CN110545261A - 一种应用于区块链网络中的共识算法 - Google Patents

一种应用于区块链网络中的共识算法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种应用于区块链网络中的共识算法，涉及区块链技术领域。本发明包括构建参与网络中所有角色的逻辑关系；使用广播技术将一个角色的信息快速传播给该网络中的其它角色；使用非对称签名验签技术，使每个角色都可以实时验证其他角色发过来的信息是否是合法有效的；将验证过的信息返回给发出消息的角色；消息的发起人将经过多数人验证过的消息写在主链上并再次广播；全网所有角色验证该主链消息，并加入到自己保存的主链上；全网同步主链数据，全网达成一致。本发明通过在系统单独的层次中运行DPOW共识算法实现标准接口与网络层进行交互，利用私钥公钥认证实现主链信息同步和认证，能够分散数据上链的难度，降低共识难度，节约资源。

Description

一种应用于区块链网络中的共识算法
技术领域
本发明属于区块链技术领域，特别是涉及一种应用于区块链网络中的共识算法。
背景技术
区块链是以比特币为代表的数字加密货币体系的核心支撑技术，可以金融、经济、科技甚至政治等领域带来深刻变革，它融合了分布式系统、密码学、博弈论等学科建立了一种新型的信任模型，共识机制作为区块链技术的核心，有着维护区块链系统稳定运行和节点相互信任的重要作用。
近年来随着区块链技术的火热，共识算法叫之前有了长足的进步，收钱通过分析区块链的核心技术引出共识机制的应用场景和要解决的问题，随后深入介绍了共识机制发展到目前为止代表性的算法并进行分析。
目前，区块链的共识算法一般采用PBFT算法及其改进算法，PBFT类算法能耗低，吞吐量较大，具有最终确定性，PBFT算法是第一个得到广泛应用的拜占庭容错算法，在PBFT算法中，至多可以容忍不超过系统全部节点数量的1/3的拜占庭节点，即如果有超过2/3的正常点，整个系统及可以正常工作；但PBFT类算法应用到区块链时，普遍存在以下问题：共识过程中，所有节点完全平等，没有关于可信度和可靠性的区分，所有节点的话语权没有差别，不符合真实场景；错误节点在共识阶段中作恶无法别其他节点发现和剔除，从而导致达成交易速度慢、确认难度高的问题。
因此，本发明采用DPOW算法提出了一种提高交易的去中心化的新的共识算法，能够有效解决上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种应用于区块链网络中的共识算法，通过在系统单独的层次中运行DPOW共识算法实现标准接口与网络层进行交互，在共识层设计完整的框架接口，利用私钥公钥认证实现主链信息同步和认证，解决了现有的数据上链困难、共识难度大和耗费资源的问题。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种应用于区块链网络中的共识算法，包括如下步骤：
步骤S1：构建参与网络中所有角色的逻辑关系；
步骤S2：使用广播技术，将一个角色的信息快速传播给该网络中的其它角色；
步骤S3：使用非对称签名验签技术，使每个角色都可以实时验证其他角色发过来的信息是否是合法有效的；
步骤S4：将验证过的信息返回给发出消息的角色；
步骤S5：消息的发起人将经过多数人验证过的消息写在主链上，并再次广播；
步骤S6：全网所有角色验证该主链消息，并加入到自己保存的主链上；
步骤S7：全网同步主链数据，全网达成一致。
优选地，所述步骤S1中，系统构建网络角色逻辑关系后，系统会将私钥对应的公钥提前下发给对应的网络角色，私钥对每个角色的识别码进行签名。
优选地，所述步骤S2中，当区块链网络中，有一个角色的节点私钥签名并发起的全网进行广播交易，相应于该交易；如果其他角色的接收到该交易，则进行合法性验证，如果不合法，则丢弃；如果合法，则将该交易私钥发至其他角色节点。
优选地，所述步骤S4中，每个角色节点收到其他角色发送的私钥时，均通过公钥验证识别码的签名是否正确，若正确，则直接向下级传递私钥；若失败，则丢弃。
优选地，所述步骤S5中，当全部角色验证通过后，消息发起的角色将交易信息、溯源信息用私钥加密后上传至主链，主链通过公钥解密保证确认，并二次广播向全网角色发出验证申请。
优选地，所述步骤S6中，消息发起人将消息发送到主链上时需要绑定自身专用的私钥，上传的信息包括：消息发起人代码、消息识别码和非对称签名信息构成。
优选地，所述步骤S7中，全网主链同步完毕，消息发起人的交易流转才能获得认可，若有一个角色或多个角色同步失败，则消息发起人交易流转失败。
本发明具有以下有益效果：
本发明通过在系统单独的层次中运行DPOW共识算法实现标准接口与网络层进行交互，在共识层设计完整的框架接口，方便对共识层进行扩展和升级，利用私钥公钥认证实现主链信息同步和认证，能够分散数据上链的难度，降低共识难度，节约资源。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种应用于区块链网络中的共识算法步骤图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本发明为一种应用于区块链网络中的共识算法，包括如下步骤：
步骤S1：构建参与网络中所有角色的逻辑关系；
步骤S2：使用广播技术，将一个角色的信息快速传播给该网络中的其它角色；
步骤S3：使用非对称签名验签技术，使每个角色都可以实时验证其他角色发过来的信息是否是合法有效的；
步骤S4：将验证过的信息返回给发出消息的角色；
步骤S5：消息的发起人将经过多数人验证过的消息写在主链上，并再次广播；
步骤S6：全网所有角色验证该主链消息，并加入到自己保存的主链上；
步骤S7：全网同步主链数据，全网达成一致。
其中，步骤S1中，系统构建网络角色逻辑关系后，系统会将私钥对应的公钥提前下发给对应的网络角色，私钥对每个角色的识别码进行签名。
其中，步骤S2中，当区块链网络中，有一个角色的节点私钥签名并发起的全网进行广播交易，相应于该交易；如果其他角色的接收到该交易，则进行合法性验证，如果不合法，则丢弃；如果合法，则将该交易私钥发至其他角色节点。
其中，步骤S4中，每个角色节点收到其他角色发送的私钥时，均通过公钥验证识别码的签名是否正确，若正确，则直接向下级传递私钥；若失败，则丢弃。
其中，步骤S5中，当全部角色验证通过后，消息发起的角色将交易信息、溯源信息用私钥加密后上传至主链，主链通过公钥解密保证确认，并二次广播向全网角色发出验证申请。
其中，步骤S6中，消息发起人将消息发送到主链上时需要绑定自身专用的私钥，上传的信息包括：消息发起人代码、消息识别码和非对称签名信息构成。
其中，步骤S7中，全网主链同步完毕，消息发起人的交易流转才能获得认可，若有一个角色或多个角色同步失败，则消息发起人交易流转失败；这么做一方面，这种方式提升了系统的安全性，让资产伪造在第一阶段就会被发现。另一方面，也可以极大的推广参与者所发布的内容。同时，DPOW算法实现了安全的快速交易确认,DPOW共识算法将使人们更愿意参与到去中心化体系的建设中，并从该过程中获取相应的奖励。
值得注意的是，上述系统实施例中，所包括的各个单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
另外，本领域普通技术人员可以理解实现上述各实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，相应的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (7)

