CN110570231A - 区块奖励延迟发放方法、装置和存储介质 - Google Patents

区块奖励延迟发放方法、装置和存储介质 Download PDF

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CN110570231A CN201910712505.3A CN201910712505A CN110570231A CN 110570231 A CN110570231 A CN 110570231A CN 201910712505 A CN201910712505 A CN 201910712505A CN 110570231 A CN110570231 A CN 110570231A
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Abstract

本发明公开了一种区块奖励延迟发放方法、装置和存储介质。本方法在新区块添加到区块链上时并不会马上给矿工发放区块奖励，而是先比较新区块中的交易数量初步判定是否为可疑区块，从而预测分析矿工是否存在偷懒行为，对这种可疑区块则根据后续产生区块以及之前已有区块中的交易数量的比较情况，来对其区块奖励进行调整，通过这种延时发放奖励和奖励额度的调整策略激励矿工打包尽量多的交易到区块中，减少矿工打包区块的不良动机和不诚实的行为发生，减少空区块的产生，维护系统健康运行。

Description

区块奖励延迟发放方法、装置和存储介质
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种区块奖励延迟发放方法、装置和存储介质。
背景技术
区块链系统是一个依靠所有节点共同维护的去中心化分布式系统，所有信息都存储在区块链中，系统的安全性与参与记账的节点数量成正比，因此，要维持区块链系统的健康运行就需要大量的节点参与记账，参与记账的节点称为矿工。但是参与记账需要耗费计算资源和电力，因此比特币创立者中本聪创造了比特币激励机制——给获得记账权的矿工给予比特币奖励，即区块奖励，以此激励节点参与记账。除了区块奖励外，转账者还需要支付手续费给获得记账权的矿工，同时为了争夺记账权，出现了矿池、矿机等。
在目前奖励激励机制中，区块奖励是定额的，即不管矿工在区块中打包了多少交易，即使矿工没有打包任何交易，只要获得记账权将区块添加到区块链上就能获得这笔区块奖励，这就造成了一些自私的矿工，为了获得定额的区块奖励，选择在付出比别人更少的工作量和资源投资的情况下，打包空区块或者打包只包含少量交易的区块，影响系统的安全性和运行稳定性。
发明内容
为减少空区块和交易数量少的区块产生，激励矿工在区块中打包尽量多的交易，第一方面，提供一种区块奖励延迟发放方法，包括步骤：
S100、设定阈值A、阈值B和阈值C；
S200、判断新区块中打包的交易数量是否大于所述阈值A，若是，转到步骤S600，否则将该新区块判定为可疑区块，暂不发放区块奖励，转到步骤S300；
S300、统计所述新区块前面第1个至第N个已有区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述已有区块认定为第一激增区块，根据所述第一激增区块的数量，确定第一奖励调整变量M0，且M0小于系统定额的区块奖励数量M；
S400、统计所述新区块后面新增的第1个至第N个后续区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述后续区块认定为第二激增区块，根据所述第二激增区块的数量，确定第二奖励调整变量M1，且M1小于(M–M0)的值；
S500、统计步骤S400中所述第1个至第N个后续区块内含有的、在所述新区块产生时间内发生的交易数量，根据该交易数量的总和是否大于所述阈值C，确定第三奖励调整变量M2，且M2不大于(M–M0–M1)的值；
S600、发放区块奖励，若所述新区块未被判定为可疑区块，则区块奖励为系统定额的区块奖励数量M，否则，区块奖励为(M–M0–M1–M2)的值。
