CN109743173B - 区块链中出块节点确定方法、区块验证方法及区块链系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种区块链中出块节点确定方法、区块验证方法及区块链系统，所述出块节点确定方法包括：确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号；每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算出一个排名序号，该排名序号的候选出块节点为当前出块节点，并由所述当前出块节点根据所述上链信息产生区块。本发明通过投票从区块链中选择出可信度高的节点组，再采用一定的规则随机从节点组中选择出当前出块节点进行出块，当前出块节点的顺序不固定，不易被攻击，安全性高。

Description

区块链中出块节点确定方法、区块验证方法及区块链系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，更具体地，涉及一种区块链中出块节点确定方法、区块验证方法及区块链系统。

背景技术

在区块链中，传统比如EOS使用的DPOS算法是通过持币者投票从区块链的所有节点中选出一组候选出块节点，之后在一定时间内，当需要上链时，这组候选出块节点按照规定顺序轮流进行出块，即按照一定的顺序轮流产生区块，出块顺序确定后容易被恶意定位攻击，会给整个区块链带来安全性问题。

另外，当对产生的区块进行验证时，为了公平及安全，通常被选出的候选出块节点数量比较大。为了区块验证的准确性，传统DPOS算法要求所有候选出块节点均参与对产生的区块的验证，这样由于候选出块节点数量众多，导致区块验证效率降低。

发明内容

本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的区块链中出块节点确定方法、区块验证方法及区块链系统。

根据本发明的第一个方面，提供一种区块链中出块节点确定方法，包括：

S1，确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号；

S2，每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算出一个排名序号，该排名序号的候选出块节点为当前出块节点，并由所述当前出块节点根据所述上链信息产生区块。

本发明的有益效果为：通过投票从区块链中选择出可信度高的节点组，再采用一定的规则随机从节点组中选择出当前出块节点进行出块，当前出块节点的顺序不固定，不易被攻击，安全性高。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以作如下改进。

进一步的，所述步骤S2具体包括：

每间隔预设时间t，每一个候选出块节点根据t时间内待打包的上链信息计算出该上链信息对应的哈希值H，并计算N＝(H二进制的后16位)mod n+1，其中，N小于等于n，n为候选出块节点的数量；

排名序号为N的候选出块节点为当前出块节点；

由所述当前出块节点根据待打包的上链信息产生区块。

根据本发明的第二个方面，提供了一种区块链中区块验证方法，包括：

S1’，根据随机因子，当前出块节点计算出一组不重复的随机数，排名序号为所述随机数的候选出块节点为验证区块的节点，所述验证区块的节点形成区块验证节点组；

S2’，通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块进行验证，验证通过后，由当前出块节点将产生的区块广播至区块链的全网。

进一步的，所述步骤S1还包括：

将n个候选出块节点组成候选出块节点白名单，所述候选出块节点白名单中包括每一个候选出块节点的排名序号、节点公钥以及节点IP；

设置一随机区块验证节点数量x，所述x为区块验证的候选出块节点数量，其中，x≤n，且x为正整数。进一步的，所述步骤S1’具体包括：

将哈希值H的二进制的后16位作为随机因子，当前出块节点计算出x个小于n的不重复随机数，排名序号为随机数的候选出块节点为验证区块的节点。

进一步的，所述步骤S2’中通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块进行验证具体包括：

S21’,当区块验证节点组确定后，当前出块节点将产生的区块发送给所述区块验证节点组中的每一个验证节点，并接收每一个验证节点回传的区块验证通过的反馈信息；

S22’，若当前出块节点接收到区块验证节点组中超过2/3的验证节点的验证通过的反馈信息时，表明当前出块节点产生的区块验证成功。

进一步的，所述步骤S21’具体包括：

当区块验证节点组确定后，当前出块节点使用自身的节点私钥对产生的区块进行签名，将签名后的区块发送给所述区块验证节点组中的每一个验证节点；

接收每一个所述验证节点回传的区块验证通过的反馈信息，其中，所述反馈信息为每一个所述验证节点对区块验证通过后，使用本节点的节点公钥对当前出块节点签名后的区块再次签名后向当前出块节点发送的。

