CN109934608B - 一种区块链共识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种区块链共识机制，当一个新区块形成时，所述投票人在综合考量参与度证明后从所有节点当中选出优质节点作为所述投票代表参与打块；投票代表进行打块；筛选出参加打块的有效投票，确定相对应的投票节点；按照分配规则将形成块所产生的奖励分配给投票代表和投票人，采用新型区块链共识机制，显著提高了参与用户投票的积极性，有利于优质节点能够入选成为投票代表，通过引入参与度证明，网络中的不同节点都能得到合理的奖励，每一个参与节点在网络上的活动都会一定程度的增加其参与度，这样可以保证不同维度的参与者均可参与网络的共识与治理，从而有效避免单一维度共识机制带来的缺陷。

Description

一种区块链共识方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是一种区块链共识方法。
背景技术
共识机制是区块链的灵魂，是区块链网络在去中心的分布式环境下达成一致的必备手段，区块链从2009年发展至今出现多种共识机制，它们各有优缺点。
(1)当前各种共识机制的优点
A、工作量证明机制POW
由算力最强的节点打块，可以有效提高作恶成本；难度提升策略让区块链上任意多个区块通过技术手段同时被改写的概率降到微乎其微。
B、权益证明机制POS
由最大权益的节点中竞争打块，可以避免计算资源的浪费，让作恶的成本直接与其权益相关，以业务的手段一定程度降低了作恶的概率。
C、拜占庭容错机制PBFT
由网络中所有节点参与投票，投票少于(N-1)/3个节点反对时达成一致并打块，这种机制实用性强、效率高、资源浪费少，可扩展性强。
随着时间的推移，业务的多元深入，这些有着明显优点的共识机制开始出现力不从心的症状，并在特定场景下表现出明显的弊病。
(2)当前各种共识机制的问题
A、计算能力浪费
在工作量证明机制POW中，只有计算能力最强的节点才能打块，这导致了大量计算能力的浪费，并且让普通大众无法真正参与到节点的共识中。
B、权益向顶层集中
在权益证明机制POS中，权益越大的人获得打块资格的概率越高，而打块即意味着奖励，这导致“获得奖励提升打块概率”和“提高打块概率而获得更大权益”两者相互促进，导致小权益节点被边缘化并丧失共识的参与权利。
C、作恶成本低下
在靠算力与权益的记账模式中，当算力和权益顶层集中后，顶层集体中的节点对顶层集体外节点的作恶将几乎没有成本；在拜占庭容错机制中，由于所有节点均可参与共识投票，这将导致其投票所代表的业务属性减弱，一个没有权益的节点在这个共识过程中几乎没有作恶成本。
因此，为了区块链生态更久远的考虑，如何避免无权益节点、高权益集体作恶成本低以及上述三种共识机制出现的各类问题越发重要。
发明内容
本发明旨在提出一种区块链共识方法，除了有效继承了POS的业务属性、DPOS的高效属性、PBFT的全员参与属性外，还能有效避免无权益节点和高权益集体作恶成本低的问题。
一种区块链共识方法，其特征在于，所述共识机制包括如下过程步骤：
S1当一个新区块形成时，所述投票人在综合考量权益证明和参与度证明后从所有节点当中选出优质节点作为所述投票代表参与打块；
S2投票代表进行打块；
S3筛选出参加打块的有效投票，确定相对应的投票节点；
S4按照分配规则将形成块所产生的奖励分配给投票代表和投票人，其中：
所述投票人是指参与区块链网络活动的节点；所述投票代表是由投票人依据权益证明、参与度证明推选出来代表投票人参与打块的代表节点，所述参与度的证明前提是通过参与度的获取拥有参与度。
优先选择的是，所述权益证明包括直接权益证明和间接综合权益证明。
优先选择的是，所述直接权益证明包括参与网络活动的各个节点所持有的IBT数量、节点参与本轮活动的交易量。
优先选择的是，所述交易量是指投票代表在生成新区块时会按照交易手续费和交易字节从高到低选择要打包到新区块的交易数量，只有本轮投票交易被打包到新区块的投票才是有效投票。
优先选择的是，所述间接综合权益证明包括投票人在进行网络交易时形成的数据交易环数量。
优先选择的是，所述分配规则是将新区块产生的奖励的50％直接分配给生产区块的投票代表,其余部分按照参与投票人的权益百分比来分配。
优先选择的是，所述参与度获取方式包括提供高可靠的网络性能获取参与度、通过提供终端服务获取参与度、通过网络活跃度获取参与度、依据交易完成是否充分获取参与度，节点随着交易的不断叠加，参与度会随之增加。
优先选择的是，所述参与度的增加包括以获取到被服务节点的服务标签名为依据、“自参与”以提交的有效交易凭证为依据。
相比现有的技术方案，本发明具有以下有益效果：
(1)显著提高了参与用户投票的积极性，有利于优质节点能够入选成为投票代表；
(2)通过引入参与度证明，网络中的不同节点都能得到合理的奖励；
(3)每一个参与节点在网络上的活动都会一定程度的增加其参与度，这样可以保证不同维度的参与者均可参与网络的共识与治理，从而有效避免单一维度共识机制带来的缺陷。
附图说明
图1本发明方案共识机制参与流程示意图；
图2是本发明方案参与度获取方式示意图；
图3是本发明方案参与度增加方式示意图；
图4是本发明方案权益证明组成示意图；
图5-图21是本发明方案包含的编码内容。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
如图1所示：一种区块链共识方法，包括区块链网络、参与区块链网络投票的投票人和参与打块的投票代表；在区块链网络这个空间载体当中，当一个新区块产生时，处在该区块链网络当中的节点作为投票人，在综合考量权益证明和参与度证明后从所有节点当中选出优质节点作为投票代表；选定投票代表后代表节点参与打块，这里的块指的是区块，在区块链网络中，所有的交易信息存放于区块中，打块便是指管理区块交易信息；新区块形成后会产生奖励，筛选出参加打块的有效投票，确定相对应的投票节点；最后，将产生新区块之后所获得的奖励进行分配，其中50％直接分配给生产区块的投票代表,其余部分按照参与投票人的权益百分比来分配。
参见图2：进一步的，在管理区块信息时，并不是所有节点都可以参加打块，需要在节点当中不仅根据权益证明，更要根据参与度证明选取代表节点代表来参与区块信息管理。
进一步的，权益证明包括从直接权益证明和间接综合权益证明两方面进行考量，直接权益证明又包括参与网络活动的各个节点所持有的IBT数量和节点参与本轮活动的交易量；间接综合权益证明需要考虑投票人在进行网络交易时形成的数据交易环数量。
参见图3：进一步的，参与度证明前提是节点需要有获得参与度，不同类型的节点获取参与度的方式各不相同，其中：The S-Node(服务节点)通过提供终端服务获取参与度；The R-Node以提供高可靠的网络性能获取参与度，除此之外，参与度的获取方式还包括通过网络活跃度获取参与度，依据交易完成是否充分获取参与度。
参见图4：进一步的，节点随着交易的不断叠加，参与度会随之增加，参与度的增加方式包括以获取到被服务节点的服务标签名为依据、“自参与”以提交的有效交易凭证为依据。
进一步的，一种区块链共识方法，具体编码过程包括：
(1)calculate account equity
Figure GDA0002670674240000041
Figure GDA0002670674240000051
Figure GDA0002670674240000061
(2)Reset account equity
Figure GDA0002670674240000062
Figure GDA0002670674240000071
Figure GDA0002670674240000081
Figure GDA0002670674240000091
(3)Distribution reward
Figure GDA0002670674240000092
Figure GDA0002670674240000101
Figure GDA0002670674240000111
Figure GDA0002670674240000121
Figure GDA0002670674240000131
Figure GDA0002670674240000141
Figure GDA0002670674240000151
Figure GDA0002670674240000161
Figure GDA0002670674240000171
Figure GDA0002670674240000181
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (8)

