CN108665363A - 一种区块链共识达成装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区块链共识达成装置，包括：接收模块，用于接收具有第一账户余额和/或第二账户余额的区块链节点发出的选举数据，所述选举数据包括：发出所述选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息。共识模块，用于基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中执行区块打包操作。其中，每个区块链节点的第一账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的数字货币的数量，每个区块链节点的第二账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的选票的数量。该发明的优点在于：在不浪费区块链节点的算力资源的前提下能够很大程度上维持区块链网络的去中心化特点。

Description

一种区块链共识达成装置

技术领域

本发明涉及互联网技术领域，更具体地，涉及一种区块链共识达成装置。

背景技术

区块链技术是一种分布式记账技术，以其具有去中心化，不可篡改，无需第三方信任担保的优点而得到广泛重视。由于区块链技术分布式存储且去中心化的特点，共识机制在区块链技术中显得尤为重要。其中被广泛熟知的有工作量证明(Proof of Work)共识机制、权益证明(Proof of Stake)共识机制和委托权益证明(Delegated Proof of Stake)共识机制。

在实现本发明构思的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：工作量证明共识机制需要耗费大量的算力资源，而权益证明共识机制和委托权益证明共识机制都存在一定程度的中心化的问题，由于在区块链网络中生产区块数据结构的区块链节点会获得代币奖励，基于上述两种共识机制中，初始持有代币多的区块链节点会得到更多的生产区块数据结构的机会，从而获得更多的代币，这就造成区块链网络越来越趋于中心化。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种区块链共识达成装置，包括：接收模块，用于接收具有第一账户余额和/或第二账户余额的区块链节点发出的选举数据。其中每条选举数据包括：发出该选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息。共识模块，用于基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点，使得所确定的共识区块链节点在新一轮次中执行区块打包操作。

其中，每个区块链节点的第一账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的数字货币的数量，每个区块链节点的第二账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的选票的数量。

可选的，上述装置还包括：选票发放模块。接收模块，还用于接收区块链节点发出的交易信息。选票发放模块，用于判断交易信息是否符合预设条件，是则确定第一数值，第一数值用于表征向作为交易信息对应的交易物提供方的区块链节点的第二账户中增加的数值；将所确定的第一数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将第一数值存入各自对应的区块链数据库中。

可选的，选票发放模块，用于判断交易信息对应的交易物是否属于消耗性资源；是则，监听交易信息对应的交易物是否被作为交易信息对应的交易物购买方的区块链节点使用完毕；是则，确定交易信息符合预设条件。

可选的，消耗性资源包括如下至少一项：网络流量数据资源，处理器的算力资源。并且/或者，选票发放模块，用于接收作为交易物购买方的区块链节点发送的交易反馈信息，根据交易反馈信息判断交易物是否被该区块链节点使用完毕；或者，获取交易物的使用日志，根据使用日志判断交易物是否被作为交易物购买方的区块链节点使用完毕。

可选的，选举数据还包括：第二数值和/或第三数值。对于每个区块链节点发出的选举数据，选举数据中的第二数值的总和不大于该区块链节点的第一账户余额，选举数据中的第三数值的总和不大于该区块链节点的第二账户余额。共识模块，还用于获取第二数值的权重和第三数值的权重。共识模块，用于统计本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第二数值的总和，以及本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第三数值的总和；对于每个被选择的区块链节点，根据该区块链节点对应的第二数值的总和和第二数值的权重、以及该区块链节点对应的第三数值的总和和第三数值的权重，得到该区块链节点的选举分值；依据选举分值从高至低对本轮次内接收到的选举数据中被选择的区块链节点进行排序，确定前预设数量的区块链节点为共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中按照预设规则依次执行区块打包操作。

可选的，共识模块，用于统计本轮次内接收到的选举数据中第二数值的总和以及第三数值的总和；确定第二数值的权重和第三数值的权重，使满足：第二数值的总和与第二数值的权重的乘积等于第三数值的总和与第三数值的权重的乘积。

可选的，共识模块，还用于对于发出选举数据的每个区块链节点，确定第四数值，所述第四数值等于该区块链节点在本轮次内发出的选举数据中第三数值的总和，第四数值用于表征从该区块链节点的第二账户中减少的数值；将第四数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将第四数值存入各自对应的区块链数据库中。

可选的，共识模块，还用于在确定预定数量的共识区块链节点之后，对于每个共识区块链节点，生成不重复的随机数，使得各共识区块链节点在新一轮次中按照相应的随机数的顺序依次执行预设次数的区块打包操作。

本发明的有益效果：

(1)本发明可以至少部分地解决/减轻/抑制/甚至避免现有技术在达成区块链共识的过程中需要无意义地消耗区块链节点的大量算力资源的问题，以及可以至少部分地解决/减轻/抑制/甚至避免现有技术在达成区块链共识的过程中所产生的数字货币在少数区块链节点中聚集的中心化发展趋势，在不浪费区块链节点的算力资源的前提下能够很大程度上维持区块链网络的去中心化特点。

