CN111510502A - 一种基于动态信誉值的pbft共识传播优化方法 - Google Patents

一种基于动态信誉值的pbft共识传播优化方法 Download PDF

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CN111510502A CN202010348497.1A CN202010348497A CN111510502A CN 111510502 A CN111510502 A CN 111510502A CN 202010348497 A CN202010348497 A CN 202010348497A CN 111510502 A CN111510502 A CN 111510502A
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辛业春
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李卫国
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Northeast Electric Power University
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Abstract

本发明公开了一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，涉及基于区块链的物联网技术领域，该方法包括以下步骤：首先，计算网关节点的综合信誉值
Figure DEST_PATH_IMAGE001
；其次，根据网关节点综合信誉值的大小选举出预选主节点
Figure 75885DEST_PATH_IMAGE002
；再次，预选主节点
Figure DEST_PATH_IMAGE003
通过竞争解决PoW难题成为主节点
Figure 229786DEST_PATH_IMAGE004
，并通过向全网广播以自组网的方式创建验证委员会；最后，委员会内的成员节点将高于奖励信誉值的部分信誉值作为股权，参与PBFT一致性协议。本申请的基于动态信誉值的共识传播优化方法提高了基于区块链的物联网系统中共识传播验证过程的性能，能够激励节点积极参与区块验证，缩短区块同步时间，同时避免恶意节点伪造交易，降低网络安全风险，提高物联网系统的安全性。

Description

一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法
技术领域
本发明涉及基于区块链的物联网技术领域，具体涉及一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法。
背景技术
优化共识传播是指在基于区块链的物联网交易验证过程中，避免惰性节点消极验证或搭便车，而促进节点合作转发交易并积极验证的关键。粗略可以分为两类，第一类是在比特币等各种加密货币中为激励矿工积极参与挖矿过程，对积极参与网络维护进行消息广播并验证的节点会获得相应的记账权，并给予规定的代币奖励。另一种则是利用奖惩模型来动态调整利益相关者的激励，根据节点在区块同步验证过程中的贡献度来决定奖励的多少。本发明针对的是第二种对节点间策略行为的理解，建立适当的激励机制优化共识传播。
传统的共识传播激励方法中，都仅考虑参与者的积极工作，并且没有衡量参与者的工作质量，此外基于代币的激励机制固定单一，并不适用于现实中动态的物联网场景。如果在基于区块链的物联网中激励节点积极参与消息的传播和一致性认证，需要在建立适当的奖惩机制的同时保证系统的可扩展性和交易的吞吐量。实用拜占庭容错算法（PBFT）是当前联盟链和私有链中最常采用的经典共识方案，主要利用一致性协议、检查点协议和视图更换协议来共同维护系统的一个状态，对系统内的请求进行验证并达成一致性的结论。但是PBFT共识算法也存在着许多问题，例如计算效率依赖于参与协议的节点数量，不适用于节点数量庞大的物联网系统，其可扩展性较差。此外，在主节点选举期间PBFT将无法正常共识，若当选的Primary节点作弊或者故障，可能会造成连续选主，在此期间，整个区块链验证系统对外服务能力将会大幅降低甚至无法提供对外服务。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，该方法使用主观逻辑模型对物联网节点的信誉值进行高效动态计算，能够加快区块同步时间，提高系统的可扩展性，降低主节点失效的风险，从而进一步提高系统的安全性。
本发明提供的具体技术方案为：一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，包括以下步骤：
S1：收到验证请求后计算目前网关节点的最终综合信誉值
Figure 875717DEST_PATH_IMAGE001
；
S2：根据网关节点综合信誉值的大小选举出预选主节点
