CN111383111A - 一种基于计算资源算力证明的共识算法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于计算资源算力证明的共识算法，包括以下步骤：设备贡献度计算模块计算出交易中验证者的贡献度，并以贡献度作为验证者的权重；设备贡献度计算模块计算出交易所在验证路径上的其余验证者的累积权重；捕获窗口模块添加交易验证过程的路径，审计节点比较不同路径的累积权重，选出累积权重最大的路径；选取累积权重最大路径中贡献度值最大的验证者为区块验证者。相对现有技术，本发明提供一定程度的抵抗力和容错性，并不需要所有节点在线，所以在捕获窗口选出验证者之后，仅保留此验证者的路径。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种基于计算资源算力证明的共识算法。
背景技术
共识机制解决了区块链如何在分布式场景下达成一致性的问题，这是保障区块链稳定运行的重要前提。尽管随着比特币系统的广泛应用，PoW算法成为领域内研究的热点，然而随着运行时间增长，PoW共识算法的缺陷凸显：能源的浪费、最终一致性的难以实现、对算力要求高、不能根据需求场景灵活变动。共识机制将逐渐发展为面向特定需求设计，其中包括特定用例的需求、技术执行可能性的需求或监管环境的需求。在不同的场景下，对系统权限管理设置，允许不同参与者进行连接、发送、接收、发出、挖矿、激活或管理等操作。因此，本发明旨在结合计算资源算力证明对共识算法设计。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于计算资源算力证明的共识算法，所要解决的技术问题是：现有技术方案能源的浪费、最终一致性的难以实现、对算力要求高、不能根据需求场景灵活变动。
本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种基于计算资源算力证明的共识算法，包括以下步骤：
设备贡献度计算模块计算出交易中验证者的贡献度，并以贡献度作为验证者的权重；
设备贡献度计算模块计算出交易所在验证路径上的其余验证者的累积权重；
捕获窗口模块添加交易验证过程的路径，审计节点比较不同路径的累积权重，选出累积权重最大的路径；选取累积权重最大路径中贡献度值最大的验证者为区块验证者。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，当累积权重最大的路径中出现贡献度值相同的节点时，依次比较贡献度值相同节点的CPU使用率、内存使用率、带宽、存储和事务重要性，直至挑选出区块验证者。
本发明的有益效果是：能有效节约能源、快速达到最终一致性、对算力要求低、能根据需求场景灵活变动；提供一定程度的抵抗力和容错性，并不需要所有节点在线，所以在捕获窗口选出验证者之后，仅保留此验证者的路径。
附图说明
图1为本发明一种基于计算资源算力证明的共识算法示意图。
图2为本发明关于设备贡献度的一个模块。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。
本技术方案用于区块链算力资源证明的有向无环图机制，此模块中存在两种不同类型的参与者，一个是发行交易者，提出交易；一个是验证交易者，用来确定其他节点验证矿工所付出的代价；捕获窗口模块为了存放从当前交易的记录到创世纪节点的路径，并作为审计节点存在，图1中虚线所示为交易D到创世纪节点的可能路径；本技术方案的设备贡献度计算模块衡量当两个节点的资源贡献度相同的时候进行抉择，并可以表示矿工的挖矿能力，其中包含交易者设备的CPU，内存，带宽，存储空间的占用以及事务的重要性。图1中的有向边通过以下方式得到，当一个新的交易到达时，它必须验证之前的两个交易，这些验证用有向边来表示；如果交易A和交易F不是直接通过有向边连接，那我们称其为交易A间接验证交易F；在该模型的起始处存在一个创世纪，它作为一个包含所有的代币存在的地址；创世纪交易将这些代币分发给一些创立者地址。需要强调的是这些代币是在一开始创建的，在后来的交易中是不存在代币的产生。每个交易者由两部分组成：一个是当前位置的累积权重，一个是自身设备的贡献度，如图1中数字所示
如图1所示，一种基于计算资源算力证明的共识算法，主要由设备贡献度计算模块、捕获窗口模块、节点以及路径构成，路径为图中虚线部分。
一种基于计算资源算力证明的共识算法，包括以下步骤：
第一步：设备贡献度计算模块计算出交易中验证者的贡献度，并以贡献度作为验证者的权重；令P代表设备贡献度，则P是CPU使用率C、内存使用率M、带宽B、存储D和事务重要性I的函数；以链中的区块时间作为单位时间；对于特定事务，令其开始时间为
当前时间为t，那么计算该事务当前的贡献度为：
其中γ是由边际效益而产生的衰减指数；当设定设备同时服务于多个事务，那么整个设备在t时刻的贡献度则为所有事务的贡献度之和为：
第二步，设备贡献度计算模块计算出交易所在验证路径上的其余验证者的累积权重PC，PC＝∑i∈nPi，其中n为路径上验证者的数目，Pi为验证者i的设备贡献度，PC为累积权重；
第三步，捕获窗口模块添加交易验证过程的路径，审计节点比较不同路径的累积权重PC，选出累积权重最大的路径；选取累积权重最大路径中贡献度值最大的验证者为区块验证者；
当累积权重最大的路径中出现贡献度值相同的节点时，依次比较贡献度值相同节点的CPU使用率、内存使用率、带宽、存储和事务重要性，根据I>C>M>B>D的顺序依次比较，直至挑选出区块验证者。
为了提供一定程度的抵抗力和容错性，并不需要所有节点在线，所以在捕获窗口选出验证者之后，仅保留此验证者的路径。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (2)
1.一种基于计算资源算力证明的共识算法，其特征在于，包括以下步骤：
设备贡献度计算模块计算出交易中验证者的贡献度，并以贡献度作为验证者的权重；
设备贡献度计算模块计算出交易所在验证路径上的其余验证者的累积权重；
捕获窗口模块添加交易验证过程的路径，审计节点比较不同路径的累积权重，选出累积权重最大的路径；选取累积权重最大路径中贡献度值最大的验证者为区块验证者。
2.根据权利要求1所述一种基于计算资源算力证明的共识算法，其特征在于，当累积权重最大的路径中出现贡献度值相同的节点时，依次比较贡献度值相同节点的CPU使用率、内存使用率、带宽、存储和事务重要性，直至挑选出区块验证者。
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