CN111611599A - 一种区块链的共识算法实现方法、设备及介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种区块链的共识算法实现方法、设备及介质，方法包括：通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。本发明实施例通过预选出代理节点，避免整个区块链网络共同参与共识，造成无限制的算力竞争，浪费大量的能耗。同时，代理节点之间也要进行小范围内的计算竞争，使节点在一定范围内付出更多的计算资源，以维持整个网络的正常运行。

Description

一种区块链的共识算法实现方法、设备及介质

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，尤其涉及一种区块链的共识算法实现方法、设备及介质。

背景技术

传统的区块链共识是每次共识过程所有矿工节点都参与共识，最终只有一个矿工节点取得记账权，并自动获得区块链对矿工节点的一部分奖励。例如工作量证明(Proof-of-Work，PoW)、权益证明，(Proof of Stake，PoS)等共识机制都是基于全员参与共识。这些全员共识的机制都有自己的问题，要么每个人为了提高自己的算例浪费大量的能耗，要么为了提高自己的权益囤积货币。

发明内容

本说明书实施例提供一种区块链的共识算法实现方法、设备及介质，用于解决现有技术中的如下技术问题：

区块链的节点间为了获得记账权和奖励，形成无限制的算力竞争，造成大量能耗。

本说明书实施例采用下述技术方案：

一种区块链的共识算法实现方法，包括：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

在一个示例中，所述通过算法确定区块链中的多个代理节点，包括：

通过随机算法，随机选取一定数量的节点；

向每个所述一定数量的节点发送确认信息，使每个所述一定数量的节点在所述区块链中广播是否成为代理节点的反馈信息。

在一个示例中，还包括：

接收所述反馈信息，并在所述区块链的每个节点中形成对应于在所述区块链中进行下一次记账的代理节点名单。

在一个示例中，还包括：

接收所述竞争胜出的代理节点发送的新的区块；

判断所述竞争胜出的代理节点是否在所述代理节点名单中，以确定是否将所述新的区块写入所述区块链中。

在一个示例中，还包括：

接收所述竞争胜出的代理节点发送的新的区块，并使所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块，确定是否将所述新的区块写入所述区块链中。

在一个示例中，所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块，确定是否将所述新的区块写入所述区块链中，包括：

所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块的区块头哈希值、所述新的区块中的交易内容；

若所述区块头哈希值小于指定目标值，且所述交易内容合法，则将所述新的区块写入所述区块链中。

在一个示例中，还包括：

接收部分所述区块链的节点发送的随机数信息；

根据所述随机数信息确定所述区块链中的多个代理节点。

在一个示例中，所述区块链根据所述随机数信息确定所述区块链中的多个代理节点，包括：

将多个所述随机数信息进行拼接后进行哈希运算，得到哈希值；

将所述哈希值作为随机算法的随机源，生成随机数；

根据所述随机数确定所述区块链中的多个代理节点。

本发明实施例的第二方面提供了一种区块链的共识算法实现设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

本发明实施例的第三方面提供了一种区块链的共识算法实现非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

本发明实施例中通过预选出代理节点，避免整个区块链网络共同参与共识，造成无限制的算力竞争，浪费大量的能耗。同时，代理节点之间也要进行小范围内的计算竞争，使节点在一定范围内付出更多的计算资源，以维持整个网络的正常运行。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本说明书实施例提供的方法流程示意图；

图2为本说明书实施例提供的设备框架示意图。

具体实施方式

为使本说明书的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

本申请的实施例提供了区块链的共识算法实现方法及相应方案，通过预选出代理节点，避免整个区块链网络共同参与共识，造成无限制的算力竞争，浪费大量的能耗。同时，代理节点之间也要进行小范围内的计算竞争，使节点在一定范围内付出更多的计算资源，以维持整个网络的正常运行。

图1为本说明书实施例提供的方法流程示意图。如图所示，方法包括：

S101通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

S102通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。尽管区块链的底层技术已经发展多年，但是不能实现在具体场景的有效应用。

根据本发明的具体实施例，区块链上设置有管理代理节点的智能合约，智能合约是智能合约是部署在区块链上的自动化运行的脚本，由于是设置在区块链上的，具有公开透明的特性。用户通过智能合约预先设置规则，以将数据写入区块链和获取数据浏览权限，很大程度上规避了隐私信息的公开。当然，智能合约并非本申请的唯一实施方式，是根据不同的区块链平台，比如以太坊、超级账本等，相应设置的。

根据本发明的具体实施例，步骤S101的具体实现方式可以是：

通过随机算法，随机选取一定数量的节点；

向每个所述一定数量的节点发送确认信息，使每个所述一定数量的节点在所述区块链中广播是否成为代理节点的反馈信息。

区块链的智能合约通过一些随机算法，比如数值概率算法等，在区块链的节点中随机选取一定数量的节点，比如区块链所有节点的百分之十到三十，然后再向这些节点发送是否成为代理节点的确认信息，这些节点会将反馈消息在区块链中进行广播，通知区块链中的所有节点。