Figure 332106DEST_PATH_IMAGE002
；
S3：预选主节点
Figure 618731DEST_PATH_IMAGE002
通过竞争解决PoW难题成为主节点
Figure 476965DEST_PATH_IMAGE003
，并通过向全网广播以自组网的方式创建验证委员会；
S4：委员会内的成员节点将高于奖励信誉值的部分信誉值作为股权，参与PBFT一致性协议。
进一步次，所述综合信誉值通过本地加权信誉值
Figure 89212DEST_PATH_IMAGE004
和加权推荐信誉值计
Figure 767318DEST_PATH_IMAGE005
算得到，所述本地加权信誉值
Figure 123213DEST_PATH_IMAGE006
通过向量
Figure 835954DEST_PATH_IMAGE007
进行描述，具体见公式（1）：
Figure 556785DEST_PATH_IMAGE008
（1）
其中，
Figure 722188DEST_PATH_IMAGE009
表示传感节点
Figure 819457DEST_PATH_IMAGE010
对网关节点
Figure 451951DEST_PATH_IMAGE011
的信誉度评估，
Figure 343683DEST_PATH_IMAGE012
为传感节点的集合，
Figure 261961DEST_PATH_IMAGE013
为两个节点间的信任度，
Figure 366183DEST_PATH_IMAGE014
为两个节点间的不信任度，
Figure 787937DEST_PATH_IMAGE015
为两个节点间的不确定度，
Figure 116150DEST_PATH_IMAGE016
为总体权重，
Figure 256145DEST_PATH_IMAGE017
分别表示加权后的本地信任度，不信任度和不确定性；
若网关节点
Figure 960795DEST_PATH_IMAGE011
的邻居节点中有
Figure 768214DEST_PATH_IMAGE018
个节点的信誉值数据库中存在对其本地信誉的评价值，则对于每个邻居推荐者
Figure 267329DEST_PATH_IMAGE019
，其加权推荐信誉值
Figure 97882DEST_PATH_IMAGE020
通过向量
Figure 340644DEST_PATH_IMAGE021
}进行描述，具体见公式（2）：
Figure 2570DEST_PATH_IMAGE022
（2）
Figure 672585DEST_PATH_IMAGE023
为推荐信誉值的权重因子，
Figure 990434DEST_PATH_IMAGE024
分别表示推荐者
Figure 771308DEST_PATH_IMAGE019
对网关节点
Figure 553320DEST_PATH_IMAGE011
的信任度、不信任度和不确定性，
Figure 394237DEST_PATH_IMAGE025
分别表示加权后的推荐信任度、不信任度和不确定性；
所述最终的综合信誉值
Figure 199382DEST_PATH_IMAGE026
用向量
Figure 781017DEST_PATH_IMAGE027
进行描述，具体见公式（3）：
Figure 417535DEST_PATH_IMAGE028
（3）
Figure 429353DEST_PATH_IMAGE029
分别表示最终网关节点
Figure 456215DEST_PATH_IMAGE011
的可信度、不信任度和不确定性；
所述最终信誉值
Figure 844471DEST_PATH_IMAGE030
，其中
Figure 69916DEST_PATH_IMAGE031
，为一给定的常量。
更进一步地，所述本地加权信誉值的总体权重
Figure 252636DEST_PATH_IMAGE032
，其中
Figure 829110DEST_PATH_IMAGE033
是信誉值计算的预定义权重参数，
Figure 21057DEST_PATH_IMAGE034
的计算公式见式（4）：
Figure 101009DEST_PATH_IMAGE035
（4）
当时间t满足
Figure 923471DEST_PATH_IMAGE036
时，
Figure 721663DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 717301DEST_PATH_IMAGE038
分别为
Figure 651759DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 441860DEST_PATH_IMAGE010
最近积极与消极交互的数量；同样，当时间
Figure 930610DEST_PATH_IMAGE040
时，
Figure 198781DEST_PATH_IMAGE037