优选的，所述阈值A取值为系统中打包交易数量最少的已有正常区块的交易数量。
优选的，所述阈值B为所述新区块交易数量的若干倍。
优选的，所述阈值C不大于所述新区块交易数量的一半。
优选的，步骤S300中，若所述第一激增区块的数量为N，则M0为0.2M；若所述第一激增区块的数量为0，则M0为0；若所述第一激增区块的数量＜N，则M0为0.1M。
优选的，步骤S400中，若所述第二激增区块的数量为N，则M1为0.2M；若所述第二激增区块的数量为0，则M1为0；若所述第二激增区块的数量＜N，则M1为0.1M。
优选的，步骤S500中，若统计的交易数量的总和大于所述阈值C，则M2为0.5M，否则M2为0。
第二方面，提供一种区块奖励延迟发放装置，包括：
参数设置单元：用于设定阈值A、阈值B和阈值C；
可疑区块判定单元：用于判断新区块中打包的交易数量是否大于所述阈值A，若是，则将新区块信息发送至区块奖励发放单元，否则将该新区块判定为可疑区块，将新区块信息发送至第一区块奖励调整单元、第二区块奖励调整单元和第三区块奖励调整单元；
第一区块奖励调整单元：接收所述可疑区块判定单元发送的新区块信息，统计所述新区块前面第1个至第N个已有区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述已有区块认定为第一激增区块，根据所述第一激增区块的数量，确定第一奖励调整变量M0，且M0小于系统定额的区块奖励数量M，相关信息发送至区块奖励发放单元；
第二区块奖励调整单元：接收所述可疑区块判定单元发送的新区块信息，统计所述新区块后面新增的第1个至第N个后续区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述后续区块认定为第二激增区块，根据所述第二激增区块的数量，确定第二奖励调整变量M1，且M1小于(M–M0)的值；
第三区块奖励调整单元：接收所述可疑区块判定单元发送的新区块信息，统计所述新区块后面新增的第1个至第N个后续区块内含有的、在所述新区块产生时间内发生的交易数量，根据该交易数量的总和是否大于所述阈值C，确定第三奖励调整变量M2，且M2不大于(M–M0–M1)的值；
区块奖励发放单元：根据接收的所述可疑区块判定单元发送的信息，或者所述第一区块奖励调整单元、第二区块奖励调整单元和第三区块奖励调整单元发送的信息发放区块奖励，若所述新区块未被判定为可疑区块，则区块奖励为系统定额的区块奖励数量M，否则，区块奖励为(M–M0–M1–M2)的值。
优选的，所述阈值A取值为系统中打包交易数量最少的已有正常区块的交易数量。
优选的，所述阈值B为所述新区块交易数量的若干倍。
优选的，所述阈值C不大于所述新区块交易数量的一半。
优选的，所述第一区块奖励调整单元中，若所述第一激增区块的数量为N，则M0为0.2M；若所述第一激增区块的数量为0，则M0为0；若所述第一激增区块的数量＜N，则M0为0.1M。
优选的，所述第二区块奖励调整单元中，若所述第二激增区块的数量为N，则M1为0.2M；若所述第二激增区块的数量为0，则M1为0；若所述第二激增区块的数量＜N，则M1为0.1M。
优选的，所述第三区块奖励调整单元中，若统计的交易数量的总和大于所述阈值C，则M2为0.5M，否则M2为0。
第三方面，提供一种可读存储介质，所述可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理执行时，实现上述区块奖励延迟发放方法。
本发明的一种或多种实施方式至少具有以下有益效果：
在新区块添加到区块链上时并不会马上给矿工发放区块奖励，而是先比较新区块中的交易数量初步判定是否为可疑区块，从而预测分析矿工是否存在偷懒行为，对这种可疑区块则根据后续产生区块以及之前已有区块中的交易数量的比较情况，来对其区块奖励进行调整，通过这种延时发放奖励和奖励额度的调整策略激励矿工打包尽量多的交易到区块中，减少矿工打包区块的不良动机和不诚实的行为发生，减少空区块的产生，维护系统健康运行。进一步，对于后续区块中大量出现发生在可疑区块产生时间内的交易，可大幅度降低对该矿工的区块奖励，通过这种策略，激励矿工打包交易。
