CN112600866A - 一种简明高效的串联服务工作量证明的方案 - Google Patents

一种简明高效的串联服务工作量证明的方案 Download PDF

Info

Publication number
CN112600866A
CN112600866A CN201910946110.XA CN201910946110A CN112600866A CN 112600866 A CN112600866 A CN 112600866A CN 201910946110 A CN201910946110 A CN 201910946110A CN 112600866 A CN112600866 A CN 112600866A
Authority
CN
China
Prior art keywords
node
nodes
consensus
service
proposal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910946110.XA
Other languages
English (en)
Inventor
陈小虎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to CN201910946110.XA priority Critical patent/CN112600866A/zh
Publication of CN112600866A publication Critical patent/CN112600866A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L67/00—Network arrangements or protocols for supporting network services or applications
    • H04L67/01—Protocols
    • H04L67/10—Protocols in which an application is distributed across nodes in the network
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q40/00—Finance; Insurance; Tax strategies; Processing of corporate or income taxes
    • G06Q40/04—Trading; Exchange, e.g. stocks, commodities, derivatives or currency exchange
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/32—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials
    • H04L9/3247—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols including means for verifying the identity or authority of a user of the system or for message authentication, e.g. authorization, entity authentication, data integrity or data verification, non-repudiation, key authentication or verification of credentials involving digital signatures
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L9/00—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols
    • H04L9/50—Cryptographic mechanisms or cryptographic arrangements for secret or secure communications; Network security protocols using hash chains, e.g. blockchains or hash trees

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Accounting & Taxation (AREA)
  • Finance (AREA)
  • Computer Security & Cryptography (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Economics (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Technology Law (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Development Economics (AREA)
  • Management, Administration, Business Operations System, And Electronic Commerce (AREA)

Abstract

本发明提出一种简明高效的串联服务工作量证明的方案，在支持海量节点、非许可准入的条件下，实现低耗能的工作量证明。本发明采用可提供服务的共识节点，通过选择特定的目标服务节点，通过相互之间提供服务，使得串联的服务请求能够满足定义的要求的工作量证明，加上创新的激励系统，最终实现可扩展的去中心化的网络共识。