和
Figure 253324DEST_PATH_IMAGE038
分别为
Figure 479906DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 990041DEST_PATH_IMAGE010
过去积极与消极交互的数量；
Figure 265164DEST_PATH_IMAGE041
为正相互作用权重，
Figure 439794DEST_PATH_IMAGE042
为负相互作用权重，其中，
Figure 571698DEST_PATH_IMAGE043
；
Figure 35040DEST_PATH_IMAGE044
为最近交互权重，
Figure 645013DEST_PATH_IMAGE045
为达标过去交互权重，其中
Figure 674149DEST_PATH_IMAGE046
，G是在时间T内与传感节点
Figure 976954DEST_PATH_IMAGE010
交互的所有网关节点的集合；
Figure 724330DEST_PATH_IMAGE047
为传感节点
Figure 341257DEST_PATH_IMAGE010
与网关节点
Figure 224899DEST_PATH_IMAGE011
的交互次数，
Figure 964185DEST_PATH_IMAGE048
为
Figure 933278DEST_PATH_IMAGE010
在时间T内与其他
Figure 88316DEST_PATH_IMAGE011
交互的平均次数。
更进一步地，所述推荐信誉值的权重因子
Figure 92044DEST_PATH_IMAGE049
通过公式（5）计算得到：
Figure 736652DEST_PATH_IMAGE050
（5）
其中，
Figure 193041DEST_PATH_IMAGE051
为传感节点
Figure 151770DEST_PATH_IMAGE010
对网关节点
Figure 10004DEST_PATH_IMAGE019
的直接信誉值计算结果。
更进一步地，所述共识传播优化方法还包括在计算最终综合信誉值前传感节点
Figure 91093DEST_PATH_IMAGE010
将感知到的数据与信誉值奖励
Figure 34778DEST_PATH_IMAGE052
打包进交易信息块，然后向由网关节点组成的区块链网络广播验证请求。
更进一步地，所述共识传播优化方法还包括对积极参与交易验证的节点的信誉值奖励和对伪造交易的节点的惩罚。
本发明的有益效果：
基于主观逻辑的多权重节点信誉值评估方法降低了参与共识的主节点失效的风险，解决了验证节点消极怠慢的情况，激励节点积极参与交易验证，提高了基于区块链的物联网系统中共识传播验证的性能，能够快速的实现交易区块的同步，进一步提高了基于区块链的物联网系统的安全性和可扩展性。
在基于PBFT共识的主节点选举过程中结合PoW机制，可以很好地限制恶意节点的数量，同时网络中的预选主节点可以快速验证其身份。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将对本发明作进一步详细的说明。
附图说明：
图1是本发明实施例的一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，包括以下步骤：
S1：传感节点
Figure 531618DEST_PATH_IMAGE010
将感知到的数据与信誉值奖励
Figure 77367DEST_PATH_IMAGE052
打包进交易信息块，然后向由网关节点组成的区块链网络广播验证请求。
S2：收到验证请求后计算网关节点目前的综合信誉值
Figure 329357DEST_PATH_IMAGE001
；
其中，所述综合信誉值通过本地加权信誉值
Figure 760338DEST_PATH_IMAGE006
和加权推荐信誉值
Figure 60870DEST_PATH_IMAGE053
计算得到，所述本地加权信誉值
Figure 628117DEST_PATH_IMAGE006
通过向量
Figure 51008DEST_PATH_IMAGE007
进行描述，具体见公式（1）：
Figure 969286DEST_PATH_IMAGE008
（1）
其中，
Figure 604666DEST_PATH_IMAGE009
表示传感节点
Figure 292000DEST_PATH_IMAGE010
对网关节点
Figure 620213DEST_PATH_IMAGE011
的信誉度评估，
Figure 760207DEST_PATH_IMAGE012
为传感节点的集合，
Figure 668120DEST_PATH_IMAGE013
为两个节点间的信任度，
Figure 209960DEST_PATH_IMAGE014
为两个节点间的不信任度，
