CN111277627B - 一种基于贡献量权重证明共识机制的方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，所述方法包括步骤：判断客户端节点是否为候选节点；若是，从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点；若否，同步区块链数据；选取所述共识节点；从数据交易缓冲区获取交易数据；将所述交易数据及HASH打包，生成数据块及校验HASH；通过网络广播给其他节点；添加所述数据块到区块链块。本申请可以确保区块链系统高效并安全稳定的生产区块数据，通过信任、时间、服务三个维度对节点成为共识节点的评判，保证了数据产生的顺利性与智能自控性。根据共识节点的永久性不可篡改记录，在三个维度的作用下，让参与成为区块数据生产的共识节点在更加公平公正的环境下竞选。

Description

一种基于贡献量权重证明共识机制的方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于贡献量权重证明共识机制的方法。
背景技术
共识机制能保证整个区块链系统有效运行，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认；对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，就可以认为全网对此也能够达成共识。
共识机制是区块链事务达成分布式共识的算法基础，在区块链分布式系统中，不同的节点主机通过异步通信方式组成网络集群。在异步系统中，为确保避免可能会出现各网络系统故障发生时错误信息在系统内传播，需要在不可靠的异步网络中定义容错协议，以确保各节点主机达成一致可靠的状态共识。所以，利用区块链构造基于互联网的去中心化账本数据库，需要解决的首要问题是如何实现不同节点上的账本数据库的一致性和正确性，并且此一致性被确认后将不可篡改。
目前常见的区块链共识机制包括：POW(工作量证明机制)、POS(权重证明机制)、DPOS(股份授权证明)，POW在指定时间内，给定一个难度，找到答案的概率唯一地由所有参与者能够迭代哈希的速度决定，只跟算力有关。POW对节点的性能网络环境要求高，极其浪费网络/电力资源，同时效率低下。POS(权重证明机制)及DPOS(股份授权证明)系统用本节点自己的资产作为押金，去保证这个系统的安全，在一定程度上任何节点都可以参与，并且对节点的可能产生的负面影响不做判断和拒绝，在某种程度上会导致系统的延迟或不稳定性，同时因为DPOS(股份授权证明)采用绝对性的单维度的多资产节点选举方式为共识节点，在一定程度上会导致资产的集中化，富者更富。
因此需要提供一种新的共识机制算法。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供了一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，所述方法包括步骤：
判断客户端节点是否为候选节点；
若是，从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点；其中，最终贡献量权重函数表达式为：
Rv＝votes＊(Vtmax-Vtimestamp)+votes＊(Bjmax- BekTime＊10)+votes，Rv为所述最终贡献量权重，votes为所述客户端节点的得票数，Vtmax为所述客户端节点的总时间戳，Vtimestamp为所述客户端节点初始加入的时间戳差，Bjmax为服务数据打包总轮数，BekTime为所述客户端节点打包数据失责次数；
若否，同步区块链数据；
选取所述共识节点；
从数据交易缓冲区获取交易数据；
将所述交易数据及HASH打包，生成数据块及校验HASH；
通过网络广播给其他节点；
添加所述数据块到区块链块。
优选地，在判断客户端节点是否为候选节点之前还包括步骤：
安装部署文件，以加入区块链网络。
优选地，所述安装部署文件包括：使用Golang语言实现区块链系统协议的客户端节点。
优选地，所述判断客户端节点是否为候选节点包括步骤：
加入区块链网络，以成为普通节点；
质押系统平台的数字资源，以成为候选节点；
对所述候选节点进行信任投票；
将得票数值进行数据上链，以得到V-KV表；
将V-KV表数据同步给其他节点。
优选地，所述对所述候选节点进行信任投票包括：每一所述候选节点利用自身拥有的数字资源对其他所述候选节点进行信任投票。
优选地，所述对所述候选节点进行信任投票还包括：其他用户利用自身拥有的数字资源对所述候选节点进行信任投票。