Description

一种简明高效的串联服务工作量证明的方案
技术领域
本发明涉及去中心化的系统包括区块链和其他分布式系统，具体来说是可扩展的串联服务工作量证明方法。
背景技术
对于有大量节点的去中心化系统，通常采用工作量证明的方式（POW）来实现共识。具体过程是，每个参与的节点通过解决一个运算量比较大的数学题目，通常是以暴力破解的方式，获得符合需求的结果。第一个获得结果的节点向网络递交这个结果，以及对去中心化系统更新的提案。其他节点在验证运算结果的有效性后，接受这个提案并更新本地的系统状态，从而实现去中心化系统的全局一致性。比特币就是利用这个工作量证明的共识方式。
发明内容
本发明由以下几部分组成：
一种简明高效的串联服务工作量证明的方案，包括：
提供服务的多个有效网络节点的集合A；
所述节点集合A中的某个节点m从所述节点集合A中选取多个服务对象作为目标服务节点集合B；
对于某个提案，节点m计算所述提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，从中筛选获得优选的结果对应的节点b， 节点b属于集合B；
节点m获得节点b服务后的签名标识；
根据定义的串联级数，重复0次或多次以下步骤：以所述签名标识或者签名标识派生的信息作为新提案，节点m计算所述新提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，获得优选的结果对应的节点b1， 节点b1属于集合B；节点m获得节点b1服务后的签名标识；
达到定义的串联级数后，每级的签名标识集合即为工作量证明。
一种简明高效的串联服务工作量证明的方案，包括：
提供服务的多个有效网络节点的集合A；
所述节点集合A中的某个节点m从所述节点集合A中选取多个服务对象作为目标服务节点集合B；
对于某个提案，节点m计算所述提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，从中筛选获得优选的结果对应的节点b， 节点b属于集合B；
节点m获得节点b服务后的签名标识；
根据定义的串联级数，重复0次或多次以下步骤：以所述签名标识或者签名标识派生的信息作为新提案，由节点b计算所述新提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，获得优选的结果对应的节点b1， 节点b1属于集合B；节点b获得节点b1服务后的签名标识并返回给节点m；
达到定义的串联级数后，每级的签名标识集合即为工作量证明。
根据权利要求1，2所述的工作量证明，其特征是：
所述工作量证明与定义的要求进行比较，如果满足，工作量证明符合要求；
如果不满足，增加所述的串联级数，直至工作量证明符合定义的要求。
一种去中心化的奖励系统，其特征是：
递交多个服务节点返回的签名标识集合构成的工作量证明，在伴随的共识提案中包括奖励方案：
工作量证明的递交节点获得定义的奖励数额；
提供服务的每个服务节点获得定义的奖励数额。
一种去中心化的共识方案，其特征是：
参与共识的多个共识节点；
实用上述权利要求1，2任一工作量证明方法；
使用上述权利要求4的奖励系统；
网络节点获得符合要求的工作量证明后，依据所述奖励系统分配奖励，将工作量证明、奖励分配、可以但不限于网络中的其他交易合并成共识提案，递交到网络中，其他节点验证并接受后达成共识结果。
根据权利要求1，2所述的目标服务节点集合B的选取过程，其特征在于，
选取的过程根据权利要求5中所述的共识结果派生的随机数从网络节点集合A中随机产生。
根据权利要求1，2所述的提供服务的网络节点集合A，其特征是：
在共识运行一定阶段以后，网络节点集合可以包括从当前共识状态向前追溯某个范围内的所有递交共识结果的节点、从当前共识状态向前追溯某个范围内的所有提供服务的节点的集合。
根据权利要求1，2所述的提供服务的网络节点集合A，其特征是：
新的节点可以在递交定义的系统支持的通证之后选择自由加入所述节点集合A。
根据权利要求1，2所述的提供服务的网络节点集合A，其特征是：
某个节点如果从当前共识状态向前追溯某个范围内，没有递交共识结果，或者没有为其他共识结果提供服务，所述节点将被从网络节点集合A中移除。
根据权利要求1，2所述参与共识的节点，其特征是:
网络接口；存储器；和耦合网络接口和存储器的处理器；
处理器配置为：
通过网络接口接收多个交易；处理每个交易获得结果，将交易结果合并成提案；
从服务目标服务节点集合B中获得优选节点；
从优选节点获得服务后的签名标识；
递交提案与验证标识至其他共识节点；
从其他共识节点接受提案与验证标识；
验证该提案与验证标识符合预定要求；
接受该提案，并更新本地状态。
附图说明