1.一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1：构建参与网络中所有角色的逻辑关系；
步骤S2：使用广播技术，将一个角色的信息快速传播给该网络中的其它角色；
步骤S3：使用非对称签名验签技术，使每个角色都可以实时验证其他角色发过来的信息是否是合法有效的；
步骤S4：将验证过的信息返回给发出消息的角色；
步骤S5：消息的发起人将经过多数人验证过的消息写在主链上，并再次广播；
步骤S6：全网所有角色验证该主链消息，并加入到自己保存的主链上；
步骤S7：全网同步主链数据，全网达成一致。
2.根据权利要求1所述的一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，所述步骤S1中，系统构建网络角色逻辑关系后，系统会将私钥对应的公钥提前下发给对应的网络角色，私钥对每个角色的识别码进行签名。
3.根据权利要求1所述的一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，所述步骤S2中，当区块链网络中，有一个角色的节点私钥签名并发起的全网进行广播交易，相应于该交易；如果其他角色的接收到该交易，则进行合法性验证，如果不合法，则丢弃；如果合法，则将该交易私钥发至其他角色节点。
4.根据权利要求1所述的一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，所述步骤S4中，每个角色节点收到其他角色发送的私钥时，均通过公钥验证识别码的签名是否正确，若正确，则直接向下级传递私钥；若失败，则丢弃。
5.根据权利要求1所述的一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，所述步骤S5中，当全部角色验证通过后，消息发起的角色将交易信息、溯源信息用私钥加密后上传至主链，主链通过公钥解密保证确认，并二次广播向全网角色发出验证申请。
6.根据权利要求1所述的一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，所述步骤S6中，消息发起人将消息发送到主链上时需要绑定自身专用的私钥，上传的信息包括：消息发起人代码、消息识别码和非对称签名信息构成。
7.根据权利要求1所述的一种应用于区块链网络中的共识算法，其特征在于，所述步骤S7中，全网主链同步完毕，消息发起人的交易流转才能获得认可，若有一个角色或多个角色同步失败，则消息发起人交易流转失败。
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