附图说明
图1为本发明具体实施方式区块奖励延迟发放方法流程图。
图2为本发明具体实施方式区块奖励延迟发放装置结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，此处所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，不能理解为对本发明保护范围的限制。
在本发明的描述中，第一、第二等类似描述只是用于区分技术特征为目的，不具有限制性；涉及到数量描述，大于、小于等理解为不包括本数。
在比特币系统中，所有矿工需要通过挖矿来竞争记账权，优先挖到矿的矿工才有记账权，获得记账权的矿工才有资格打包区块进区块链，同时获得区块奖励和手续费，但是挖矿的过程需要耗费大量的电力和算力，而能否竞争到记账权是不确定的，这种时间和资源的付出和回报的不确定性造成很多矿工不愿意花时间和资源打包交易。正因为如此，矿工被激励以最快的方式向网络中添加块，并且无论加入网络的区块的大小如何，矿工仍将获得同等数量的区块奖励。因此，当矿工无法或不愿意打包任何交易进区块中时，他们就可能采取打包空区块或打包很少的交易到区块中的做法向区块链中添加新区块，从而在低付出的情况下获得和别人同样的区块奖励，导致大量没有交易的空区块和交易量过少的区块的产生。这种情况一方面对其它付出了巨大算力和电力来认真挖矿的矿工来说造成不公平，另一方面也会影响系统的安全性和运行稳定性。
为此，提供一种区块奖励延迟发放方法，如图1所示，包括步骤：
S100、为便于判断新区块是否正常以及旷工是否有不良动机和不诚实的行为，设定三个阈值：阈值A、阈值B和阈值C。其中，阈值A主要用于初步判断新区块是否可疑，以决定是否需要延迟发放区块奖励，阈值B和阈值C用于提高判断的准确性，并确定区块奖励的发放额度。
S200、获得记账权的矿工将打包的新区块添加到区块链上使，根据阈值A判断该新区块是否可疑，判断标准为：若新区块中打包的交易数量大于阈值A，则不对区块奖励进行调整，转到步骤S600，否则，将该新区块初步判定为可疑区块，暂不发放区块奖励，转到步骤S300。
现有技术不会通过检查新区块中的交易数量，来判断矿工的行为是否正常，只要矿工获得记账权将区块打包进区块链，矿工就能获得系统定额的区块奖励。而本方法会先分析区块中交易的数量来预测矿工行为是否正常，对于可能存在不正常行为的矿工，采取延时发放区块奖励的策略，以此来激励矿工打包尽量多的交易。
S300、统计新区块前面第1个至第N个已有区块的交易数量，分别分析前N个区块的交易数量是否激增。分析方法为：将每一个已有区块的交易数量与新区块的交易数量进行比较，若该已有区块的交易数量与新区块的交易数量之差大于阈值B，则认为此区块交易数量是激增的，将该区块认定为第一激增区块；否则认为不激增。根据第一激增区块的数量，确定第一奖励调整变量M0，此处M0小于系统定额的区块奖励数量M(目前比特币系统中M为12.5个比特币)。在一示例性实施例中，若第一激增区块的数量为N，则M0为0.2M；若第一激增区块的数量为0，则M0为0；若第一激增区块的数量＜N，则M0为0.1M。也可以根据实际情况适当调整M0的取值，或者设定一定的梯度调整规则，比如第一激增区块的数量为N的1/2、1/5等比例时，可分别设定一定的M0值，以更好地激励旷工打包交易。
S400、除了已有区块以外，还需要统计该新区块后面新增的第1个至第N个后续区块的交易数量。每增加一个后续区块，计算该后续区块中的交易数量，判断该交易数量与前述新区块的交易数量相比是否激增。判断方法与步骤S300类似，即将后续区块的交易数量和前述新区块的交易数量进行比较，若该后续区块的交易数量与该新区块的交易数量之差大于阈值B，则认为此后续区块交易数量是激增的，将该后续区块认定为第二激增区块；否则认为不激增。同样的，根据第二激增区块的数量，确定第二奖励调整变量M1，且M1小于(M–M0)的值。在一示例性实施例中，M1的取值与M0相同，当然也可采用与M0类似的原则，进行梯度调整，或者取与M0不同的其他值。