附图1中显示的是共识节点实现工作量证明的一个实例过程。102是所有有效共识节点的集合，共识节点101，103，107，111都是其中的一个节点。共识节点对应一个目标服务节点集合104。目标服务节点集合104是有效共识节点集合的子集。实现工作量证明的过程是从节点101查询目标服务节点集合104中的每个节点，计算提案与每个节点的相关函数，筛选获得优选结果对应的优选节点107，节点101向优选节点107发起服务查询105，优选节点107对服务请求回复签名106. 随后，节点101获得签名并派生出新提案。节点101可以继续以上步骤获得串联第二级的优选节点111的签名，或者，节点101通过第一级的优选节点107，由节点107向第二级的优选节点111发起服务请求。最终由第二级的优选节点111返回对新提案的签名。根据定义的串联级数，每级的签名标识集合{106，110}即为工作量证明。
具体实施形式
工作量证明共识方式（POW）支持大量的、无准入许可的网络。但是，POW需要消耗大量的算力，也就是需要消耗大量的电力。目前比特币网络的总耗电量已经超过一个中等国家的耗电量。并且，这个耗电量还在持续地增长中。
本发明是一个快速的、可扩展的工作量证明方法，加上一个去中心化的激励系统，由此衍生一个可扩展的去中心化的共识方案。
参与共识的每个节点是互联网的一个节点，并对外提供服务。服务的内容可以包括但不限于：开放一个TCP/IP端口，接受其他节点的请求然后进行签名，并将签名结果返回给对方节点。
有效的网络节点集合可以包括以下几部分：初始化时期指定的多个节点；在共识运行一定阶段以后，从当前共识状态向前追溯某个范围内的所有递交共识结果的节点、从当前共识状态向前追溯某个范围内的所有提供服务的节点的集合；递交定义的系统支持的通证之后选择自由加入的新节点。
有效的网络节点集合可以去除以下节点：从当前共识状态向前追溯某个范围内，没有递交共识结果，或者没有为其他共识结果提供服务的节点。
每个节点可以获得一个目标服务节点集合。所述目标服务节点集合是有效网络节点集合的子集。目标服务节点集合选取的过程可以从当前共识结果派生随机数，然后从有效网络节点集合中随机产生。
由此我们可以构建一种简明高效的串联服务工作量证明的方案，包括：
提供服务的多个有效网络节点的集合A；
某个节点m对应的目标服务节点集合B；
对于某个提案，节点m计算所述提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，从中筛选获得优选的结果对应的节点b， 节点b属于集合B；
节点m获得节点b服务后的签名标识；
根据定义的串联级数，重复0次或多次以下步骤：以所述签名标识或者签名标识派生的标识作为新提案，节点m计算所述新提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，获得优选的结果对应的节点b1， 节点b1属于集合B；节点m获得节点b1的签名标识；
达到定义的串联级数后，每级的签名标识集合即为工作量证明。
此外，可以构建另一种类似的简明高效的串联服务工作量证明的方案，包括：
提供服务的多个有效网络节点的集合A；
某个节点m对应的目标服务节点集合B；
对于某个提案，节点m计算所述提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，从中筛选获得优选的结果对应的节点b， 节点b属于集合B；
节点m获得节点b服务后的签名标识；
根据定义的串联级数，重复0次或多次以下步骤：以所述签名标识或者签名标识派生的标识作为新提案，由节点b计算所述新提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，获得优选的结果对应的节点b1， 节点b1属于集合B；节点b获得节点b1的签名标识并返回给节点m；
达到定义的串联级数后，每级的签名标识集合即为工作量证明。
获得上述的工作量证明后，所述工作量证明与定义的要求进行比较，如果满足，工作量证明符合要求；如果不满足，增加所述的串联级数，直至工作量证明符合定义的要求。
同时，系统实现一种去中心化的奖励系统，其特征是：
递交多个服务节点返回的签名标识集合构成的工作量证明后，在伴随的共识提案中包括奖励方案：
工作量证明的递交节点获得定义的奖励数额；
提供服务的每个节点获得定义的奖励数额。
由此可以实现一种去中心化的共识方案，其特征是：
参与共识的多个共识节点；
采用上述工作量证明方法；
使用上述奖励系统；
网络节点获得符合要求的工作量证明后，依据所述奖励系统分配奖励，将工作量证明、奖励分配、可以但不限于网络中的其他交易合并成共识提案，递交到网络中，其他节点验证并接受后达成共识结果。
本发明的优点是不需要消耗运算资源来实现符合要求的工作量证明，使得最终共识的达成不依赖于能源的大量消耗。同时，本发明可以容纳海量的有效网络节点，因为发起提案的节点只需要在获得符合要求的工作量证明后递交一次到网络中，不需要节点之间的相互确认，从而大大减少网络中的通讯量。