进一步的，所述步骤S2’中当前出块节点将产生的区块广播至区块链的全网具体包括：

当前出块节点将区块验证节点组中每一个验证节点对区块的签名连同区块再次签名后，广播至区块链全网的所有节点。

根据本发明的第三个方面，提供了一种区块链系统，包括：

第一确定模块，用于确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号；

第二确定模块，用于根据计算出的排名序号，将所述排名序号的候选出块节点确定为当前出块节点，其中，所述排名序号为每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算而来。

根据本发明的第四方面，提供了一种区块链系统，所述区块链包括当前出块节点；

所述当前出块节点，用于根据随机因子，当前出块节点计算出一组不重复的随机数，排名序号为所述随机数的候选出块节点为验证区块的节点，所述验证区块的节点形成区块验证节点组；还用于当通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块验证通过后，将产生的区块广播至区块链的全网。

附图说明

图1为本发明一个实施例的区块链中出块节点确定方法流程图；

图2为本发明一个实施例的区块链中区块验证方法流程图；

图3为本发明另一个实施例的区块验证流程图；

图4为本发明一个实施例的区块链系统连接框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

参见图1，提供了一种区块链中出块节点确定方法，该方法通过投票选出区块链中可信度高的候选节点组，然后采用一定的规则从候选节点组中随机选择一个节点作为当前出块节点，选择出的当前出块节点是不固定的，有利于提高整个区块链的安全性。

该区块链中出块节点确定方法包括：S1，确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号；S2，每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算出一个排名序号，该排名序号的候选出块节点为当前出块节点，并由所述当前出块节点根据所述上链信息产生区块。

在本实施例中，持币者或者拥有区块链数字资产的用户对区块链中所有节点进行投票，排名越靠前，表示用户对该节点越信任。根据票数的排名选择出排名靠前的n个候选出块节点，组成候选节点组，并记录每一个候选出块节点在候选节点组中的排名序号。

在确定具体的当前出块节点时，候选节点组中每一个候选出块节点根据上链信息，按照一定的规则计算出一小于等于n的数字N，那么候选节点组中序号为N的候选出块节点即为当前出块节点。确定出当前出块节点后，由当前出块节点根据上链信息产生区块，来存储上链信息。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2具体包括：每间隔预设时间t，每一个候选出块节点根据t时间内待打包的上链信息计算出该上链信息对应的哈希值H，并计算N＝(H二进制的后16位)mod n+1，其中，N小于等于n，n为候选出块节点的数量；排名序号为N的候选出块节点为当前出块节点；由当前出块节点根据待打包的上链信息产生区块。

具体的，从候选节点组中确定当前出块节点的具体方法为，每间隔时间t，候选节点组中的每一个候选出块节点会根据t时间段内待打包的上链信息，计算出该上链信息的哈希值H，并计算出N＝(H二进制的后16位)mod n+1，这样计算出来的N值小于等于n。每一个候选出块节点均计算出相同的N值，如果当前候选出块节点在候选节点组中排名序号正好为N，则该候选出块节点为当前出块节点，该当前出块节点根据上链信息产生区块。

本实施例按照一定的规则从候选节点组中选择出当前出块节点，在不同的时间段，上链信息是不同的，那么计算出来的N值也是不同的，则在不同的时间段选择出来的当前出块节点时随机的，并不像传统方法中按照固定的轮流顺序选择当前出块节点，这样确定当前出块节点的随机不确定性不易被攻击，提高了整个区块链的安全性。

参见图2，提供了本发明一个实施例的区块链中区块验证方法，包括：S1’，根据随机因子，当前出块节点计算出一组不重复的随机数，排名序号为所述随机数的候选出块节点为验证区块的节点，所述验证区块的节点形成区块验证节点组；S2’，通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块进行验证，验证通过后，由当前出块节点将产生的区块广播至区块链的全网。

通过上述各实施例从候选节点组中确定了当前出块节点，由当前出块节点产生区块，需要对产生的区块的有效性进行验证。本实施例采用一定的规则从候选节点组中选择一部分候选出块节点对当前出块节点产生的区块进行验证。具体为，当前出块节点根据一随机因子，计算出一组不重复的随机数，候选节点组中排名序号为随机数的候选出块节点即为选择出的一组验证区块有效性的验证节点，这一组验证节点组成区块验证节点组。通过区块验证节点组中的每一个候选出块节点对区块进行验证，当对区块验证通过后，当前出块节点将产生的区块广播至区块链全网的所有节点中。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S1还包括：将n个候选出块节点组成候选出块节点白名单，所述候选出块节点白名单中包括每一个候选出块节点的排名序号、节点公钥以及节点IP；设置一随机区块验证节点数量x，所述x为区块验证的候选出块节点数量，其中，x≤n，且x为正整数。