S500、统计步骤S400中的第1个至第N个后续区块内含有的、在新区块产生时间内发生的交易数量，根据该交易数量的总和是否大于阈值C，确定第三奖励调整变量M2，且M2不大于(M–M0–M1)的值。
在实际应用中，可依次查找该新区块之后的N个后续区块内是否含有该新区块产生时间内发生的交易，并统计发生在此时间内的总交易数量，若该总交易数量大于阈值C，则认为打包该新区块的矿工有大可能存在故意不打包交易的行为，可以大幅度降低对此矿工的区块奖励，比如降低的区块奖励M2可取0.5M或更高，以激励矿工打包更多交易，若该总交易数量不大于阈值C，可不降低区块奖励，即M2＝0。与M0和M1类似，M2也可以取其他值，或者进行梯度取值。
S600、发放区块奖励，若新区块未被判定为可疑区块，则区块奖励为系统定额的区块奖励数量M，否则，区块奖励为(M–M0–M1–M2)的值。
可以在每发放一次或一定次数的区块奖励后，对各个阈值及参数值进行调整。比如，阈值A可根据系统正常运行的状态取值，可以是系统中打包交易数量最少的已有正常区块的交易数量或者取该交易数量的一定比例，比如十分之一等，可以在每添加一个或多个正常区块后，对阈值A进行一次更新。阈值B的值可以为被初步判定为可疑区块的新区块交易数量的若干倍，在一示例性实施例中，阈值B为该新区块交易数量的10倍。
阈值C的值也可根据被初步判定为可疑区块的新区块的交易数量确定，在一示例性实施例中，阈值C约为该新区块交易数量的1/3。
本方法的一示例性实施例：
矿工C打包一个新区块添加到区块链中，假设该新区块中打包的交易数量为6，系统运行以来正常区块打包交易数量最少的交易数量为10，此时可将阈值A设为10。
N的值设为2(也可设为1，3，4等其他值)，阈值B的值设为该可疑区块交易数量的10倍，即阈值B为60，假设此例中第前1个区块的交易数量为80，第前2个区块交易数量为96，则经过简单计算(80–6>60，96-6>60)，则认为该可疑区块的前2个区块都存在激增现象，将M0的值调整为0.2M(2.5个比特币)，即将区块奖励降低20％。接着在该新区块之后有添加一个区块(记为后续区块)，该后续区块中的交易数量为90，比该新区块交易数量多84，84大于60，则系统判断该后续区块交易数量激增，接着再等待第二个后续区块到来，第二个后续区块添加到链上后，按同样的方法判断是否激增，若此时第二个后续区块包含70笔交易，则认为激增，因为N的值为2，因此不再等待后续区块的发布，系统调整M1的值，经过刚才的比较计算，该新区块后两个区块的交易数量都发生了激增，区块奖励降低的值M1＝0.2M(2.5个比特币)。为了更加准确的对矿工行为进行判定，系统查找该2个后续区块中是否存在该新区块产生时间内发生的交易，设置阈值C为3，若第一个后续区块中这类交易数量有15笔，第二个后续区块内找到20笔，则至少有35笔在该新区块产生时间内进行的交易没有被矿工C打包，这远远超过了阈值C，那么认为矿工是有不愿意打包交易的投懒行为，再次将区块奖励降低50％，即M2＝0.5M(6.25个比特币)，经过上述的每一步分析判定，矿工的奖励大幅度降低，总共降低的数量为M0+M1+M2＝2.5+2.5+6.25＝11.25，最终矿工得到的区块奖励为(M–M0–M1-M2)＝12.5-11.25＝1.25个比特币，远少于原来的12.5个比特币的数量。
因此通过本技术方案的延迟发放奖励和降低区块奖励的策略，那些只想获取奖励而不想打包交易的矿工得到的区块奖励将远少于正常打包得到的奖励，通过打包空区块或者极少交易的区块不再能达到这些矿工的目的，从而激励矿工尽量打包多的交易到区块中，从而维护系统的健康运行。
值得注意的是，本方法并不限定于比特币区块链系统，还可以应用于以太坊区块链等多种具有激励机制的区块链系统中。