Figure 709075DEST_PATH_IMAGE015
为两个节点间的不确定度，
Figure 601944DEST_PATH_IMAGE016
为总体权重，
Figure 579128DEST_PATH_IMAGE017
分别表示加权后的本地信任度，不信任度和不确定性；
所述本地加权信誉值计算的包括以下步骤：
S21：计算网关节点的本地信誉值
一个传感节点
Figure 444315DEST_PATH_IMAGE010
与网关节点
Figure 114331DEST_PATH_IMAGE011
，在数据传输和加密过程中，二者可能互相交互，
Figure 494497DEST_PATH_IMAGE010
对
Figure 278301DEST_PATH_IMAGE011
在主观逻辑上的信任度（即本地信誉值）在形式上可以被描述为本地意见向量：
Figure 997995DEST_PATH_IMAGE054
，所有传感节点都使用相同的评估标准来产生网关节点的本地信誉值，根据主观逻辑模型，可以得到公式（6）：
Figure 838912DEST_PATH_IMAGE055
（6）
Figure 706374DEST_PATH_IMAGE056
为两个节点间的信任度；
Figure 290939DEST_PATH_IMAGE057
为两个节点间的不信任度；
Figure 865140DEST_PATH_IMAGE058
为两个节点间的不确定度；
Figure 876958DEST_PATH_IMAGE059
为网关节点
Figure 966137DEST_PATH_IMAGE011
从传感节点
Figure 354393DEST_PATH_IMAGE010
接收到的数据中被进行积极加密存储的数量；为网关节点
Figure 783100DEST_PATH_IMAGE011
从传感节点
Figure 965820DEST_PATH_IMAGE010
接收到的数据中丢弃的数量；为传感节点
Figure 807874DEST_PATH_IMAGE010
与网关节点
Figure 734242DEST_PATH_IMAGE011
之间的通信链路质量，即数据包成功传输的概率，其决定了局部意见向量
Figure DEST_PATH_IMAGE060
的不确定性；其中
Figure 548614DEST_PATH_IMAGE061
且
Figure 433393DEST_PATH_IMAGE062
。
S22：计算网关节点的多权重本地信誉值
所述网关节点的权重包括：交互频率、交互时效性和交互效果。
所述交互频率：传感器节点
Figure 231585DEST_PATH_IMAGE010
与网关节点
Figure 899327DEST_PATH_IMAGE011
之间的交互频率是与交互的次数与在时间T内与其他交互的平均次数之比，即公式（7）所示：
Figure 99364DEST_PATH_IMAGE063
（7）
其中，
Figure 155045DEST_PATH_IMAGE047
为传感节点
Figure 174953DEST_PATH_IMAGE010
与网关节点
Figure 911965DEST_PATH_IMAGE011
的交互次数，
Figure 963579DEST_PATH_IMAGE064
，
Figure 659003DEST_PATH_IMAGE048
为
Figure 697366DEST_PATH_IMAGE010
在时间T内与其他
Figure 769227DEST_PATH_IMAGE065
交互的平均次数且
Figure DEST_PATH_IMAGE066
，G是在时间T内与传感节点
Figure 412698DEST_PATH_IMAGE010
交互的所有网关的集合，二者互动的频率越高，信誉值越大；
Figure 810181DEST_PATH_IMAGE067
为网关节点
Figure 804682DEST_PATH_IMAGE011
从传感节点
Figure 680234DEST_PATH_IMAGE010
接收到的数据中被进行积极加密存储的数量；
Figure DEST_PATH_IMAGE068
为网关节点
Figure 709370DEST_PATH_IMAGE011
从传感节点
Figure 746596DEST_PATH_IMAGE010
接收到的数据中丢弃的数量。
所述交互时效性和交互效果的权重相结合会形成一个新的交互频率，结果见公式（8）：
Figure 697235DEST_PATH_IMAGE069
（8）
Figure 110898DEST_PATH_IMAGE041
为正相互作用权重，
Figure 260120DEST_PATH_IMAGE042
为负相互作用权重，其中
Figure 468248DEST_PATH_IMAGE070
；
Figure 640603DEST_PATH_IMAGE044
为最近交互权重，
