块记录结束后，高级代理节点获取从该最终区块的交易中平分的奖励。

2.根据权利要求1所述的一种基于DPOS的分组高容错共识方法，其特征在于，当检测为恶意节点退出推选时，两个分组内所有节点进行投票，若恶意节点超过两组节点的50％，恶意节点胜出，否则，恶意节点被判断出并退出节点推选。

3.根据权利要求1所述的一种基于DPOS的分组高容错共识方法，其特征在于，网络总节点个数为T、分为m个分组，每一分组均包含n个节点，生成k个高级代理节点，且k为奇数；各参数之间的关系为：

T＝m×n；

m＝2k；

分组中包括所有节点都是恶意节点的第一类恶意节点分组T_f1和恶意节点超过50％的第二类恶意节点分组T_f2；第一类恶意节点分组T_f1的分组节点数：

其中，

为高级节点中恶意节点数占所有高级节点节点总数的一半；

第二类恶意节点分组的分组数为：

在第二类恶意节点分组T_f2中，恶意节点数为n-1，从而可得第二类恶意节点分组T_f2的节点数为：

根据第一类恶意节点分组T_f1的节点数和第二类恶意节点分组T_f2的节点数计算整体容错率为：

即：

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