本实施例还提供一种区块奖励延迟发放装置，如图2所示，包括参数设置单元101、区块奖励发放单元102、可疑区块判定单元103、第一区块奖励调整单元104、第二区块奖励调整单元105和第三区块奖励调整单元106。
参数设置单元101：用于设定阈值A、阈值B和阈值C。其中，阈值A主要用于初步判断新区块是否可疑，以决定是否需要延迟发放区块奖励，阈值B和阈值C用于提高判断的准确性，并确定区块奖励的发放额度。
可疑区块判定单元103：用于判断新区块中打包的交易数量是否大于阈值A，若是，则将新区块信息发送至区块奖励发放单元102，否则将该新区块判定为可疑区块，将新区块信息发送至第一区块奖励调整单元104、第二区块奖励调整单元105和第三区块奖励调整单元106。
第一区块奖励调整单元104：接收可疑区块判定单元103发送的新区块信息，统计新区块前面第1个至第N个已有区块的交易数量，将交易数量与新区块交易数量之差大于阈值B的已有区块认定为第一激增区块，根据第一激增区块的数量，确定第一奖励调整变量M0，且M0小于系统定额的区块奖励数量M，相关信息发送至区块奖励发放单元102。
第二区块奖励调整单元105：接收可疑区块判定单元103发送的新区块信息，统计新区块后面新增的第1个至第N个后续区块的交易数量，将交易数量与新区块交易数量之差大于阈值B的后续区块认定为第二激增区块，根据第二激增区块的数量，确定第二奖励调整变量M1，且M1小于(M–M0)的值。
第三区块奖励调整单元106：接收可疑区块判定单元103发送的新区块信息，统计新区块后面新增的第1个至第N个后续区块内含有的、在新区块产生时间内发生的交易数量，根据该交易数量的总和是否大于阈值C，确定第三奖励调整变量M2，且M2不大于(M–M0–M1)的值。
区块奖励发放单元102：根据接收的可疑区块判定单元103发送的信息，或者第一区块奖励调整单元104、第二区块奖励调整单元105和第三区块奖励调整单元106发送的信息发放区块奖励，若新区块未被判定为可疑区块，则区块奖励为系统定额的区块奖励数量M，否则，区块奖励为(M–M0–M1–M2)的值。
第一奖励调整变量M0、第二奖励调整变量M1、第三奖励调整变量M2的取值，以及阈值A、阈值B、阈值C的取值均可以参照前述区块奖励延迟发放方法，未重复论述。
本实施例还提供一种可读存储介质，该可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令被处理执行时，能实现前述区块奖励延迟发放方法。本领域技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。
以上实施例是对本发明的解释，但是，本发明并不局限于上述实施方式中的具体细节，本领域的技术人员在本发明的技术构思范围内进行的多种等同替代或简单变型方式，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.区块奖励延迟发放方法，其特征在于，包括步骤：
S100、设定阈值A、阈值B和阈值C；
S200、判断新区块中打包的交易数量是否大于所述阈值A，若是，转到步骤S600，否则将该新区块判定为可疑区块，暂不发放区块奖励，转到步骤S300；
S300、统计所述新区块前面第1个至第N个已有区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述已有区块认定为第一激增区块，根据所述第一激增区块的数量，确定第一奖励调整变量M0，且M0小于系统定额的区块奖励数量M；
S400、统计所述新区块后面新增的第1个至第N个后续区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述后续区块认定为第二激增区块，根据所述第二激增区块的数量，确定第二奖励调整变量M1，且M1小于(M–M0)的值；
S500、统计步骤S400中所述第1个至第N个后续区块内含有的、在所述新区块产生时间内发生的交易数量，根据该交易数量的总和是否大于所述阈值C，确定第三奖励调整变量M2，且M2不大于(M–M0–M1)的值；