Figure 857958DEST_PATH_IMAGE045
为达标过去交互权重；
Figure 596106DEST_PATH_IMAGE071
为网关节点
Figure 506294DEST_PATH_IMAGE011
从传感节点
Figure 165945DEST_PATH_IMAGE010
接收到的数据中被进行积极加密存储的数量；
Figure 924341DEST_PATH_IMAGE072
为网关节点
Figure 48155DEST_PATH_IMAGE011
从传感节点
Figure 863664DEST_PATH_IMAGE010
接收到的数据中丢弃的数量；当时间t满足
Figure 745033DEST_PATH_IMAGE073
时，
Figure 304190DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 282510DEST_PATH_IMAGE075
分别为
Figure 268921DEST_PATH_IMAGE011
与最近积极与消极交互的数量，同样，当时间
Figure 903164DEST_PATH_IMAGE040
时，
Figure 433DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 833260DEST_PATH_IMAGE075
分别为
Figure 990572DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 846533DEST_PATH_IMAGE010
过去积极与消极交互的数量，
Figure 13072DEST_PATH_IMAGE076
为过去交互和现在交互的时间尺度。
所以
Figure 700405DEST_PATH_IMAGE010
与
Figure 231881DEST_PATH_IMAGE011
之间的交互频率也可以用公式（4）表示：
Figure 371875DEST_PATH_IMAGE077
（4）
当时间t满足
Figure 76526DEST_PATH_IMAGE078
时，
Figure 618365DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 320742DEST_PATH_IMAGE075
分别为
Figure 948033DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 456374DEST_PATH_IMAGE010
最近积极与消极交互的数量，同样，当时间
Figure 115370DEST_PATH_IMAGE079
时，
Figure 988648DEST_PATH_IMAGE074
和
Figure 837656DEST_PATH_IMAGE075
分别为
Figure 149688DEST_PATH_IMAGE011
与
Figure 666120DEST_PATH_IMAGE010
过去积极与消极交互的数量，
Figure 710300DEST_PATH_IMAGE076
为过去交互和现在交互的时间尺度；
Figure 46603DEST_PATH_IMAGE041
为正相互作用权重，
Figure 896747DEST_PATH_IMAGE042
为负相互作用权重，其中，
Figure 267686DEST_PATH_IMAGE043
；
Figure 482767DEST_PATH_IMAGE044
为最近交互权重，
Figure 571945DEST_PATH_IMAGE045
为达标过去交互权重，其中
Figure 960201DEST_PATH_IMAGE046
，G是在时间T内与传感节点
Figure 451225DEST_PATH_IMAGE010
交互的所有网关的集合，
Figure 837207DEST_PATH_IMAGE047
为传感节点
Figure 148103DEST_PATH_IMAGE010
与网关节点
Figure 340050DEST_PATH_IMAGE011
的交互次数，
Figure 685581DEST_PATH_IMAGE048
为
Figure 242464DEST_PATH_IMAGE010
在时间T内与其他
Figure 40656DEST_PATH_IMAGE011
交互的平均次数。
所以本地信誉值的总权重为
Figure 36294DEST_PATH_IMAGE032
，其中
Figure 236331DEST_PATH_IMAGE033
是信誉值计算的预定义权重参数。
对网关节点的本地信誉值进行加权后得到加权本地信誉值，结果得到上述公式（1）。
S23：所述加权推荐信誉值
Figure 964115DEST_PATH_IMAGE080
的计算过程如下：
推荐信誉值由
Figure 252533DEST_PATH_IMAGE081