优选地，所述从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点包括步骤：
从数据链获取客户端节点初始加入时间戳差Vtimestamp和客户端节点打包数据失责次数BekTime；
设定总时间戳差Vtmax和服务数据打包总轮数Bjmax；
判断加入时间是否在有效时间域外；若是，令时间权重Vt1＝0；若否，计算时间权重Vt1；其中，Vt1＝Vtmax-Vtimestamp；
判断服务失责次数是否超越最大范畴；若是，令质量权重Vb1＝0；若否，计算质量权重Vb1；其中，Vb1＝(Bjmax-BekTime＊10)；
从所述数据链获取所述客户端节点的得票数votes值；
计算时间能量贡献量权重Vt、质量能量贡献量权重Vb和最终贡献量权重Rv；其中，Vt＝votes＊(Vt1)，Vb＝votes＊(Vb1)，Rv＝(Vt+Vb) +votes；
依据所述最终贡献量权重Rv，对各候选节点进行排序；
获取前N个所述候选节点；其中，N为正整数；
判断前N个所述候选节点中是否有任一所述候选节点属于失责状态；
若是，将所述候选节点剔除；
若否，保存所述候选节点作为共识节点。
优选地，判断所述候选节点属于失责状态包括：判断所述候选节点每轮实际生成的数据块个数是否小于预设值，若是，则所述所述候选节点属于失责状态。
优选地，在所述判断客户端节点是否为候选节点之前还包括步骤：
获取每一轮节点得票数、服务失责次数及加入区块链系统时间戳；
将数据交易请求上链；
分别获取数据交易类型V、交易类型T、交易类型B；
分别建立V-KV数据表和B-KV数据表；
打包数据表，并生成HASH校验；
打包数据块，并生成HASH校验；
广播所述数据块，并加入到区块链数据块中。
本申请提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，可以确保区块链系统高效并安全稳定的生产区块数据，通过信任、时间、服务三个维度对节点成为共识节点的评判，保证了数据产生的顺利性与智能自控性。根据共识节点的永久性不可篡改记录，在三个维度的作用下，让参与成为区块数据生产的共识节点在更加公平公正的环境下竞选。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法实施例 1的流程示意图；
图2是本发明提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法实施例 2的流程示意图；
图3是本发明提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法实施例 3的流程示意图；
图4是本发明提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法实施例4的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
实施例1
如图1，在本申请实施例中，本申请提供了一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，所述方法包括步骤：
S101：判断客户端节点是否为候选节点。
在本步骤中，候选节点有一定的参数标准，此时将客户端节点的参数与此参数标准比较，如果满足此标准，即可认为客户端节点为候选节点。
S102：若是，从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点；其中，最终贡献量权重函数表达式为：
Rv＝votes＊(Vtmax-Vtimestamp)+votes＊(Bjmax- BekTime＊10)+votes，Rv为所述最终贡献量权重，votes为所述客户端节点的得票数，Vtmax为所述客户端节点的总时间戳，Vtimestamp为所述客户端节点初始加入的时间戳差，Bjmax为服务数据打包总轮数，BekTime为所述客户端节点打包数据失责次数。
在本步骤中，如果客户端节点为候选节点，此时经过上述贡献量权重函数表达式，可以得到最终贡献量权重函数并形成共识节点。
S103：若否，同步区块链数据。
在本步骤中，如果客户端节点不是候选节点，此时系统同步区块链数据。
S104：选取所述共识节点。
在本步骤中，从多个共识节点中选取若干共识节点。
S105：从数据交易缓冲区获取交易数据。
在本步骤中，从数据交易缓冲区获取交易数据。
S106：将所述交易数据及HASH打包，生成数据块及校验HASH。
在本步骤中，将交易数据及HASH打包，生成数据块及校验HASH。
