CN110827130A - 用于在计算机网络中获取工作证明的方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种用于在计算机网络中获取工作证明的方法（10），其特征在于以下特征：根据所述计算机网络的计算能力设置具有预给定的时间复杂度的、多维拍卖的分配任务（11）；将所述分配任务传输给所述计算机网络中的服务用户（12）；以及在计算上检查由所述服务用户得出的所述分配任务的解决方案（13）。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于在计算机网络中获取（Einholen）工作证明（proof of work，PoW，POW）的方法。此外，本发明涉及一种相应的设备、一种相应的计算机程序以及一种相应的存储介质。
背景技术
在算法数学和信息学领域，以下每种方法理解为工作证明或工作证据Arbeitsbeweis（proof of work（工作证明），computational puzzle（计算难题），cryptographic puzzle（密码学难题））：所述方法允许服务用户（Dienstnutzer）证明，该服务用户已经带来（erbringen）可观的计算能力。根据现有技术，PoW例如用于防止对服务的过度使用或者能够实现关于分布式账簿或总账簿（distributed ledger（分布式账本））方面建立共识（Konsensfindung）。
已知的PoW协议例如需要对微分方程求解、执行对被减弱的密码学原语的暴力破解（brute-force attack）、在密集地占据的矩阵上实施数学运算或者例如在加密货币“Bitcoin（比特币）”或另外的区块链（block chains）的情况下部分地逆转散列值函数（hash function（哈希函数））。
DE102017204536B3涉及一种用于借助签发者（Aussteller）的第一计算机系统签发虚拟文件的方法。该方法包括：创建虚拟文件、计算虚拟文件的哈希值、发送经签名的具有该哈希值的注册请求（Eintragungsanfrage）给区块链服务器、通过区块链服务器接收经签名的注册请求、由区块链服务器来执行通过该经签名的注册请求所标识的程序模块的程序指令，其中，程序指令的执行包括：在使用签发人的在区块链中所登记（registrieren）的公共密码学秘钥的情况下检查该注册请求的签名，以及在有效的签名的情况下，为了签发虚拟文件，产生区块链的附加区块，其中，所产生的区块包括被分配给该程序模块的具有第一哈希值的条目。
发明内容
本发明提供根据独立权利要求的用于在计算机网络中获取工作证明的方法、一种相应的设备、一种相应的计算机程序以及一种相应的存储介质。
根据本发明的方案在此基于以下认识：在传统PoW协议的范围内带来的计算能力不用于超过产生所要求的工作证明的目的。
与此相对，在此提出的解决方案的优点则在于根据本发明的PoW方法的附加的经济效益。所述优点在此在于，使得根据拍卖系统（Auktionssystem）的供应和需求相互均衡。
通过在从属权利要求中列举的措施能够实现在独立权利要求中说明的基本思想的有利的扩展和改进。
附图说明
在附图中示出并且在下面的描述中详细阐述本发明的实施例。其中：
图1示出根据第一实施方式的方法的流程图；
图2示意性地示出根据第二实施方式的服务器。
具体实施方式
复杂情形使得对于异类货品的束（Bündeln）的交换和因此的组合式（kombinatorisch）拍卖需要分配（Allokation）；自身可以通过多个属性来表征的商品要求多属性拍卖，其有时也称作多变量（multivariat）拍卖。不仅组合式拍卖而且多属性拍卖也是多维拍卖的特殊变型方案，其分配问题（Allokationsproblem）属于复杂性类NP。据此，在两种情况下应耗费地计算最优的分配，而在两种情况下给定的分配的验证则在多项式时间中（in polynomieller Zeit）是可能的并且因此可高效地计算。在区块链系统中使用的上述工作证明机制配备有类似的耗费不对称性（Aufwandsasymmetrie）。在加密货币“比特币”的情况下使用的PoW方法例如基于SHA-2-单向函数，然而不满足另外的经济效益。
本方法不仅仅利用耗费不对称性以便如传统的PoW机制的情况下那样确保系统的一致性，而且同时解决在可预见的“物联网经济（economy of things，EoT）”之内的拍卖任务。类似于传统的方案中那样，为此需要如下函数，该函数描绘（abbilden）网络的计算能力和等候着的（anstehend）拍卖任务的复杂度，以便达到所期望的时间复杂度。在区块链中使用的PoW算法通过匹配哈希值目标的困难度来考虑所期望的“区块确认时间”（blockconfirmation time，BCT）。
