CN110555764A - 一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法及对应的***，本发明通过两步共识法，即将交易和达成共识分开，将耗时的步骤和计算交易业务本身进行分离，即先商量后打块，由于一致性准则已经确认，可以直接进行交易，提高了计算的速度，同时本发明通过DPOP算法选取可靠节点，通过PBFT算法确定节点的正确性，替代了以往比特币利用工作量证明的方法达成一致共识，大大的节约了计算资源，区块链网络中的节点无需为了证明自己工作量能力而浪费计算资源。
Description
技术领域
本发明属于区块链领域，尤其涉及一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法及***。
背景技术
随着比特币的出现，区块链技术被越来越多的认识，区块链中的挖矿尤其受到很多技术迷的青睐，现有的区块链网络中，在去中心环境下达成一致时，是大家共同先处理交易然后再以某种算法(比如比特币是工作量证明算法以最快找到随机数的为准)确定以谁为准，因为确定以谁为这准这一步需要在全网达成共识，而这一步需要在数据传遍全网后才能确认，这导致在这之前处理的这些交易的确认时间很长，同时为了证明自己工作量能力最大需要浪费很大的计算资源，现有的比特币确认一致性就是使用这种方法，而这种方法所造成的问题是计算资源大大浪费同时交易速度慢。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种计算速度快，节约计算资源的一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法及***。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，包括如下步骤：
(1)启动区块链节点，节点扫描整个区块链网络；
(2)从扫描到的区块链节点中采用算法选取可信节点；
(3)向区块链网络发送本节点选取的可信节点，同时接收其它节点选取的可信节点；
(4)统计全网被选取最多的节点，利用算法在全网确认最多节点的正确性；
(5)向该最多节点发送交易，最多节点处理交易后返回交易信息；
(6)最多节点将本时间周期处理的交易打入区块后广播到全部区块链网络中；
(7)区块链网络的其他节点接受该区块并存储该笔交易。
进一步的，所述的步骤(2)中所采用的算法是DPOP算法。
进一步的，所述的步骤(4)中所采用的算法是PBFT算法。
进一步的，所述的步骤(6)后面，区块链网络的其他节点还会对该区块进行检验。
进一步的，所述检验方法是：校验区块头信息是否是最多节点打造的区块，然后校验该区块内的交易是否计算错误，若计算错误，则舍弃该区块。
一种去中心化环境下区块链达成一致性的***，包括：
进程管理器：所述的进程管理器与区块链网络连接，启动区块链网络中的各个节点；
网络嗅探器：所述的网络嗅探器与区块链网络连接，扫描区块链网络中各个节点信息；
网络选择器：所述的网络选择器与网络嗅探器连接，从网络嗅探器扫描到的区块链节点中采用算法选取可信节点；
数据发送器：所述的数据发送器连接着数据统计器、网络选择器和区块锻造器，负责从其他***接收数据，所述的数据发送器连接着区块链网络，将接收到的数据发送至区块链网络中；
数据统计器：所述的数据统计器连接区块链网络，并统计区块链网络中被选取最多的节点，利用算法确认结果的正确性；
交易处理器：所述的交易处理器连接区块链网络，处理交易数据后返回交易信息给区块锻造器；
区块锻造器：所述的区块锻造器连接交易处理器，接收交易处理器的交易信息并将本时间周期处理的交易打入区块中，而后发给数据发送器。
数据库处理器：所述的数据库处理器与区块链网络连接，接受该区块交易结果并存储该笔交易，
所述的进程管理器，网络嗅探器，网络选择器，数据发送器，数据统计器，交易处理器，区块锻造器，数据库处理器顺序连接。
进一步的，该***还包括数据校验器。
进一步的，所述的数据校验器在数据发送器和区块链网络中间，负责检验交易区块的正确性。
进一步的，所述的区块链网络包含数据接收器，所述数据接收器接收数据发送器发送的数据。
进一步的，所述的网络选择器选取可信节点采用的算法是通过DPOP算法，所述的数据统计器确认结果正确性采用的算法是PBFT算法。
本发明的有益效果是：
1、本发明通过两步共识法，即将交易和达成共识分开，先达成共识后进行交易，使得交易无需等待全网达成共识后才生效，大大的提高了交易的计算速度，节约了交易时间；
