CN111444010B - 一种基于计算资源算力证明的共识方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于计算资源算力证明的共识方法，包括如下步骤，步骤S1、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步骤S2、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；步骤S3、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作为区块验证者。本发明能有效节约能源、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。

Description

一种基于计算资源算力证明的共识方法
技术领域
本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于计算资源算力证明的共识方法。
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
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于计算资源算力证明的共识方法，以贡献度作为验证者的权重，计算出交易所在验证路径上的其余验证者的累积权重，再比较不同验证路径的累积权重，选出累积权重最大的路径，最后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。
本发明提供一种基于计算资源算力证明的共识方法，包括如下步骤，
步骤S1、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；
步骤S2、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；
步骤S3、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作为区块验证者。
作为本发明的进一步技术方案，步骤S1中，设备贡献度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t0，当前时间为t，则该事务当前的贡献度为：
Figure GDA0003746468510000021
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，则整个设备在t时刻的贡献度则为所有事务的贡献度之和为：P(t)＝∑s∈SPs(t，t0)。
进一步的，步骤S2中，累积权重PC的计算公式为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。
进一步的，步骤S3中，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为本发明的方法示意图；
图2为本发明的捕获窗口模块示意图。
具体实施方式
本方法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。
请参阅图1，本实施例提供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。
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，如图2所示，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t0，当前时间为t，那么计算该事务当前的贡献度为：
Figure GDA0003746468510000031
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：
P(t)＝∑s∈SPs(t，t0)；
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；
如图2所示，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。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (3)

1.一种基于计算资源算力证明的共识方法，其特征在于，包括如下步骤，
步骤S1、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；
步骤S2、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；
步骤S3、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作为区块验证者；
所述步骤S1中，设备贡献度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t0，当前时间为t，则该事务当前的贡献度为：
Figure FDA0003746468500000011
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，则整个设备在t时刻的贡献度则为所有事务的贡献度之和为：P(t)＝∑s∈SPs(t，t0)。
2.根据权利要求1所述的一种基于计算资源算力证明的共识方法，其特征在于，所述步骤S2中，累积权重PC的计算公式为PC＝Σi∈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。
3.根据权利要求1所述的一种基于计算资源算力证明的共识方法，其特征在于，所述步骤S3中，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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