S600、发放区块奖励，若所述新区块未被判定为可疑区块，则区块奖励为系统定额的区块奖励数量M，否则，区块奖励为(M–M0–M1–M2)的值。
2.根据权利要求1所述的区块奖励延迟发放方法，其特征在于，所述阈值A取值为系统中打包交易数量最少的已有正常区块的交易数量。
3.根据权利要求1所述的区块奖励延迟发放方法，其特征在于，所述阈值B为所述新区块交易数量的若干倍。
4.根据权利要求1所述的区块奖励延迟发放方法，其特征在于，所述阈值C不大于所述新区块交易数量的一半。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的区块奖励延迟发放方法，其特征在于，步骤S300中，若所述第一激增区块的数量为N，则M0为0.2M；若所述第一激增区块的数量为0，则M0为0；若所述第一激增区块的数量＜N，则M0为0.1M。
6.根据权利要求1-4任意一项所述的区块奖励延迟发放方法，其特征在于，步骤S400中，若所述第二激增区块的数量为N，则M1为0.2M；若所述第二激增区块的数量为0，则M1为0；若所述第二激增区块的数量＜N，则M1为0.1M。
7.根据权利要求1-4任意一项所述的区块奖励延迟发放方法，其特征在于，步骤S500中，若统计的交易数量的总和大于所述阈值C，则M2为0.5M，否则M2为0。
8.一种区块奖励延迟发放装置，其特征在于，包括：
参数设置单元：用于设定阈值A、阈值B和阈值C；
可疑区块判定单元：用于判断新区块中打包的交易数量是否大于所述阈值A，若是，则将新区块信息发送至区块奖励发放单元，否则将该新区块判定为可疑区块，将新区块信息发送至第一区块奖励调整单元、第二区块奖励调整单元和第三区块奖励调整单元；
第一区块奖励调整单元：接收所述可疑区块判定单元发送的新区块信息，统计所述新区块前面第1个至第N个已有区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述已有区块认定为第一激增区块，根据所述第一激增区块的数量，确定第一奖励调整变量M0，且M0小于系统定额的区块奖励数量M，相关信息发送至区块奖励发放单元；
第二区块奖励调整单元：接收所述可疑区块判定单元发送的新区块信息，统计所述新区块后面新增的第1个至第N个后续区块的交易数量，将交易数量与所述新区块交易数量之差大于所述阈值B的所述后续区块认定为第二激增区块，根据所述第二激增区块的数量，确定第二奖励调整变量M1，且M1小于(M–M0)的值；
第三区块奖励调整单元：接收所述可疑区块判定单元发送的新区块信息，统计所述新区块后面新增的第1个至第N个后续区块内含有的、在所述新区块产生时间内发生的交易数量，根据该交易数量的总和是否大于所述阈值C，确定第三奖励调整变量M2，且M2不大于(M–M0–M1)的值；
区块奖励发放单元：根据接收的所述可疑区块判定单元发送的信息，或者所述第一区块奖励调整单元、第二区块奖励调整单元和第三区块奖励调整单元发送的信息发放区块奖励，若所述新区块未被判定为可疑区块，则区块奖励为系统定额的区块奖励数量M，否则，区块奖励为(M–M0–M1–M2)的值。
9.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令被处理执行时，实现如权利要求1-7任一项所述的区块奖励延迟发放方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN112598515A (zh) * 2020-12-22 2021-04-02 王斌 应用于区块链的激励的方法及交易平台

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CN112598515A (zh) * 2020-12-22 2021-04-02 王斌 应用于区块链的激励的方法及交易平台

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