2、本发明通过DPOP算法选取可靠节点，通过PBFT算法确定节点的正确性，替代了以往比特币利用工作量证明的方法达成一致共识，大大的节约了计算资源，区块链网络中的节点无需为了证明自己工作量能力而浪费计算资源。
附图说明
图1是本发明对应方法的流程图；
图2是本发明对应***的结构框图；
图3是本发明对应***数据检验器的结构框图。
图：100-进程管理器；200-网络嗅探器；300-网络选择器；400-数据发送器；500-数据统计器；600-交易处理器；700-区块锻造器；800-数据库处理器；900-区块链网络；401-数据校验器；901-数据接收器；
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。
现有的区块链网络中，在去中心环境下达成一致时，是大家共同先处理交易然后再以某种算法(比如比特币是工作量证明算法以最快找到随机数的为准)确定以谁为准，而这一步需要在数据传遍全网后才能确认，其它共识机制比如工作量证明机制中，其实交易处理的速度是很快的，但是交易得到确认需要很长的时间，因为交易本身被包含在了共识中，交易和共识是在同一步中完成，那么他们时机完成的时间将由最慢的一步确定，这导致在这之前处理的这些交易的确认时间很长，同时为了证明自己工作量能力最大，需要浪费很大的计算资源，现有的比特币确认一致性就是使用这种方法，而这种方法所造成的问题是计算资源大大浪费同时交易速度慢。
本发明通过改良共识办法，具体公开了一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，如图1所示，包括如下步骤：
(1)启动区块链节点，区块链网络900中的节点扫描整个区块链网络900，获取所有区块链网络900中的节点信息；
(2)从扫描到的区块链节点中采用DPOP算法选取可信节点，优选的是DPOP算法，当前建立共识机制的方法主要有工作量证明机制POW，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；难度上策略让区链上任意多个通过技难度升策略让区链上任意多个通过技术手段同时被改写的概率降到微乎其微，但是该机制会浪费很多的计算资源；第二种是权益证明机制POS，即由最大权益的节点中竞争打块，可以避免计算资源浪费，让作恶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概率，但是该机制权益过分向顶层集中，导致小权益点被边缘化，丧失了打块权益，没有了参与度；第三种是拜占庭容错机制PBFT，即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，但是，该机制作恶成本低下，在拜占庭容错机制中，由于所节点均可参与共识投票，这将导致其投所代表的业务属性减弱，一个没有权益节点在这共识过程中几乎没有作恶成本。而本发明所用到的DPOP算法是委托参与度权益证明机制，该机制共识机制，它除了有效继承了POS的业务属性、POS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，同时还为The D-Wallet终端参与共识提供了基础。在DPOP共识机制中，参与投票的节点不仅要提供权益证明同时还需提供参与度证明，其中，The R-Node以提供高可靠的网络性能获取参与度，The S-Node通过提供终端服务获取参与度，每一个参与节点在网络上的活动都会一定程度增加其参与度，参与度的增加以获取到被服务节点的服务签名为依据，“自参与”以提交的有效易凭证为依据，这样可以保证不同维度的参与者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。
(3)向区块链网络900发送本节点选取的可信节点，同时接收其它节点选取的可信节点；
(4)统计全网被选取最多的节点，利用算法在全网确认最多节点的正确性，此处优选的算法是PBFT算法，PBFT算法是区块链网络900全网节点确定数据正确性唯一性最常用的，利用该算法可以达成共识，确定最终结果的正确性唯一性；
(5)确定了被选取最多次为可信节点后，将该节点命名为最多节点，到这里就完成了全网达成共识和一致性这一步骤，接下来向该最多节点发送交易数据，最多节点利用算力处理交易后返回交易信息；
(6)最多节点将本时间周期处理的交易打入区块后广播到全部区块链网络900中；
(7)区块链网络900的其他节点接受该区块并存储该笔交易，此次交易完成，接着进行下一次交易。