(2)本发明利用了消耗性资源无法重复使用的特性，使得消耗性资源的交易信息在区块链数据库的一条分叉链上被记录后则无法再在另一条分叉链上被记录，进而使得作为交易物提供方的区块链节点为了确保自己的交易信息被各区块链节点确认并保存于区块链数据库中，将仅选择通过未来会成为最长链的分叉链保存相应的交易信息，由于作为交易物提供方的区块链节点的这种选择，导致了区块链数据库中除最长链以外其余链的使用率大大减少。另外，若区块链数据库产生多条分叉链，每个区块链节点基于不同分叉链拥有相同数量的数字货币，又由于消耗性资源不可复重复使用的特性，导致提供消耗性资源的区块链节点将会处于劣势，因此作为交易物提供方的区块链节点出于保护自己利益的目的，会对生产区块数据结构的共识区块链节点严格监视，在作为交易物提供方的区块链节点选择共识区块链节点时，不会选择那些对多条分叉链同时维护的共识区块链节点。出于以上两个方面的原因，本发明可以改善改善账本分叉问题。

附图说明

图1示意性示出了根据本发明实施例的可以应用区块链共识达成方法和装置的示例性***架构；

图2示意性示出了根据本发明实施例的区块链共识达成方法的流程图；

图3示意性示出了根据本发明实施例的区块链共识达成装置的框图；

图4示意性示出了根据本发明另一实施例的区块链共识达成装置的框图；

图5示意性示出了根据本发明实施例的适于实现区块链共识达成方法的计算机***的方框图。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本发明的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本发明实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本发明。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

在使用类似于“A、B和C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B和C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。在使用类似于“A、B或C等中至少一个”这样的表述的情况下，一般来说应该按照本领域技术人员通常理解该表述的含义来予以解释(例如，“具有A、B或C中至少一个的***”应包括但不限于单独具有A、单独具有B、单独具有C、具有A和B、具有A和C、具有B和C、和/或具有A、B、C的***等)。本领域技术人员还应理解，实质上任意表示两个或更多可选项目的转折连词和/或短语，无论是在说明书、权利要求书还是附图中，都应被理解为给出了包括这些项目之一、这些项目任一方、或两个项目的可能性。例如，短语“A或B”应当被理解为包括“A”或“B”、或“A和B”的可能性。

图1示意性示出了根据本发明实施例的可以应用区块链共识达成方法和装置的示例性***架构。需要注意的是，图1所示仅为可以应用本发明实施例的***架构的示例，以帮助本领域技术人员理解本发明的技术内容，但并不意味着本发明实施例不可以用于其他设备、***、环境或场景。

如图1所示，根据该实施例的***架构100可以包括区块链节点101、102、103、104、105、106、107、108……(其他区块链节点图中未示出)，由这多个区块链节点构成区块链网络，每个区块链节点对应一个区块链数据库，这多个区块链节点形成了一个分布在全球各地、能够协同运转的数据库存储***，各区块链节点享有同其他所有区块链节点同样的权利与义务，各区块链节点会通过某种共识机制来确定一些区块链节点作为共识区块链节点，任意一个共识区块链节点在其对应的区块链数据库中进行读写操作，其他区块链节点会根据某种机制完成同步，从而实现在区块链网络中所有区块链节点对应的区块链数据库中的数据完全一致。

这多个区块链节点分别是部署于全球各地的服务器，每个区块链节点可以是服务器或服务器集群，服务器/服务器集群可以是提供各种服务的服务器/服务器集群，例如对用户利用终端设备所浏览的网站提供支持的后台管理服务器(仅为示例)。后台管理服务器可以对接收到的用户请求等数据进行分析等处理，并将处理结果(例如根据用户请求获取或生成的网页、信息、或数据等)反馈给终端设备。

应该理解，图1示出的区块链节点的数目仅仅是示意性的。根据实现需要，可以具有任意数目的区块链节点。

图2示意性示出了根据本发明实施例的区块链共识达成方法的流程图。

如图2所示，该方法包括在操作S201，接收具有第一账户余额和/或第二账户余额的区块链节点发出的选举数据。

需要预先说明的是，每个区块链节点的第一账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的数字货币的数量，每个区块链节点的第二账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的选票的数量。具有第一账户余额的区块链节点是指持有数字货币的区块链节点，具有第二账户余额的区块链节点是指是指持有选票的区块链节点，则操作S201中所接收的选举数据的来源可以是：持有数字货币的区块链节点，持有选票的区块链节点，既持有数字货币又持有选票的区块链节点。其中数字货币是区块链网络中进行交易所流通的虚拟货币，而选票是依据一定规则发放给区块链节点的不同于数字货币的虚拟货币。

本操作中，选举数据用于表征发出该选举数据的区块链节点选择一个其他区块链节点进行投票选举的事件，所接收的每条选举数据中包括：发出该选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息。例如，区块链节点A发出一条选举数据，该选举数据中包括区块链节点A所选择的区块链节点B的信息，表示区块链节点A选择区块链节点B进行投票选举。