在根据本发明的方法中，对于所力求的运行时间复杂度t，适用以下关系（Zusammenhang）：
t = f（K，O，P），
其中，K表示原始分配任务的复杂度，O表示账簿的计算能力，并且P表示接下来阐述的填充值（Füllwert）（padding（填充））。K和O不是直接能影响的。为了达到所期望的运行时间复杂度t，根据本发明引入所述值P。P的功能现在起应根据两种情况来阐述。
如果K和O采用过高的值并且原始拍卖任务的复杂度因此显得（ausfallen）过低，则在订货簿（Orderbuch）中以附加的好像是“空的”商品来补足（auffüllen）该束。在多属性拍卖的情况下，在订货簿中以相应的方式使商品配备有附加的、在上述意义上“空的”属性。如此长时间地重复相应的措施，直至拍卖的分配任务的总复杂度达到预给定的目标值。
相反，如果K和O采用过低的值并且原始的拍卖任务的复杂度因此超出目标值，则事先通过定义合适的束来减小在组合式拍卖中潜在出现的束的组合可能性的数目。这相应于束的“粒度化（Granularisierung）”、也即，将束预先分类。在此也一直匹配该分类，直至相应的拍卖的分配任务的总复杂度达到预给定的目标值。作为用于使分配任务变得容易的替代措施，通过随机采样（sampling）的选择来减少要达成一致的买家报价（bid）和卖家报价（ask）的数目。
对于上述措施替代地，近似方法（approximativer Ansatz）可能是有意义的，所述近似方法可以在连续的分度（Skala）上关于其对理论上最优的分配结果的接近来被参数化。该方法基本上可提供近似的结果，然而所述结果的精确度是利用统计学方法能够量化的。
图1以其总体示出最终得到的方法（10）的基本步骤。在所描述的对分配任务的确定（Festlegung）（过程11）之后，将分配任务传输给服务用户（过程12）并且最终在计算上检查由该服务用户得出的解决方案（过程13）。
所述方法（10）可以例如以软件或硬件方式或者以由软件和硬件组成的混合形式例如在服务器（20）中被实现，如图2的示意图所阐明的那样。
Claims (10)
1.一种用于在计算机网络中获取工作证明的方法（10），其特征在于以下特征：
根据所述计算机网络的计算能力设置多维拍卖的分配任务（11）；
其中，所述分配任务具有预给定的时间复杂度；
将所述分配任务传输给所述计算机网络中的服务用户（12）；以及
在计算上检查由所述服务用户得出的所述分配任务的解决方案（13）。
2.根据权利要求1所述的方法（10），其特征在于以下特征：
所述拍卖是组合式的。
3.根据权利要求2所述的方法（10），其特征在于以下特征：
根据所述预给定的时间复杂度必要时使所述分配任务变得困难，其方式是，以货品束补充所述拍卖的订货簿；或者使所述分配任务简化，其方式是，汇总所述货品束。
4.根据权利要求2或3所述的方法（10），其特征在于以下特征：
根据所述预给定的时间复杂度必要时使所述分配任务简化，其方式是，在所述拍卖的订货簿中将货品束汇总成类。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法（10），其特征在于以下特征：
所述拍卖是多变量的，和
根据所述预给定的时间复杂度必要时使所述分配任务变得困难，其方式是，在所述拍卖的订货簿中以属性来补充商品。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法（10），其特征在于以下特征：
根据所述预给定的时间复杂度必要时使所述分配任务简化，其方式是，采样式地减少供应和需求。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法（10），其特征在于以下特征：
将所述工作证明使用用于在分布式总账簿中建立共识。
8.一种计算机程序，所述计算机程序设立用于，实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法（10）。
9.一种机器可读的存储介质，在所述存储介质上存储根据权利要求8所述的计算机程序。
10.一种设备（20），所述设备被设立用于，实施根据权利要求1至7中任一项所述的方法（10）。
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