为了检验交易的正确性，优选的在步骤(6)后面，区块链网络900的其他节点还会对该区块进行检验，具体的检验方法是：首先校验区块头信息是否是最多节点打造的区块，如果不是，则说明该交易不合法或被篡改，舍弃该交易，如是就进行下一步；
第二步校验该区块内的交易是否计算错误，若计算错误，则舍弃该区块。
本发明还公开了一种去中心化环境下区块链达成一致性的***；
如图2、图3所示，包括：
进程管理器100：所述的进程管理器100与区块链网络900连接，启动区块链网络900中的各个节点，进程管理器100是整个***的起点，我们处理交易数据时首先会通过进程管理器100启动区块链网络900中的各个节点；
网络嗅探器200：所述的网络嗅探器200与区块链网络900连接，扫描区块链网络900中各个节点信息，此处网络嗅探器200主要是记录节点信息，供后面的网络选择器300挑选；
网络选择器300：所述的网络选择器300与网络嗅探器200连接，从网络嗅探器200扫描到的区块链节点中采用算法选取可信节点，优选的算法是通过DPOP算法，该算法有效继承了POS的业务属性、POS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，同时还为The D-Wallet终端参与共识提供了基础。此处选出的可信节点仅仅是某个节点选出来的，并不能代表全网的共识和一致性，因此还需通过后续的数据统计器500统计才可确定；
数据发送器400：所述的数据发送器400连接着数据统计器500、网络选择器300和区块锻造器700，负责从其他***接收数据，所述的数据发送器400连接着区块链网络900，将接收到的数据发送至区块链网络900中，数据发送器400是整个***的核心，连接着许多模块，首先，数据发送器400连接网络选择器300，负责将网络选择器300选择的可信节点发布到区块链网络900汇总，而数据发送器400有连接着数据统计器500，负责将统计后被可信最多的节点发送至区块链网络900中，而且数据发送器400还连接区块锻造器700，负责将锻造好的区块发给区块链网络900中的各个节点，最后通过区块链网络900中的数据接收器901接收后传送给数据库处理器800存储；
数据统计器500：所述的数据统计器500连接区块链网络900，并统计区块链网络900中被选取最可信节点次数最多的节点，利用算法确认结果的正确性，优选的算法是PBFT算法，PBFT算法是全网公司的常用算法，利用该算法能很好的确定一致性；
交易处理器600：所述的交易处理器600连接区块链网络900，处理交易数据后返回交易信息给区块锻造器700；
区块锻造器700：所述的区块锻造器700连接交易处理器600，接收交易处理器600的交易信息并将本时间周期处理的交易打入区块中，而后发给数据发送器400。
数据库处理器800：所述的数据库处理器800与区块链网络900连接，接受该区块交易结果并存储该笔交易。
所述的进程管理器，网络嗅探器，网络选择器，数据发送器，数据统计器，交易处理器，区块锻造器，数据库处理器顺序连接。具体的连接和使用方法是：进程管理器100与区块链网络900连接，启动区块链网络900中的各个节点，然后网络嗅觉器200通过区块链网络900获取并记录节点信息，网络选择器300连接网络嗅觉器，并从中选取可信节点，而后，将数据发送给数据发送器400，数据发送器和网络选择器300连接，数据发送器的功能就是将可信节点信息发送至区块链网络900中，而后，连接区块链网络900的数据统计器500统计可信节点，并利用PBFT算法选出被选中最多的可信节点，交易处理器600连接区块链网络900，交易处理器600来处理交易，而交易处理完要发给与交易处理器600连接的区块锻造器700，将其打入区块链中，最后数据处理器800与区块链网络900连接，存储交易数据，完成整个交易。，
为了检验交易的正确性，该***还包括数据校验器401，数据校验器401在数据发送器400和区块链网络900中间，负责检验交易区块的正确性，具体的检验方法是：首先校验区块头信息是否是最多节点打造的区块，如果不是，则说明该交易不合法或被篡改，舍弃该交易，如是就校验该区块内的交易是否计算错误，若计算错误，则舍弃该区块。
优选的，所述的区块链网络900包含数据接收器901，所述数据接收器901接收数据发送器400发送的数据。数据接收器901是区块链网络900中的关键，数据发送器400发送的数据都会经过数据接收器901，同时数据接收器901最后还会将处理好的区块发送给数据库处理器800。