Claims (10)

1.一种简明高效的串联服务工作量证明的方案，包括：
提供服务的多个有效网络节点的集合A；
所述节点集合A中的某个节点m从所述节点集合A中选取多个服务对象作为目标服务节点集合B；
对于某个提案，节点m计算所述提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，从中筛选获得优选的结果对应的节点b， 节点b属于集合B；
节点m获得节点b服务后的签名标识；
根据定义的串联级数，重复0次或多次以下步骤：以所述签名标识或者签名标识派生的信息作为新提案，节点m计算所述新提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，获得优选的结果对应的节点b1， 节点b1属于集合B；节点m获得节点b1服务后的签名标识；
达到定义的串联级数后，每级的签名标识集合即为工作量证明。
2.一种简明高效的串联服务工作量证明的方案，包括：
提供服务的多个有效网络节点的集合A；
所述节点集合A中的某个节点m从所述节点集合A中选取多个服务对象作为目标服务节点集合B；
对于某个提案，节点m计算所述提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，从中筛选获得优选的结果对应的节点b， 节点b属于集合B；
节点m获得节点b服务后的签名标识；
根据定义的串联级数，重复0次或多次以下步骤：以所述签名标识或者签名标识派生的信息作为新提案，由节点b计算所述新提案与所述目标服务节点集合B中所有节点的相关函数，获得优选的结果对应的节点b1， 节点b1属于集合B；节点b获得节点b1服务后的签名标识并返回给节点m；
达到定义的串联级数后，每级的签名标识集合即为工作量证明。
3.根据权利要求1，2所述的工作量证明，其特征是：
所述工作量证明与定义的要求进行比较，如果满足，工作量证明符合要求；
如果不满足，增加所述的串联级数，直至工作量证明符合定义的要求。
4.一种去中心化的奖励系统，其特征是：
递交多个服务节点返回的签名标识集合构成的工作量证明，在伴随的共识提案中包括奖励方案：
工作量证明的递交节点获得定义的奖励数额；
提供服务的每个服务节点获得定义的奖励数额。
5.一种去中心化的共识方案，其特征是：
参与共识的多个共识节点；
实用上述权利要求1，2任一工作量证明方法；
使用上述权利要求4的奖励系统；
网络节点获得符合要求的工作量证明后，依据所述奖励系统分配奖励，将工作量证明、奖励分配、可以但不限于网络中的其他交易合并成共识提案，递交到网络中，其他节点验证并接受后达成共识结果。
6.根据权利要求1，2所述的目标服务节点集合B的选取过程，其特征在于，
选取的过程根据权利要求5中所述的共识结果派生的随机数从网络节点集合A中随机产生。
7.根据权利要求1，2所述的提供服务的网络节点集合A，其特征是：
在共识运行一定阶段以后，网络节点集合可以包括从当前共识状态向前追溯某个范围内的所有递交共识结果的节点、从当前共识状态向前追溯某个范围内的所有提供服务的节点的集合。
8.根据权利要求1，2所述的提供服务的网络节点集合A，其特征是：
新的节点可以在递交定义的系统支持的通证之后选择自由加入所述节点集合A。
9.根据权利要求1，2所述的提供服务的网络节点集合A，其特征是：
某个节点如果从当前共识状态向前追溯某个范围内，没有递交共识结果，或者没有为其他共识结果提供服务，所述节点将被从网络节点集合A中移除。
10.根据权利要求1，2所述参与共识的节点，其特征是:
网络接口；存储器；和耦合网络接口和存储器的处理器；
处理器配置为：
通过网络接口接收多个交易；处理每个交易获得结果，将交易结果合并成提案；
从服务目标服务节点集合B中获得优选节点；
从优选节点获得服务后的签名标识；
递交提案与验证标识至其他共识节点；
从其他共识节点接受提案与验证标识；
验证该提案与验证标识符合预定要求；
接受该提案，并更新本地状态。
CN201910946110.XA 2019-10-02 2019-10-02 一种简明高效的串联服务工作量证明的方案 Pending CN112600866A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910946110.XA CN112600866A (zh) 2019-10-02 2019-10-02 一种简明高效的串联服务工作量证明的方案