的邻居网关节点根据其在共识验证过程中的表现，对其客观的信誉评价，若网关节点
Figure 51862DEST_PATH_IMAGE011
积极参与验证过程并作出正确响应，则
Figure 106405DEST_PATH_IMAGE011
在此过程中会获得推荐信誉值
Figure 5091DEST_PATH_IMAGE082
，并且随着响应时间的长短有不同的衰减程度，衰减因子为
Figure 43454DEST_PATH_IMAGE083
，且
Figure 115315DEST_PATH_IMAGE084
，表示验证节点响应时间的长短对其推荐信誉值的影响程度。若的邻居节点中有
Figure 227628DEST_PATH_IMAGE085
个节点的信誉值数据库中存在对
Figure 359532DEST_PATH_IMAGE011
的推荐信誉值结果，则对于每个推荐者
Figure 354033DEST_PATH_IMAGE086
，其相应的推荐信誉值的权重因子
Figure 495164DEST_PATH_IMAGE087
通过公式（5）计算得到：
Figure 461983DEST_PATH_IMAGE088
（5）
其中，
Figure 764789DEST_PATH_IMAGE089
为传感节点
Figure 512165DEST_PATH_IMAGE010
对网关节点
Figure 925828DEST_PATH_IMAGE090
的直接信誉值计算结果，值越大，为节点
Figure 12733DEST_PATH_IMAGE090
的可信程度越高，相应的加权因子
Figure 486440DEST_PATH_IMAGE091
越大，节点
Figure 721112DEST_PATH_IMAGE090
的推荐信誉值在最终的推荐信誉值中所占的比重也越大。
由于恶意网关节点在数据处理的过程中会丢弃或滥用数据，因此它们的直接信誉值会很小。在推荐信誉值的计算过程中，这些恶意节点的推荐信誉值对最终的推荐信誉值的影响就会很小，从而保证最终的综合推荐信誉值更加准确。
若网关节点
Figure 938467DEST_PATH_IMAGE092
的邻居节点中有
Figure 879878DEST_PATH_IMAGE093
个节点的信誉值数据库中存在对其本地信誉的评价值，则对于每个邻居推荐者
Figure 524486DEST_PATH_IMAGE094
，其加权推荐信誉值通过向量
Figure 246454DEST_PATH_IMAGE095
}进行描述，具体见公式（2）：
Figure 998991DEST_PATH_IMAGE096
（2）
Figure 60488DEST_PATH_IMAGE023
为推荐信誉值的权重因子，
Figure 610418DEST_PATH_IMAGE024
分别表示推荐者
Figure 819682DEST_PATH_IMAGE019
对网关节点
Figure 582102DEST_PATH_IMAGE011
的信任度、不信任度和不确定性，
Figure 294843DEST_PATH_IMAGE025
分别表示加权后的推荐信任度、不信任度和不确定性；
整合完成后，计算出的节点的加权推荐信誉值
Figure 546833DEST_PATH_IMAGE097
，
Figure DEST_PATH_IMAGE098
为衰减因子，且
Figure 446656DEST_PATH_IMAGE099
，表示验证节点响应时间的长短对其推荐信誉值的影响程度；其中
Figure DEST_PATH_IMAGE100
，为一给定的常量，表明不确定性对网关节点信誉值的影响水平。
所述最终的综合信誉值用向量
Figure 340662DEST_PATH_IMAGE101
进行描述，具体见公式（3）：
Figure 173489DEST_PATH_IMAGE102
（3）
Figure 534063DEST_PATH_IMAGE103
分别表示最终网关节点
Figure 186762DEST_PATH_IMAGE104
的可信度、不信任度和不确定性。
所述最终综合信誉值的计算公式（9）为：
Figure 353301DEST_PATH_IMAGE105
（9）
其中
Figure DEST_PATH_IMAGE106
，为一给定的常量，表明不确定性对网关节点信誉值的影响水平。
还包括将综合信誉值上传并存储到本地的区块链网络中。
S3：根据网关节点综合信誉值的大小选举出预选主节点
Figure 775055DEST_PATH_IMAGE107
；
其中，每个网关节点将自己的信誉值作为股权，信誉值的大小决定了被选为下一个区块验证过程中预选主节点的概率，信誉值越高，被选为预选主节点的几率越大。
S4：预选主节点
Figure 103268DEST_PATH_IMAGE107
通过竞争解决PoW难题成为主节点
Figure 508842DEST_PATH_IMAGE108