1.一种区块链共识方法，其特征在于，所述共识机制包括如下过程步骤：
S1当一个新区块形成时，投票人在综合考量权益证明和参与度证明后从所有节点当中选出优质节点作为投票代表参与打块，打块指管理区块交易信息；
S2投票代表进行打块；
S3筛选出参加打块的有效投票人，确定相对应的投票节点；
S4按照分配规则将新块所产生的奖励分配给投票代表和投票人，其中：
投票人包括参与区块链网络活动的若干节点；投票代表是由投票人依据参与度证明和权益证明推选出来代表投票人参与打块的代表节点，参与度证明的前提是节点通过参与度获取方式拥有参与度。
2.根据权利要求1所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述权益证明包括直接权益证明和间接综合权益证明。
3.根据权利要求2所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述直接权益证明包括参与网络活动的各个节点所持有的权益数量、节点参与本轮活动的交易量。
4.根据权利要求3所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述交易量包括投票代表在生成新区块时按照交易手续费和交易字节从高到低选择要打包到新区块的交易，只有本轮投票交易被打包到新区块的投票才是有效投票。
5.根据权利要求2所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述间接综合权益证明包括投票人在进行网络交易时形成的数据交易环数量。
6.根据权利要求1所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述分配规则是将新区块产生的奖励的50％直接分配给生产区块的投票代表,其余部分按照参与投票人的权益百分比来分配。
7.根据权利要求1所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述参与度获取方式包括提供高可靠的网络性能获取参与度、通过提供终端服务获取参与度、通过网络活跃度获取参与度、依据交易完成是否充分获取参与度，节点随着交易的不断增加参与度会随之增加。
8.根据权利要求7所述的一种区块链共识方法，其特征在于，所述参与度的增加包括以获取到被服务节点的服务标签名为依据、“自参与”以提交的有效交易凭证为依据。
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