然后，在操作S202，基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中执行区块打包操作。

可见，图2所示的方法通过各区块链节点发出的选举数据来确定共识区块链节点，具体地，发出投票数据的区块链节点是持有选票和/或数字货币的区块链节点，选举数据中包含发出选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息，在一个轮次内从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点。与现有技术中确定共识区块链节点的方案相比，本方案不需要消耗区块链节点的算力资源，且由于本方案通过选票和数字货币两种方式对区块链节点的选举权限施加影响，能够有效地避免区块链共识向着数字货币在少数区块链节点中聚集的中心化趋势发展，维持区块链网络的去中心化特点。

在本发明的一个实施例中，图2所示的方法在操作S201之前，还包括：接收区块链节点发出的交易信息；判断所接收的交易信息是否符合预设条件，是则确定第一数值；将所确定的第一数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将所述第一数值存入各自对应的区块链数据库中。其中，第一数值用于表征向作为交易信息对应的交易物提供方的区块链节点的第二账户中增加的数值。本实施例描述了向区块链节点发放选票的方案，交易信息为区块链节点之间进行交易的事件的信息，在不同情况下，作为交易物提供方的区块链节点可以是全节点也可以是轻节点，作为交易物购买方的区块链节点可以是全节点也可以是轻节点；全节点是能够执行区块数据结构打包操作、能够执行数据记录操作、能够运行智能合约的区块链节点，而轻节点无法执行区块数据结构打包操作和数据记录操作也不能运行智能合约，但无论全节点还是轻节点，都可以具有第一账户和第二账户。

区块链节点发出的交易信息中包括如下至少一项：交易物的信息，交易物提供方的信息，交易物购买方的信息。当判定交易信息符合预设条件时，对作为交易物提供方的区块链节点发放第一数值的选票。发放选票时，可以将作为交易物提供方的区块链节点的标识信息以及所确定的第一数值一同广播至各区块链节点，使得各具有数据记录能力的各区块链节点将作为交易物提供方的区块链节点的标识信息和第一数值对应存入各自的区块链数据库中，以在各区块链数据库中都统一记录了作为交易物提供方的区块链节点的标识信息和第一数值的对应关系，即统一记录了表征向作为交易物提供方的区块链节点的第二账户增加第一数值的信息，该信息在区块链数据库上，不会被篡改。

在本发明的一个实施例中，上述判断交易信息是否符合预设条件包括：首先判断交易信息对应的交易物是否属于消耗性资源，当交易物属于消耗性资源时，再监听交易信息对应的交易物是否被作为该交易信息对应的交易物购买方的区块链节点使用完毕，如果相应的交易物被作为交易物购买方的区块链节点使用完毕，确定该交易信息符合预设条件。

具体地，消耗性资源是指一旦被使用将不复存在的资源，例如可以是网络流量数据资源、处理器的算力资源等一种或多种。在本实施例中，消耗性资源直接在区块链网络中的区块链节点之间进行交易，作为交易物提供方的区块链节点提供所交易的消耗性资源，作为交易物购买方的区块链节点使用所交易的消耗性资源，使用完毕即表示交易完成。即在本实施例中，对于消耗性资源的交易，当交易完成时，可以根据交易物的数量和/或质量，确定第一数值具体为多少，对提供消耗性资源的区块链节点发放第一数值的选票，以提供该区块链节点参与选举共识区块链节点的权限。

比较而言，现有技术中的权益证明共识机制和委托权益证明共识机制容易产生账本分叉问题(nothing-at-stake problem)，所谓账本分叉问题是指在某些特殊情况下，如网络延迟、某个生产区块数据结构的区块链节点恶意改变区块数据结构链入区块链数据结构的位置等原因，导致区块链数据库中出现分叉，即形成两条不同的链。虽然共识机制中规定所有区块链节点应在最长链上生产区块数据结构，但由于哪一条链会在将来成为最长链具有不确定性，所以当前生产区块数据结构的区块链节点为了将自己的利益最大化，有可能同时在两条不同的链上生产区块数据结构，而这种决策就会导致区块链数据库中永远有多条分叉同时存在的问题。而上述实施例的方案利用了消耗性资源无法重复使用的特性，使得消耗性资源的交易信息在区块链数据库的一条分叉链上被记录后则无法再在另一条分叉链上被记录，进而使得作为交易物提供方的区块链节点为了确保自己的交易信息被各区块链节点确认并保存于区块链数据库中，将仅选择通过未来会成为最长链的分叉链保存相应的交易信息，由于作为交易物提供方的区块链节点的这种选择，导致了区块链数据库中除最长链以外其余链的使用率大大减少。另外，若区块链数据库产生多条分叉链，每个区块链节点基于不同分叉链拥有相同数量的数字货币，又由于消耗性资源不可复重复使用的特性，导致提供消耗性资源的区块链节点将会处于劣势，因此作为交易物提供方的区块链节点出于保护自己利益的目的，会对生产区块数据结构的共识区块链节点严格监视，在作为交易物提供方的区块链节点选择共识区块链节点时，不会选择那些对多条分叉链同时维护的共识区块链节点。出于以上两个方面的原因，上述实施例可以改善改善账本分叉问题。