S107：通过网络广播给其他节点。
在本步骤中，通过网络将数据块广播给其他节点。
S108：添加所述数据块到区块链块。
在本步骤中，将数据块添加至区块链块中。
在本申请实施例中，本申请提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，通过信任、时间、服务三个维度对节点成为共识节点的评判，保证了数据产生的顺利性与智能自控性。根据共识节点的永久性不可篡改记录，在三个维度的作用下，让参与成为区块数据生产的共识节点在更加公平公正的环境下竞选。
实施例2
如图2，在本申请实施例中，步骤S101中的判断客户端节点是否为候选节点包括步骤：
S201：加入区块链网络，以成为普通节点；
S202：质押系统平台的数字资源，以成为候选节点；
S203：对所述候选节点进行信任投票；
S204：将得票数值进行数据上链，以得到V-KV表；
S205：将V-KV表数据同步给其他节点。
其中，V表示Votes，KV指Key-value数据库；V-KV表即用KV数据库记载候选节点对应票数的数据表。
进一步地，对所述候选节点进行信任投票包括：每一所述候选节点利用自身拥有的数字资源对其他所述候选节点进行信任投票。
在其他实施例中，所述对所述候选节点进行信任投票还包括：其他用户利用自身拥有的数字资源对所述候选节点进行信任投票。
实施例3
如图3，在本申请实施例中，步骤S102中的从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点包括步骤：
S301：从数据链获取客户端节点初始加入时间戳差Vtimestamp和客户端节点打包数据失责次数BekTime；
S302：设定总时间戳差Vtmax和服务数据打包总轮数Bjmax；
S303：判断加入时间是否在有效时间域外；
S304：若是，令时间权重Vt1＝0；
S305：若否，计算时间权重Vt1；其中，Vt1＝Vtmax-Vtimestamp；
S306：判断服务失责次数是否超越最大范畴；
S307：若是，令质量权重Vb1＝0；
S308：若否，计算质量权重Vb1；其中，Vb1＝(Bjmax- BekTime＊10)；
S309：从所述数据链获取所述客户端节点的得票数votes值；
S310：计算时间能量贡献量权重Vt、质量能量贡献量权重Vb和最终贡献量权重Rv；其中，Vt＝votes＊(Vt1)，Vb＝votes＊(Vb1)，Rv＝ (Vt+Vb)+votes；
S311：依据所述最终贡献量权重Rv，对各候选节点进行排序；
S312：获取前N个所述候选节点；其中，N为正整数；
S313：判断前N个所述候选节点中是否有任一所述候选节点属于失责状态；
S314：若是，将所述候选节点剔除；
S315：若否，保存所述候选节点作为共识节点。
进一步地，在本申请实施例中，判断所述候选节点属于失责状态包括：判断所述候选节点每轮实际生成的数据块个数是否小于预设值，若是，则所述所述候选节点属于失责状态。
在本申请实施例中，当候选节点每轮实际生成的数据块个数小于等于理论值的一半时，即可认为候选节点属于失责状态。
进一步地，在本申请实施例中，在本步骤S101的在判断客户端节点是否为候选节点之前还包括步骤：
安装部署文件，以加入区块链网络。
在本申请实施例中，部署文件包括区块链相关的文件，比如区块链建立文件、进入文件或者安装文件等。
其中，所述安装部署文件包括：使用Golang语言实现区块链系统协议的客户端节点。
实施例4
如图4，在本申请实施例中，在本步骤S101的判断客户端节点是否为候选节点之前还包括步骤：
S401：获取每一轮节点得票数、服务失责次数及加入区块链系统时间戳；
S402：将数据交易请求上链；
S403：分别获取数据交易类型V、交易类型T、交易类型B；
S404：分别建立T-KV数据表和B-KV数据表；
S405：打包数据表，并生成HASH校验；
S406：打包数据块，并生成HASH校验；
S407：广播所述数据块，并加入到区块链数据块中。
其中，T表示Time，KV指Key-value数据库；T-KV数据表即用KV 据库记载候选节点对应首次成为共识节点的时间戳差的数据表，其中时间戳差是指记录时的时间戳跟区块链第1块数据时间戳的时间差。
其中，B表示Be kick out(因失责被踢出)，KV指Key-value数据库； B-KV数据表即用KV数据库记载候选节点对应失责次数的数据表。
本申请提供的一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，可以确保区块链系统高效并安全稳定的生产区块数据，通过信任、时间、服务三个维度对节点成为共识节点的评判，保证了数据产生的顺利性与智能自控性。根据共识节点的永久性不可篡改记录，在三个维度的作用下，让参与成为区块数据生产的共识节点在更加公平公正的环境下竞选。