本发明通过两步共识法，即将交易和达成共识分开，将耗时的步骤和计算交易业务本身进行分离，达成共识的速度可以慢，但业务处理的速度可以很快，即先商量后打块，由于一致性准则已经确认，那么后续处理交易将不再等待其它节点的同步而得到确认，从而极大提升业务处理速度，同时本发明通过DPOP算法选取可靠节点，通过PBFT算法确定节点的正确性，替代了以往比特币利用工作量证明的方法达成一致共识，大大的节约了计算资源，区块链网络900中的节点无需为了证明自己工作量能力而浪费计算资源。
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 (10)
1.一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，包括如下步骤：
(1)启动区块链节点，节点扫描整个区块链网络；
(2)从扫描到的区块链节点中采用算法选取可信节点；
(3)向区块链网络发送本节点选取的可信节点，同时接收其它节点选取的可信节点；
(4)统计全网被选取最多的节点，利用算法在全网确认最多节点的正确性；
(5)向该最多节点发送交易，最多节点处理交易后返回交易信息；
(6)最多节点将本时间周期处理的交易打入区块后广播到全部区块链网络中；
(7)区块链网络的其他节点接受该区块并存储该笔交易。
2.根据权利要求1所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，其特征在于，所述的步骤(2)中所采用的算法是DPOP算法。
3.根据权利要求1所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，其特征在于，所述的步骤(4)中所采用的算法是PBFT算法。
4.根据权利要求1所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，其特征在于，所述的步骤(6)后面，区块链网络的其他节点还会对该区块进行检验。
5.根据权利要求4所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的方法，其特征在于，所述检验方法是：校验区块头信息是否是最多节点打造的区块，然后校验该区块内的交易是否计算错误，若计算错误，则舍弃该区块。
6.一种去中心化环境下区块链达成一致性的***，包括：
进程管理器：所述的进程管理器与区块链网络连接，启动区块链网络中的各个节点；
网络嗅探器：所述的网络嗅探器与区块链网络连接，扫描区块链网络中各个节点信息；
网络选择器：所述的网络选择器与网络嗅探器连接，从网络嗅探器扫描到的区块链节点中采用算法选取可信节点；
数据发送器：所述的数据发送器连接着数据统计器、网络选择器和区块锻造器，负责从其他***接收数据，所述的数据发送器连接着区块链网络，将接收到的数据发送至区块链网络中；
数据统计器：所述的数据统计器连接区块链网络，并统计区块链网络中被选取最多的节点，利用算法确认结果的正确性；
交易处理器：所述的交易处理器连接区块链网络，处理交易数据后返回交易信息给区块锻造器；
区块锻造器：所述的区块锻造器连接交易处理器，接收交易处理器的交易信息并将本时间周期处理的交易打入区块中，而后发给数据发送器；
数据库处理器：所述的数据库处理器与区块链网络连接，接受该区块交易结果并存储该笔交易；
所述的进程管理器，网络嗅探器，网络选择器，数据发送器，数据统计器，交易处理器，区块锻造器，数据库处理器顺序连接。
7.根据权利要求6所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的***，其特征在于，该***还包括数据校验器。
8.根据权利要求7所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的***，其特征在于，所述的数据校验器在数据发送器和区块链网络中间，负责检验交易区块的正确性。
9.根据权利要求6所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的***，其特征在于，所述的区块链网络包含数据接收器，所述数据接收器接收数据发送器发送的数据。
10.根据权利要求6所述的一种去中心化环境下区块链达成一致性的***，其特征在于，所述的网络选择器选取可信节点采用的算法是通过DPOP算法，所述的数据统计器确认结果正确性采用的算法是PBFT算法。
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