在本发明的一个实施例中，在确定交易信息属于消耗性资源时，上述监听交易信息对应的交易物是否被作为交易信息对应的交易物购买方的区块链节点使用完毕至少包括以下两种方式：接收作为交易物购买方的区块链节点发送的交易反馈信息，根据该交易反馈信息判断交易物是否被该作为交易物购买方的区块链节点使用完毕。或者，获取交易物的使用日志，根据该使用日志判断交易物是否被作为交易物购买方的区块链节点使用完毕。

以一个具体的例子示例性地说明上述实施例，区块链节点A与区块链节点B进行交易，交易物为网络流量数据资源，交易物提供方为区块链节点A，交易物购买方为区块链节点B，区块链节点A为全节点，区块链节点B为轻节点，区块链节点B欲使用区块链节点A提供的网络流量数据资源。接收区块链节点A发出的交易信息，该交易信息包括规则部分：交易的网络流量数据资源的质量参数、数量、价格，区块链节点A的信息，区块链节点B的信息。优选地，交易信息还包括交易信息的数字签名，交易信息的数字签名包括第一数字签名和第二数字签名，第一数字签名是基于区块链节点B的私钥和交易信息的规则部分生成的，第二数字签名是基于区块链节点A的私钥、第一数字签名和交易信息的规则部分生成的。收到区块链节点A发出的交易信息的区块链节点通过区块链节点A的公钥和区块链节点B的公钥对交易信息的数字签名进行验证，验证通过说明该交易信息是真实有效的，由于交易物是网络流量数据资源即消耗性资源，触发部署于区块链数据库中的选票发放智能合约在当前执行区块数据结构打包操作的区块链节点中运行，该选票发放智能合约跟踪并确认区块链节点B对网络流量数据资源的使用情况，当使用结束时，选票发放智能合约根据交易信息中记录的网络流量数据资源的质量参数和数量，确定第一数值，将区块链节点A的信息和第一数值发送至各区块链节点，使得各区块链节点通过共识验证后将区块链节点A的信息和第一数值对应保存至各自的区块链数据库中，表示向区块链节点A的第二账户中增加第一数值的选票。

在本发明的一个实施例中，具有第一账户余额和/或第二账户余额的区块链节点所发出的每条选举数据除了发出该选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息之外，还包括：第二数值和/或第三数值。其中，对于每个区块链节点发出的选举数据，该选举数据中的第二数值的总和不大于该区块链节点的第一账户余额，该选举数据中的第三数值的总和不大于该区块链节点的第二账户余额。也就是说，一条选举数据中所包含的第二数值表征了利用该条选举数据进行选举所投出的第一账户中的数字货币的数量，该条选举数据中所包含的第三数值表征了利用该条选举数据进行选举所投出的第二账户中的选票的数量。各区块链节点在选举共识区块链节点的过程中，所发出的选举数据中不仅包括被选择的区块链节点的信息，还包括发出该选举数据的区块链节点在选择其他区块链时所使用的数字货币和/或选票的数量，可见，只有在持有数字货币和/或选票时，区块链节点才有资格发出选举数据，即数字货币和选票从两个方面影响区块链节点的选举权限。

在接收到各区块链节点在本轮次内发出的选举数据之后，为了基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点，需要先获取第二数值的权重和第三数值的权重。在本发明的实施例中，第二数值的权重表征数字货币在进行选举情景下所占的权重，第三数值的权重表征选票在进行选举情景下所占的权重。则图2中操作S202基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点包括：

在操作S2021，统计本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第二数值的总和，以及本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第三数值的总和。

在操作S2022，对于每个被选择的区块链节点，根据该区块链节点对应的第二数值的总和和第二数值的权重、以及该区块链节点对应的第三数值的总和和第三数值的权重，得到该区块链节点的选举分值。

在操作S2023，依据选举分值从高至低对本轮次内接收到的选举数据中被选择的区块链节点进行排序，确定前预设数量的区块链节点为共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中按照预设规则依次执行区块打包操作。

例如，在本轮次内接收到的选举数据中，选择区块链节点A的选举数据有一条或多条，选择区块链节点B的选举数据有一条或多条，选择区块链节点C的选举数据有一条或多条。对于被选择的区块链节点A，统计选择区块链节点A的选举数据中的第二数值的总和，即统计选择区块链节点A的选举数据所使用的数字货币的总数量，以及统计选择区块链节点A的选举数据中的第三数值的总和，即统计选择区块链节点A的选举数据所使用的选票的总数量，如所有选择区块链节点A的选举数据中第二数值的总和是x、第三数值的总和是y。对于被选择的区块链节点B和C中的每一个，同理也计算各自对应的第二数值的总和和第三数值的总和。