相应的，区块链中的其他节点，包括接收信息的其他代理节点和非代理节点，接收所述反馈信息，并在所述区块链的每个节点中形成对应于在所述区块链中进行下一次记账的代理节点名单。

可以理解的是，这个代理节点名单有效性可以是下一次记账时有效，可以是往后三次记账时有效。或者，形成多个代理节点名单，区块链每次进行共识时，随机选取一份代理节点名单并广播至其它节点。

在本发明的一些实施例中，为了实现代理节点的选取是完全随机的，本发明实施例基于区块链公开透明的特点，提供了一种基于随机数的代理节点选取方法，大致包括：

区块链的智能合约接收部分所述区块链的节点发送的随机数信息；

区块链的智能合约根据所述随机数信息确定所述区块链中的多个代理节点。

具体而言，所述区块链根据所述随机数信息确定所述区块链中的多个代理节点，包括：

将多个所述随机数信息进行拼接后进行哈希运算，得到哈希值，哈希算法可以是SHA-1，MD4，MD5等；

将所述哈希值作为随机算法的随机源，生成随机数；

根据所述随机数确定所述区块链中的多个代理节点。

根据本发明的具体实施例，步骤S102通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权，的具体实现方式包括：

通过工作量证明或者权威证明等共识算法，在代理节点名单的范围内，使这些代理节点间使用约定的共识算法进行竞争，向竞争胜出的节点开放记账权。

记账权开放后，该竞争胜出的代理节点可以在区块链中进行记账，也就是将上链的数据打包成新的区块，然后将该新的区块在区块链中进行广播，区块链中的其它节点接收到广播的新的区块后对该区块进行验证，若验证通过，则将该新的区块写入区块链中。

在本发明的一些实施例中，区块链中的其它节点接收到广播的区块后对该区块进行验证，中的验证方式包括：

接收所述竞争胜出的代理节点发送的新的区块，判断所述竞争胜出的代理节点是否在所述代理节点名单中，以确定是否将所述新的区块写入所述区块链中。

在本发明的另一些实施例中，区块链中的其它节点接收到广播的区块后对该区块进行验证，中的验证方式包括：

所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块的区块头哈希值、所述新的区块中的交易内容；

若所述区块头哈希值小于指定目标值，且所述交易内容合法，则将所述新的区块写入所述区块链中。

可以理解的是，本发明实施例中提到的两种验证方式可以独立实施，也可以结合实施，亦或者结合本领域技术人员常用的其他验证方式进行实施，本申请实施例对此不作特别的限制。

基于同样的思路，本申请的一些实施例还提供了上述方法对应的设备和非易失性计算机存储介质。

图2为本说明书实施例提供的设备框架示意图，区块链的共识算法实现设备，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

本申请的一些实施例提供的对应于图1的一种基于区块链的共识算法实现非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令设置为：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

本申请中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备和介质实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本申请实施例提供的设备和介质与方法是一一对应的，因此，设备和介质也具有与其对应的方法类似的有益技术效果，由于上面已经对方法的有益技术效果进行了详细说明，因此，这里不再赘述设备和介质的有益技术效果。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产

品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种区块链的共识算法实现方法，其特征在于，包括：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过算法确定区块链中的多个代理节点，包括：

通过随机算法，随机选取一定数量的节点；

向每个所述一定数量的节点发送确认信息，使每个所述一定数量的节点在所述区块链中广播是否成为代理节点的反馈信息。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述反馈信息，并在所述区块链的每个节点中形成对应于在所述区块链中进行下一次记账的代理节点名单。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述竞争胜出的代理节点发送的新的区块；

判断所述竞争胜出的代理节点是否在所述代理节点名单中，以确定是否将所述新的区块写入所述区块链中。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收所述竞争胜出的代理节点发送的新的区块，并使所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块，确定是否将所述新的区块写入所述区块链中。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块，确定是否将所述新的区块写入所述区块链中，包括：

所述区块链的每个节点分别验证所述新的区块的区块头哈希值、所述新的区块中的交易内容；

若所述区块头哈希值小于指定目标值，且所述交易内容合法，则将所述新的区块写入所述区块链中。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

接收部分所述区块链的节点发送的随机数信息；

根据所述随机数信息确定所述区块链中的多个代理节点。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述区块链根据所述随机数信息确定所述区块链中的多个代理节点，包括：

将多个所述随机数信息进行拼接后进行哈希运算，得到哈希值；

将所述哈希值作为随机算法的随机源，生成随机数；

根据所述随机数确定所述区块链中的多个代理节点。

9.一种区块链的共识算法实现设备，其特征在于，包括：

至少一个处理器；以及，

与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，

所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

10.一种区块链的共识算法实现非易失性计算机存储介质，存储有计算机可执行指令，其特征在于，所述计算机可执行指令设置为：

通过算法确定区块链中的多个代理节点，其中，所述多个代理节点用于参与所述区块链的共识；

通过指定的共识算法，使所述多个代理节点之间进行竞争，并向竞争胜出的代理节点开放记账权。

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