在前述实施例中，当通过投票选择出n个候选出块节点时，区块链运营方将n个候选出块节点组成候选出块节点白名单，候选出块节点白名单中记录有每一个候选出块节点在候选节点组中的排名序号、节点公钥和IP，并且设置一个随机校验组节点数量x，即从候选节点组中选择出x个候选出块节点对当前出块节点产生的区块进行验证。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤S1’具体包括：将哈希值H的二进制的后16位作为随机因子，当前出块节点计算出x个小于n的不重复随机数，排名序号为随机数的候选出块节点为验证区块的节点。

具体从候选节点组中选择出x个候选出块节点的方法为，当前出块节点确定一个随机因子，计算出x个小于n的不重复随机数，候选节点组中排名序号为随机数的候选出块节点即为选择出的验证区块的节点，这些验证区块的节点组成区块验证节点组。

在本发明的一个实施例中，参见图3，所述步骤S2’中通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块进行验证具体包括：S21’,当区块验证节点组确定后，当前出块节点将产生的区块发送给所述区块验证节点组中的每一个验证节点，并接收每一个验证节点回传的区块验证通过的反馈信息；S22’，若当前出块节点接收到区块验证节点组中超过2/3的验证节点的验证通过的反馈信息时，表明当前出块节点产生的区块验证成功。

在本发明的另一个实施例中，所述步骤S21’具体包括：当区块验证节点组确定后，当前出块节点使用自身的节点私钥对产生的区块进行签名，将签名后的区块发送给所述区块验证节点组中的每一个验证节点；接收每一个所述验证节点回传的区块验证通过的反馈信息，其中，所述反馈信息为每一个所述验证节点对区块验证通过后，使用本节点的节点公钥对当前出块节点签名后的区块再次签名后向当前出块节点发送的。

区块验证节点组对区块进行验证的具体过程为，区块验证节点组确定后，当前出块节点产生区块后，使用自身的节点私钥对产生的区块进行签名，并将签名后的区块发送给区块验证节点中的每一个节点，每一个节点对区块进行验证存储，当节点对区块验证通过后，使用本节点的节点公钥对当前出块节点签名后的区块再次进行签名，并将签名后的区块反馈给当前出块节点。如果当前出块节点接收到区块验证节点组中超过2/3的节点的反馈时，表示区块验证成功。

在本发明的一个实施例中，所述步骤S2’中当前出块节点将产生的区块广播至区块链的全网具体包括：当前出块节点将区块验证节点组中每一个节点对区块的签名连同区块再次签名后，广播至区块链全网的所有节点。

参见图4，提供了一种区块链系统，包括第一确定模块21和第二确定模块22。

第一确定模块21，用于确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号。

第二确定模块22，用于根据计算出的排名序号，将所述排名序号的候选出块节点确定为当前出块节点，其中，所述排名序号为每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算而来。

在本发明的另一个实施例中，同样也提供了一种区块链系统，区块链系统包括从区块链的所有节点中选择出来的当前出块节点，该当前出块节点，用于根据随机因子，计算出一组不重复的随机数，排名序号为所述随机数的候选出块节点为验证区块的节点，所述验证区块的节点形成区块验证节点组；还用于当通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块验证通过后，将产生的区块广播至区块链的全网。

本发明提供的一种区块链中出块节点确定方法、区块验证方法及区块链系统，通过投票从区块链中选择出可信度高的候选节点组，再采用一定的规则随机从候选节点组中选择出当前出块节点进行出块，相比传统的多个候选节点按照一定的顺序轮流进行出块，当前出块节点的顺序不固定，不易被攻击，安全性高；另外，在对当前出块节点产生的区块进行验证时，同样采用一定的规则从候选节点组中随机选择出多个节点对区块进行验证，而不是所有的候选节点均参与区块的验证，提高了对区块验证的效率。