已获知第二数值的权重为a，第三数值的权重为b。对于被选择的区块链节点A，根据该区块链节点对应的第二数值的总和和第二数值的权重、以及该区块链节点对应的第三数值的总和和第三数值的权重，可以通过如下方式得到该区块链节点A的选举分值L(A)：

L(A)＝a×x+b×y

同理，可以计算被选择的区块链节点B的选举分值L(B)和被选择的区块链节点C的选举分值L(C)。依据选举分值从高至低对本轮次内接收到的选举数据中被选择的区块链节点进行排序，假设排序结果是L(A)＞L(C)＞L(B)，表示选择区块链节点A作为共识区块链节点的选举数据的总权重大于选择区块链节点C作为共识区块链节点的选举数据的总权重大于选择区块链节点B作为共识区块链节点的选举数据的总权重。选择前2个对应的区块链节点A、C为共识区块链节点，使得共识区块链节点A和C在新一轮次中按照预设规则依次执行区块打包操作，如在新一轮次中，当轮到区块链节点A执行区块打包操作时，区块链节点A从待处理内存池中读取数据并将通过验证的数据打包为区块数据结构链入区块链节点A对应的区块链数据库中，并广播告知其他区块链节点，使得其他区块链节点将同样的区块数据结构同步地链入各自对应的区块链数据库中，实现区块链数据库的统一更新。轮到区块链节点B执行区块打包操作同理，不再赘述。

在上述实施例中，图2所示方法的操作S201-S202中所涉及的各实施过程可以由部署在区块链数据库中的选举智能合约执行。当预先规定的选举条件满足时，如规定轮次周期结束时、规定区块高度达到时等，选举智能合约被触发开始执行如上文中各实施例所述的接收选举数据、基于选举数据确定共识区块链节点的操作。需要说明的是，前文中提到了各种智能合约，如选票发放智能合约、选举智能合约等，智能合约本质上是可以被触发执行的代码，通常预置于区块链数据库中。而区块链数据库中存储的智能合约难以被篡改，因而智能合约就可用于执行预设的代码逻辑，执行过程不受区块链节点干预。在本说明书实施例中，在多个不同的操作中使用智能合约执行不同的代码逻辑，其中，不同的代码逻辑可以通过不同的智能合约执行，也可以通过同一智能合约执行，对此不做限制。总之，智能合约的作用是保证区块链节点执行预设的代码逻辑，防止区块链节点作恶。

由上述实施例可知，第二数值的权重和第三数值的权重能够影响投票结果，因此本方案可以通过控制第二数值的权重和第三数值的权重来调整选举情境下数字货币和选票分别对选举结果能够施加的影响的程度，进而能够调整整个区块链网络中中心化的趋势和程度。在本发明的一个实施例中，上述获取第二数值的权重和第三数值的权重方式可以是：统计本轮次内接收到的选举数据中第二数值的总和以及第三数值的总和；确定第二数值的权重和第三数值的权重，使满足：第二数值的总和与第二数值的权重的乘积等于第三数值的总和与第三数值的权重的乘积。

例如，在新一轮次开始时，持有数字货币的区块链节点和持有选票的区块链节点可以共同参加选举过程。为了使得数字货币和选票对于选举结构所能施加的影响程度大致平衡，在本例中令在本轮次内接收的所有选举数据所使用的数字货币的总权重和所使用的选票的总权重之比为1比1。如本轮次内全部选举数据共使用了500个数字货币，本轮次内全部选举数据共使用了100张选票，则每个数字货币的权重为0.5/500＝0.001，每张选票所占权重为0.5/100＝0.005，即第二数值的权重为0.001，第三数值的权重为0.005。选举智能合约接收持有数字货币的区块链节点和持有选票的区块链节点发出的选举数据，每条选举数据中记录有发出该条选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息、第二数值和/或第三数值。智能合约计算被选择的每个区块链节点对应的选举分值，并按照选举分值将被选择的所有区块链节点进行排序，确定前100个被选择的区块链节点作为共识区块链节点在下一轮次中按照预设规则轮流进行区块生产。

在确定新一轮次的共识区块链节点之后，即选举过程结束后，可以将每条选举数据中所用的数字货币返回给发出该选举数据的区块链节点。可以将每条选举数据中所用的选票销毁，不返回给发出该选举数据的区块链节点。这样选举过程所用的数字货币可以继续被区块链节点用于进行交易，而选举过程所用的选票则不可以再做任何使用。为此，在本发明的一个实施例中，图2所示的方法在操作S202之后还包括：对于发出一条选举数据的一个区块链节点来说，当该选举数据中包含第二数值时，该区块链节点的第一账户的余额不因为发出选举数据而变化，当该选举数据中包含第三数值时，该区块链节点的第二账户的余额会因为发出选举数据而减少。具体地，对于发出选举数据的每个区块链节点，确定第四数值，该第四数值等于该区块链节点在本轮次内发出的选举数据中第三数值的总和，第四数值用于表征从该区块链节点的第二账户中减少的数值。将所确定的第四数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将所述第四数值存入各自对应的区块链数据库中。