，并通过向全网广播以自组网的方式创建验证委员会；
所述预选主节点解决PoW难题的方式是以其信誉值所占比例成正比的概率来解决工作量证明的难题，率先计算出随机数的网关节点当选为主节点
Figure 151175DEST_PATH_IMAGE108
。
其中，预选主节点
Figure 693015DEST_PATH_IMAGE107
通过竞争解决PoW难题成为主节点是为了避免在预选主节点过程中网络偏向信誉值最高的节点，而使用PoW难题来选举主节点主要有两个优势：一是区块链网络中的其他预选主节点可以验证身份；二是由于解决PoW难题所涉及的计算，其能够限制恶意Sybils的数量。
S5：委员会内的成员节点将高于奖励信誉值的部分信誉值作为股权，参与PBFT一致性协议。
当区块中的交易验证通过后，由委员会内的成员对其进行联合签名并添加到主区块链中。
S6：还包括对积极参与交易验证的节点的奖励过程和对伪造交易的节点的惩罚过程：所述奖励为该节点获得这个区块中交易所包含的信誉值；
所述惩罚为该节点失去部分作为股权的信誉值以及创建下一个块的权利。
因为，只要作为股权的信誉值高于获得的信誉值，则验证者尝试欺诈时的损失将高于获得的收益，可以保证物联网系统的稳定运行。
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、同替换、改进，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：收到验证请求后计算目前网关节点的最终综合信誉值
Figure 368974DEST_PATH_IMAGE001
；
S2：根据网关节点综合信誉值的大小选举出预选主节点
Figure 252617DEST_PATH_IMAGE002
；
S3：预选主节点
Figure 929586DEST_PATH_IMAGE002
通过竞争解决PoW难题成为主节点
Figure 898679DEST_PATH_IMAGE003
，并通过向全网广播以自组网的方式创建验证委员会；
S4：委员会内的成员节点将高于奖励信誉值的部分信誉值作为股权，参与PBFT一致性协议。
2.根据权利要求1所述的基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，其特征在于，所述最终综合信誉值通过本地加权信誉值
Figure 116033DEST_PATH_IMAGE004
和加权推荐信誉值
Figure 854182DEST_PATH_IMAGE005
计算得到，所述本地加权信誉值
Figure 498790DEST_PATH_IMAGE004
通过向量
Figure 955179DEST_PATH_IMAGE006
进行描述，具体见公式（1）：
Figure 976225DEST_PATH_IMAGE007
（1）
其中，
Figure 834459DEST_PATH_IMAGE008
表示传感节点
Figure 387319DEST_PATH_IMAGE009
对网关节点
Figure 534267DEST_PATH_IMAGE010
的信誉度评估，
Figure 93424DEST_PATH_IMAGE011
为传感节点的集合，
Figure 71744DEST_PATH_IMAGE012
为两个节点间的信任度，
Figure 58155DEST_PATH_IMAGE013
为两个节点间的不信任度，
Figure 426819DEST_PATH_IMAGE014
为两个节点间的不确定度，
Figure 524088DEST_PATH_IMAGE015
为总体权重，
Figure 356915DEST_PATH_IMAGE016
分别表示加权后的本地信任度，不信任度和不确定性；
若网关节点
Figure 514227DEST_PATH_IMAGE010
的邻居节点中有
Figure 432504DEST_PATH_IMAGE017
个节点的信誉值数据库中存在对其本地信誉的评价值，则对于每个邻居推荐者
Figure 333464DEST_PATH_IMAGE018
，其加权推荐信誉值
Figure 224060DEST_PATH_IMAGE019
通过向量
Figure 552273DEST_PATH_IMAGE020
}进行描述，具体见公式（2）：
Figure 692267DEST_PATH_IMAGE021
（2）
Figure 131339DEST_PATH_IMAGE022
为推荐信誉值的权重因子，
Figure 673179DEST_PATH_IMAGE023
分别表示推荐者
Figure 437873DEST_PATH_IMAGE018
对网关节点
Figure 65163DEST_PATH_IMAGE010
的信任度、不信任度和不确定性，
Figure 511188DEST_PATH_IMAGE024
分别表示加权后的推荐信任度、不信任度和不确定性；
所述最终的综合信誉值