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910946110.XA CN112600866A (zh) 2019-10-02 2019-10-02 一种简明高效的串联服务工作量证明的方案

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112600866A true CN112600866A (zh) 2021-04-02

Family

ID=75180230

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910946110.XA Pending CN112600866A (zh) 2019-10-02 2019-10-02 一种简明高效的串联服务工作量证明的方案

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112600866A (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106789908A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 江苏通付盾科技有限公司 区块链中区块共识建立方法及系统
CN107864198A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种基于深度学习训练任务的区块链共识方法
CN109427012A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 汇链丰(北京)科技有限公司 一种基于区块链的交易和验证方法
CN110169015A (zh) * 2018-12-13 2019-08-23 阿里巴巴集团控股有限公司 在分布式系统中的网络节点之间达成共识
US20190268142A1 (en) * 2018-02-27 2019-08-29 Mydream Interactive Systems and methods for blockchains with serial proof of work

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106789908A (zh) * 2016-11-23 2017-05-31 江苏通付盾科技有限公司 区块链中区块共识建立方法及系统
CN109427012A (zh) * 2017-08-22 2019-03-05 汇链丰(北京)科技有限公司 一种基于区块链的交易和验证方法
CN107864198A (zh) * 2017-11-07 2018-03-30 济南浪潮高新科技投资发展有限公司 一种基于深度学习训练任务的区块链共识方法
US20190268142A1 (en) * 2018-02-27 2019-08-29 Mydream Interactive Systems and methods for blockchains with serial proof of work
CN110169015A (zh) * 2018-12-13 2019-08-23 阿里巴巴集团控股有限公司 在分布式系统中的网络节点之间达成共识

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
杜江天;: "区块链工作量证明机制中的哈希算法探讨", 电脑编程技巧与维护, no. 04, pages 42 - 44 *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108769230B (zh) 交易数据存储方法、装置、服务器及存储介质
CN109040279B (zh) 区块链网络组网方法、装置、设备及可读存储介质
CN106682825A (zh) 一种基于区块链的社会物联网信用评估系统和评估方法
CN109936509B (zh) 一种基于多元身份的设备群组认证方法及系统
EP3763078A1 (en) Methods of electing leader nodes in a blockchain network using a role-based consensus protocol
US20220038280A1 (en) Technique for computing a block in a blockchain network
CN114391241A (zh) 具有可调整法定数量的区块链分片
CN112187866B (zh) 一种基于共享存储的新型区块链共识方法
JP7332672B2 (ja) グループサービス実現方法、装置、機器および記憶媒体
KR20200081533A (ko) 사물 인터넷 환경을 위한 동적 블라인드 투표기반의 블록체인 합의방법
CN105187218A (zh) 一种多核心基础设施的数字化记录签名、验证方法
CN110990790B (zh) 一种数据处理方法及设备
CN112910661B (zh) 适用于电子签约的区块链共识方法、装置、设备及介质
CN110910110A (zh) 一种数据处理方法、装置及计算机存储介质
CN108173658B (zh) 一种区块链一致性维护方法及装置
ZA202105797B (en) Computer implemented system and method for determining or verifying location
CN114077637B (zh) 分片区块链实现方法
Xu et al. MWPoW: multiple Winners Proof of Work Protocol, a decentralisation strengthened fast-confirm blockchain protocol
CN112600866A (zh) 一种简明高效的串联服务工作量证明的方案
CN112383381B (zh) 适应万物互联的编码方法、装置和电子设备
Solat et al. Parallel Committees: High-Performance, Scalable, Secure and Fault-Tolerant Data Replication Using a Novel Sharding Technique
WO2021185905A1 (en) Apparatus and method to produce notarized append-only memory
CN112448817A (zh) 一种去中心化的共识方案
US20220121423A1 (en) Method and device for generating a pseudo-random number sequence
CN115499437B (zh) 一种分布式边缘协作中的轻量级群认证系统的认证方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210402