例如，在本轮次内，区块链节点A共发出3条选举数据，第1条选举数据中的第三数值为8，第2条选举数据中的第三数值为5，第3条选举数据中的第三数值为0，每条选举数据中的第三数值表示区块链节点A为该条选举数据所投出的选票的数量，即本轮次内区块链节点A发出的选举数据中的第三数值的总和为13，即共投出13张选票，这13张选票用过即无效，不能再继续使用，因此确定第四数值为13，表示从区块链节点A的第二账户中减少13，即区块链节点A持有的选票数量减少13张。为了使得该过程更加安全可靠，将区块链节点A的标识和表示从区块链节点A的第二账户减少一定数值的第四数值一同广播至各区块链节点，由各区块链节点存入各自对应的区块链数据库中，这样区块链数据库中就记录了每一轮次各区块链节点使用了多少选票、第二账户中减少了多少选票的信息，该记录不可被篡改。

在本发明的一个实施例中，在确定预定数量的共识区块链节点之后，图2所示的方法还包括：对于每个共识区块链节点，生成不重复的随机数，使得共识区块链节点在新一轮次中按照相应的随机数的顺序依次执行预设次数的区块打包操作。例如，在依据选举分值从高到低为被选择的区块链节点排序后，确定前100个区块链节点为共识区块链节点，对于这100个区块链节点中的每个区块链节点，生成一个1～100的不重复的随机数，且各区块链节点对应的随机数不重复，按照随机数的顺序从对应于1的区块链开始，在一个新轮次中依次进行区块打包操作。本例中的数值均为示意性举例，不对本发明做出任何限制。在本方案中，所述新一轮次和所述本轮次可以是相邻的两个轮次，也可以是间隔几个轮次的两个轮次，如本轮次是第1轮次，新一轮次可以是第2轮次，也可以是第3轮次、第4轮次……，在此不做限制，只要是在在先的轮次内确定出在后的轮次的共识区块链节点即可。

图3示意性示出了根据本发明实施例的区块链共识达成装置的框图。

如图3所示，该区块链共识达成装置300包括：接收模块310和共识模块320。

接收模块310，用于接收具有第一账户余额和/或第二账户余额的区块链节点发出的选举数据。

其中，每条选举数据包括：发出该选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息。

共识模块320，用于基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点，使得所确定的共识区块链节点在新一轮次中执行区块打包操作。

其中，每个区块链节点的第一账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的数字货币的数量，每个区块链节点的第二账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的选票的数量。

可见，图3所示的装置通过各区块链节点发出的选举数据来确定共识区块链节点，具体地，发出投票数据的区块链节点是持有选票和/或数字货币的区块链节点，选举数据中包含发出选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息，在一个轮次内从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点。与现有技术中确定共识区块链节点的方案相比，本方案不需要消耗区块链节点的算力资源，且由于本方案通过选票和数字货币两种方式对区块链节点的选举权限施加影响，能够有效地避免区块链共识向着数字货币在少数区块链节点中聚集的中心化趋势发展，维持区块链网络的去中心化特点。

在本发明的一个实施例中，选举数据还包括：第二数值和/或第三数值；对于每个区块链节点发出的选举数据，选举数据中的第二数值的总和不大于该区块链节点的第一账户余额，选举数据中的第三数值的总和不大于该区块链节点的第二账户余额。

共识模块320，还用于获取第二数值的权重和第三数值的权重，则共识模块320基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点的方式可以是：统计本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第二数值的总和，以及本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第三数值的总和。对于每个被选择的区块链节点，根据该区块链节点对应的第二数值的总和和第二数值的权重、以及该区块链节点对应的第三数值的总和和第三数值的权重，得到该区块链节点的选举分值；依据选举分值从高至低对本轮次内接收到的选举数据中被选择的区块链节点进行排序，确定前预设数量的区块链节点为共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中按照预设规则依次执行区块打包操作。

其中，共识模块320获取第二数值的权重和第三数值的权重的方式可以是：共识模块320，用于统计本轮次内接收到的选举数据中第二数值的总和以及第三数值的总和；确定第二数值的权重和第三数值的权重，使满足：第二数值的总和与第二数值的权重的乘积等于第三数值的总和与第三数值的权重的乘积。

进一步地，在本发明的一个实施例中，选票是一次性的，即各区块链节点发出的选举数据中所用的选票不能再次被使用，需要从相应区块链节点的第二账户中扣除，因此，共识模块320，还用于对于发出选举数据的每个区块链节点，确定第四数值，第四数值等于该区块链节点在本轮次内发出的选举数据中第三数值的总和，第四数值用于表征从该区块链节点的第二账户中减少的数值；将第四数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将所述第四数值存入各自对应的区块链数据库中。