Figure 907534DEST_PATH_IMAGE025
用向量
Figure 574620DEST_PATH_IMAGE026
进行描述，具体见公式（3）：
Figure 689207DEST_PATH_IMAGE027
（3）
Figure 1239DEST_PATH_IMAGE028
分别表示最终网关节点
Figure 252092DEST_PATH_IMAGE010
的可信度、不信任度和不确定性；
所述最终信誉值
Figure 296271DEST_PATH_IMAGE029
，其中
Figure 898154DEST_PATH_IMAGE030
，为一给定的常量。
3.根据权利要求2的基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，其特征在于，所述本地加权信誉值的总体权重
Figure 482719DEST_PATH_IMAGE031
，其中
Figure 853658DEST_PATH_IMAGE032
是信誉值计算的预定义权重参数，
Figure 131055DEST_PATH_IMAGE033
的计算公式见式（4）：
Figure 220234DEST_PATH_IMAGE034
（4）
当时间t满足
Figure 546173DEST_PATH_IMAGE035
时，
Figure 771618DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 485496DEST_PATH_IMAGE037
分别为
Figure 796392DEST_PATH_IMAGE010
与
Figure 722759DEST_PATH_IMAGE009
最近积极与消极交互的数量；同样，当时间
Figure 271553DEST_PATH_IMAGE039
时，
Figure 625173DEST_PATH_IMAGE036
和
Figure 688944DEST_PATH_IMAGE037
分别为
Figure 419003DEST_PATH_IMAGE010
与
Figure 822303DEST_PATH_IMAGE009
过去积极与消极交互的数量；
Figure 349754DEST_PATH_IMAGE040
为正相互作用权重，
Figure 635242DEST_PATH_IMAGE041
为负相互作用权重，其中，
Figure 903413DEST_PATH_IMAGE042
；
Figure 223535DEST_PATH_IMAGE043
为最近交互权重，
Figure 184538DEST_PATH_IMAGE044
为达标过去交互权重，其中
Figure 957322DEST_PATH_IMAGE045
，G是在时间T内与传感节点
Figure 763604DEST_PATH_IMAGE009
交互的所有网关节点的集合；
Figure 141496DEST_PATH_IMAGE046
为传感节点
Figure 7821DEST_PATH_IMAGE009
与网关节点
Figure 267901DEST_PATH_IMAGE010
的交互次数，
Figure 877874DEST_PATH_IMAGE047
为
Figure 907010DEST_PATH_IMAGE009
在时间T内与其他
Figure 209815DEST_PATH_IMAGE010
交互的平均次数。
4.根据权利要求2的基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，其特征在于，所述推荐信誉值的权重因子
Figure 957191DEST_PATH_IMAGE048
通过公式（5）计算得到：
Figure 370855DEST_PATH_IMAGE049
（5）
其中，
Figure 254497DEST_PATH_IMAGE050
为传感节点
Figure 728204DEST_PATH_IMAGE009
对网关节点
Figure 694367DEST_PATH_IMAGE018
的直接信誉值计算结果。
5.根据权利要求1的基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，其特征在于，所述共识传播优化方法还包括在计算最终综合信誉值前传感节点
Figure 646143DEST_PATH_IMAGE009
将感知到的数据与信誉值奖励
Figure 853133DEST_PATH_IMAGE051
打包进交易信息块，然后向由网关节点组成的区块链网络广播验证请求的过程。
6.根据权利要求1的基于动态信誉值的PBFT共识传播优化方法，其特征在于，所述共识传播优化方法还包括对积极参与交易验证的节点的信誉值奖励和对伪造交易的节点的惩罚。
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