应当理解的是，本发明的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本发明的原理，而不构成对本发明的限制。因此，在不偏离本发明的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。此外，本发明所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (9)

1.一种基于贡献量权重证明共识机制的方法，其特征在于，所述方法包括步骤：
判断客户端节点是否为候选节点；
若是，从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点；其中，最终贡献量权重函数表达式为：
Rv＝votes＊(Vtmax-Vtimestamp)+votes＊(Bjmax-BekTime＊10)+votes，Rv为所述最终贡献量权重，votes为所述客户端节点的得票数，Vtmax为所述客户端节点的总时间戳，Vtimestamp为所述客户端节点初始加入的时间戳差，Bjmax为服务数据打包总轮数，BekTime为所述客户端节点打包数据失责次数；
若否，同步区块链数据；
选取所述共识节点；
从数据交易缓冲区获取交易数据；
将所述交易数据及HASH打包，生成数据块及校验HASH；
通过网络广播给其他节点；
添加所述数据块到区块链块。
2.根据权利要求1所述的共识机制的方法，其特征在于，在判断客户端节点是否为候选节点之前还包括步骤：
安装部署文件，以加入区块链网络。
3.根据权利要求2所述的共识机制的方法，其特征在于，所述安装部署文件包括：使用Golang语言实现区块链系统协议的客户端节点。
4.根据权利要求1所述的共识机制的方法，其特征在于，所述判断客户端节点是否为候选节点包括步骤：
加入区块链网络，以成为普通节点；
质押系统平台的数字资源，以成为候选节点；
对所述候选节点进行信任投票；
将得票数值进行数据上链，以得到V-KV表；
将V-KV表数据同步给其他节点。
5.根据权利要求4所述的共识机制的方法，其特征在于，所述对所述候选节点进行信任投票包括：每一所述候选节点利用自身拥有的数字资源对其他所述候选节点进行信任投票。
6.根据权利要求4所述的共识机制的方法，其特征在于，所述对所述候选节点进行信任投票还包括：其他用户利用自身拥有的数字资源对所述候选节点进行信任投票。
7.根据权利要求1所述的共识机制的方法，其特征在于，所述从信任、时间、服务三个贡献维度构造最终贡献量权重函数并形成共识节点包括步骤：
从数据链获取客户端节点初始加入时间戳差Vtimestamp和客户端节点打包数据失责次数BekTime；
设定总时间戳差Vtmax和服务数据打包总轮数Bjmax；
判断加入时间是否在有效时间域外；若是，令时间权重Vt1＝0；若否，计算时间权重Vt1；其中，Vt1＝Vtmax-Vtimestamp；
判断服务失责次数是否超越最大范畴；若是，令质量权重Vb1＝0；若否，计算质量权重Vb1；其中，Vb1＝(Bjmax-BekTime＊10)；
从所述数据链获取所述客户端节点的得票数votes值；
计算时间能量贡献量权重Vt、质量能量贡献量权重Vb和最终贡献量权重Rv；其中，Vt＝votes＊(Vt1)，Vb＝votes＊(Vb1)，Rv＝(Vt+Vb)+votes；
依据所述最终贡献量权重Rv，对各候选节点进行排序；
获取前N个所述候选节点；其中，N为正整数；
判断前N个所述候选节点中是否有任一所述候选节点属于失责状态；
若是，将所述候选节点剔除；
若否，保存所述候选节点作为共识节点。
8.根据权利要求7所述的共识机制的方法，其特征在于，判断所述候选节点属于失责状态包括：判断所述候选节点每轮实际生成的数据块个数是否小于预设值，若是，则所述所述候选节点属于失责状态。
9.根据权利要求1所述的共识机制的方法，其特征在于，在所述判断客户端节点是否为候选节点之前还包括步骤：
获取每一轮节点得票数、服务失责次数及加入区块链系统时间戳；
将数据交易请求上链；
分别获取数据交易类型V、交易类型T、交易类型B；
分别建立V-KV数据表和B-KV数据表；
打包数据表，并生成HASH校验；
打包数据块，并生成HASH校验；
广播所述数据块，并加入到区块链数据块中。
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