在本发明的一个实施例中，共识模块320，还用于在确定预定数量的共识区块链节点之后，对于每个共识区块链节点，生成不重复的随机数，使得所述共识区块链节点在新一轮次中按照相应的随机数的顺序依次执行预设次数的区块打包操作。

图4示意性示出了根据本发明另一实施例的区块链共识达成装置的框图。

如图4所示，该区块链共识达成装置400包括：接收模块310、共识模块320和选票发放模块330。

上文已对接收模块310和共识模块320进行说明，重复的部分不再赘述，在此基础上，接收模块310，还用于接收区块链节点发出的交易信息。

选票发放模块330，用于判断所述交易信息是否符合预设条件，是则确定第一数值，所述第一数值用于表征向作为所述交易信息对应的交易物提供方的区块链节点的第二账户中增加的数值；将所述第一数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将所述第一数值存入各自对应的区块链数据库中。

在本发明的一个实施例中，选票发放模块330，用于判断交易信息对应的交易物是否属于消耗性资源；是则，监听交易信息对应的交易物是否被作为交易信息对应的交易物购买方的区块链节点使用完毕；是则，确定交易信息符合预设条件。

具体地，在本发明的一个实施例中，消耗性资源包括如下至少一项：网络流量数据资源，处理器的算力资源；并且/或者，选票发放模块330，用于接收作为交易物购买方的区块链节点发送的交易反馈信息，根据该交易反馈信息判断交易物是否被作为交易物购买方的区块链节点使用完毕；或者，获取该交易物的使用日志，根据使用日志判断交易物是否被作为所述交易物购买方的区块链节点使用完毕。

需要说明的是，装置部分实施例中各模块/单元/子单元等的实施方式、解决的技术问题、实现的功能、以及达到的技术效果分别与方法部分实施例中各对应的步骤的实施方式、解决的技术问题、实现的功能、以及达到的技术效果相同或类似，在此不再赘述。

根据本发明的实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意多个、或其中任意多个的至少部分功能可以在一个模块中实现。根据本发明实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以被拆分成多个模块来实现。根据本发明实施例的模块、子模块、单元、子单元中的任意一个或多个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式的硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，根据本发明实施例的模块、子模块、单元、子单元中的一个或多个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

例如，接收模块310、共识模块320、以及选票发放模块330中的任意多个可以合并在一个模块中实现，或者其中的任意一个模块可以被拆分成多个模块。或者，这些模块中的一个或多个模块的至少部分功能可以与其他模块的至少部分功能相结合，并在一个模块中实现。根据本发明的实施例，接收模块310、共识模块320、以及选票发放模块330中的至少一个可以至少被部分地实现为硬件电路，例如现场可编程门阵列(FPGA)、可编程逻辑阵列(PLA)、片上***、基板上的***、封装上的***、专用集成电路(ASIC)，或可以通过对电路进行集成或封装的任何其他的合理方式等硬件或固件来实现，或以软件、硬件以及固件三种实现方式中任意一种或以其中任意几种的适当组合来实现。或者，接收模块310、共识模块320、以及选票发放模块330中的至少一个可以至少被部分地实现为计算机程序模块，当该计算机程序模块被运行时，可以执行相应的功能。

图5示意性示出了根据本发明实施例的适于实现区块链共识达成方法的计算机***的方框图。图5示出的计算机***仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图5所示，根据本发明实施例的计算机***500包括处理器501，其可以根据存储在只读存储器(ROM)502中的程序或者从存储部分508加载到随机访问存储器(RAM)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。处理器501例如可以包括通用微处理器(例如CPU)、指令集处理器和/或相关芯片组和/或专用微处理器(例如，专用集成电路(ASIC))，等等。处理器501还可以包括用于缓存用途的板载存储器。处理器501可以包括用于执行根据本发明实施例的方法流程的不同动作的单一处理单元或者是多个处理单元。

在RAM 503中，存储有***500操作所需的各种程序和数据。处理器501、ROM 502以及RAM 503通过总线504彼此相连。处理器501通过执行ROM 502和/或RAM 503中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。需要注意，所述程序也可以存储在除ROM 502和RAM 503以外的一个或多个存储器中。处理器501也可以通过执行存储在所述一个或多个存储器中的程序来执行根据本发明实施例的方法流程的各种操作。

根据本发明的实施例，***500还可以包括输入/输出(I/O)接口505，输入/输出(I/O)接口505也连接至总线504。***500还可以包括连接至I/O接口505的以下部件中的一项或多项：包括键盘、鼠标等的输入部分506；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分507；包括硬盘等的存储部分508；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分509。通信部分509经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器510也根据需要连接至I/O接口505。可拆卸介质511，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器510上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分508。

根据本发明的实施例，根据本发明实施例的方法流程可以被实现为计算机软件程序。例如，本发明的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分509从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质511被安装。在该计算机程序被处理器501执行时，执行本发明实施例的***中限定的上述功能。根据本发明的实施例，上文描述的***、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