最后，本申请的方法仅为较佳的实施方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种区块链中出块节点确定方法，其特征在于，包括：

S1，确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号；

S2，每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算出一个排名序号，该排名序号的候选出块节点为当前出块节点，并由所述当前出块节点根据所述上链信息产生区块；

所述步骤S2具体包括：

每间隔预设时间t，每一个候选出块节点根据t时间内待打包的上链信息计算出该上链信息对应的哈希值H，并计算N＝(H二进制的后16位)mod n+1，其中，N小于等于n，n为候选出块节点的数量；

排名序号为N的候选出块节点为当前出块节点；

由所述当前出块节点根据待打包的上链信息产生区块。

2.一种区块链中区块验证方法，其基于权利要求1所述的区块链中出块节点确定方法，其特征在于，包括：

S1’，根据随机因子，当前出块节点计算出一组不重复的随机数，排名序号为所述随机数的候选出块节点为验证区块的节点，所述验证区块的节点形成区块验证节点组；

S2’，通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块进行验证，验证通过后，由当前出块节点将产生的区块广播至区块链的全网。

3.根据权利要求2所述的区块链中区块验证方法，其特征在于，所述步骤S1还包括：

将n个候选出块节点组成候选出块节点白名单，所述候选出块节点白名单中包括每一个候选出块节点的排名序号、节点公钥以及节点IP；

设置一随机区块验证节点数量x，所述x为区块验证的候选出块节点数量，其中，x≤n，且x为正整数。

4.根据权利要求3所述的区块链中区块验证方法，其特征在于，所述步骤S1’具体包括：

将哈希值H的二进制的后16位作为随机因子，当前出块节点计算出x个小于n的不重复随机数，排名序号为随机数的候选出块节点为验证区块的节点。

5.根据权利要求3所述的区块链中区块验证方法，其特征在于，所述步骤S2’中通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块进行验证具体包括：

S21’,当区块验证节点组确定后，当前出块节点将产生的区块发送给所述区块验证节点组中的每一个验证节点，并接收每一个验证节点回传的区块验证通过的反馈信息；

S22’，若当前出块节点接收到区块验证节点组中超过2/3的验证节点的验证通过的反馈信息时，表明当前出块节点产生的区块验证成功。

6.根据权利要求5所述的区块链中区块验证方法，其特征在于，所述步骤S21’具体包括：

当区块验证节点组确定后，当前出块节点使用自身的节点私钥对产生的区块进行签名，将签名后的区块发送给所述区块验证节点组中的每一个验证节点；

接收每一个所述验证节点回传的区块验证通过的反馈信息，其中，所述反馈信息为每一个所述验证节点对区块验证通过后，使用本节点的节点公钥对当前出块节点签名后的区块再次签名后向当前出块节点发送的。

7.根据权利要求6所述的区块链中区块验证方法，其特征在于，所述步骤S2’中当前出块节点将产生的区块广播至区块链的全网具体包括：

当前出块节点将区块验证节点组中每一个验证节点对区块的签名连同区块再次签名后，广播至区块链全网的所有节点。

8.一种区块链系统，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定区块链中投票票数排名靠前的多个节点作为候选出块节点，并记录每一个候选出块节点的排名序号；

第二确定模块，用于根据计算出的排名序号，将所述排名序号的候选出块节点确定为当前出块节点，其中，所述排名序号为每一个候选出块节点根据上链信息，按照第一预设规则计算而来；

所述第二确定模块，具体用于：

每间隔预设时间t，每一个候选出块节点根据t时间内待打包的上链信息计算出该上链信息对应的哈希值H，并计算N＝(H二进制的后16位)mod n+1，其中，N小于等于n，n为候选出块节点的数量；

排名序号为N的候选出块节点为当前出块节点；

由所述当前出块节点根据待打包的上链信息产生区块。

9.一种区块链系统，其特征在于，所述区块链包括基于权利要求8中的第二确定模块确定的当前出块节点；

所述当前出块节点，用于根据随机因子，当前出块节点计算出一组不重复的随机数，排名序号为所述随机数的候选出块节点为验证区块的节点，所述验证区块的节点形成区块验证节点组；还用于当通过所述区块验证节点组对当前出块节点产生的区块验证通过后，将产生的区块广播至区块链的全网。

Images