本发明还提供了一种计算机可读介质，该计算机可读介质可以是上述实施例中描述的设备/装置/***中所包含的；也可以是单独存在，而未装配入该设备/装置/***中。上述计算机可读介质承载有一个或者多个程序，当上述一个或者多个程序被执行时，实现：上文各实施例所描述的区块链共识达成方法。

根据本发明的实施例，计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的***、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本发明中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本发明中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行***、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、有线、光缆、射频信号等等，或者上述的任意合适的组合。

例如，根据本发明的实施例，计算机可读介质可以包括上文描述的ROM 502和/或RAM 503和/或ROM 502和RAM 503以外的一个或多个存储器。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，上述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图或流程图中的每个方框、以及框图或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

本领域技术人员可以理解，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合或/或结合，即使这样的组合或结合没有明确记载于本发明中。特别地，在不脱离本发明精神和教导的情况下，本发明的各个实施例和/或权利要求中记载的特征可以进行多种组合和/或结合。所有这些组合和/或结合均落入本发明的范围。

以上对本发明的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本发明的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。不脱离本发明的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本发明的范围之内。

Claims (8)

1.一种区块链共识达成装置，其特征在于，包括：

接收模块，用于接收具有第一账户余额和/或第二账户余额的区块链节点发出的选举数据，所述选举数据包括：发出所述选举数据的区块链节点所选择的区块链节点的信息；

共识模块，用于基于本轮次内接收到的选举数据，从各选举数据所选择的区块链节点中确定共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中执行区块打包操作；

其中，每个区块链节点的第一账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的数字货币的数量，每个区块链节点的第二账户中的数值用于表征该区块链节点所具有的选票的数量。

2.根据权利要求1所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，还包括：选票发放模块；

所述接收模块，还用于接收区块链节点发出的交易信息；

所述选票发放模块，用于判断所述交易信息是否符合预设条件，是则确定第一数值，所述第一数值用于表征向作为所述交易信息对应的交易物提供方的区块链节点的第二账户中增加的数值；将所述第一数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将所述第一数值存入各自对应的区块链数据库中。

3.根据权利要求2所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，其中：

所述选票发放模块，用于判断所述交易信息对应的交易物是否属于消耗性资源；是则，监听所述交易信息对应的交易物是否被作为所述交易信息对应的交易物购买方的区块链节点使用完毕；是则，确定所述交易信息符合预设条件。

4.根据权利要求3所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，其中：

所述消耗性资源包括如下至少一项：网络流量数据资源，处理器的算力资源；并且/或者

所述选票发放模块，用于接收作为所述交易物购买方的区块链节点发送的交易反馈信息，根据所述交易反馈信息判断所述交易物是否被该区块链节点使用完毕；或者，获取所述交易物的使用日志，根据所述使用日志判断所述交易物是否被作为所述交易物购买方的区块链节点使用完毕。

5.根据权利要求1所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，其中：

所述选举数据还包括：第二数值和/或第三数值；对于每个区块链节点发出的选举数据，所述选举数据中的第二数值的总和不大于该区块链节点的第一账户余额，所述选举数据中的第三数值的总和不大于该区块链节点的第二账户余额；

所述共识模块，还用于获取第二数值的权重和第三数值的权重；

所述共识模块，用于统计本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第二数值的总和，以及本轮次内接收到的选举数据中每个被选择的区块链节点对应的第三数值的总和；对于每个被选择的区块链节点，根据该区块链节点对应的第二数值的总和和第二数值的权重、以及该区块链节点对应的第三数值的总和和第三数值的权重，得到该区块链节点的选举分值；依据选举分值从高至低对本轮次内接收到的选举数据中被选择的区块链节点进行排序，确定前预设数量的区块链节点为共识区块链节点，使得所述共识区块链节点在新一轮次中按照预设规则依次执行区块打包操作。

6.根据权利要求5所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，其中：

所述共识模块，用于统计本轮次内接收到的选举数据中第二数值的总和以及第三数值的总和；确定第二数值的权重和第三数值的权重，使满足：第二数值的总和与第二数值的权重的乘积等于第三数值的总和与第三数值的权重的乘积。

7.根据权利要求5所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，其中：

所述共识模块，还用于对于发出选举数据的每个区块链节点，确定第四数值，所述第四数值等于该区块链节点在本轮次内发出的选举数据中第三数值的总和，所述第四数值用于表征从该区块链节点的第二账户中减少的数值；将所述第四数值发送至其他区块链节点，以使各区块链节点将所述第四数值存入各自对应的区块链数据库中。

8.根据权利要求5所述的一种区块链共识达成装置，其特征在于，其中：

所述共识模块，还用于在确定预定数量的共识区块链节点之后，对于每个共识区块链节点，生成不重复的随机数，使得所述共识区块链节点在新一轮次中按照相应的随机数的顺序依次执行预设次数的区块打包操作。