CN112367174B - 一种基于属性值的区块链共识方法及装置 - Google Patents

一种基于属性值的区块链共识方法及装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于属性值的区块链共识方法及装置，其中方法为：在区块链的第i时期内，第一匿名节点以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识；在所述区块链的第i时期结束后，所述第一匿名节点将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息。上述方法应用于金融科技(Fintech)时，行为以匿名身份信息的名义进行，每隔一个时期都更新得到新的匿名身份信息，在短期内隐匿了身份的情况下难以分析到真实节点的属性值，那么较高属性值的节点不容易受到针对性的恶意攻击。

Description

一种基于属性值的区块链共识方法及装置
技术领域
本发明涉及金融科技(Fintech)领域中的区块链(blockchain)领域，尤其涉及一种基于属性值的区块链共识方法及装置。
背景技术
随着计算机技术的发展，越来越多的技术应用在金融领域，传统金融业正在逐步向金融科技(Fintech)转变，但由于金融行业的安全性、实时性要求，也对技术提出的更高的要求。目前金融科技领域和区块链(blockchain)领域联系较为紧密。区块链中的区块链节点本身具有一些权益属性，基于属性值的区块链中，由区块链节点的权益属性来决定属性值的高低，区块链节点的属性值可以用于共识机制中来提升区块链的性能。
目前，在一些区块链方案中，虽然可以隐藏交易地址和交易金额。但是，区块链节点的行为却是透明可见的，区块链节点的权益属性和行为密切相关。因此，区块链节点的权益属性可以通过行为分析出来，这存在较大的隐患，攻击者可以在区块链运行过程中观察区块链节点的行为，分析属性值较高的区块链节点，从而拖慢系统性能。因此，在区块共识过程中，区块链节点的属性值容易泄露，属性值较高的区块链节点容易受到恶意攻击，是一个亟待解决的问题。
发明内容
本发明提供一种基于属性值的区块链共识方法及装置，解决了现有技术中区块链节点的属性值容易泄露，属性值较高的区块链节点容易受到恶意攻击的问题。
第一方面，本发明提供一种基于属性值的区块链共识方法，包括：在区块链的第i时期内，第一匿名节点以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识；所述第一动态属性值承诺是至少根据第一动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第一匿名身份信息是至少根据第一实际身份信息得到的匿名身份信息；在所述区块链的第i时期结束后，所述第一匿名节点将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息；所述第二动态属性值承诺是至少根据第二动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第二动态实际属性值在所述区块链的第i时期开始时的取值是所述第一动态实际属性值在所述区块链的第i时期结束时的取值；所述第二匿名身份信息是至少根据所述第一实际身份信息得到的匿名身份信息；所述第二匿名身份信息和所述第二动态属性值承诺用于：所述第一匿名节点在所述区块链的第i+1时期参与所述区块链的区块共识。
上述方式下，在区块链的第i时期，第一匿名节点以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识，但不披露实际的第一动态实际属性值和第一实际身份信息，从而攻击者也无从确定较高属性值的实际节点，而且在所述区块链的第i时期结束后，所述第一匿名节点将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息，从而每隔一个时期，都以新更替的匿名身份信息和动态属性值承诺参与区块链的区块共识，由于所述第一匿名节点的行为是以匿名身份信息的名义进行的，每隔一个时期都更新得到新的匿名身份信息，在短期内隐匿了身份的情况下难以分析到真实节点的属性值，那么较高属性值的节点不容易受到针对性的恶意攻击。
可选的，所述第一匿名节点以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识，包括：在所述区块链的第i时期内，若所述第一匿名节点确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，则生成第一共识零知识证明；所述第一共识零知识证明至少用于验证以下信息的正确性：共识验证信息、所述第一动态属性值承诺和所述第一匿名身份信息；所述第一匿名节点至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块；所述第一匿名节点获取来自各第二匿名节点的各第二区块；所述第一匿名节点基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识。
上述方法中，通过第一共识零知识证明，在不泄露实际身份信息和实际动态属性值的情况下，生成可以进行验证的第一区块，并基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识，从而在区块共识过程中不屑露实际身份和实际动态属性值。
可选的，所述第一匿名节点至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块，包括：所述第一匿名节点至少根据所述第一共识零知识证明、所述共识验证信息、待出块区块内容、各匿名节点的匿名身份信息和所述各匿名节点的属性值承诺，生成所述第一区块；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和所述各第二匿名节点。
上述方法中，第一区块是根据各匿名节点的匿名身份信息和所述各匿名节点的属性值承诺得到的，进一步增加了第一区块的可信性。
可选的，所述第一匿名节点确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，包括：所述第一匿名节点若确定所述第一动态实际属性值大于或等于预设阈值，则至少根据所述第一动态实际属性值、第i时期的时期信息和所述待出块区块内容，按照预设哈希函数，生成候选哈希值；所述第一匿名节点若确定所述候选哈希值、所述预设哈希函数的最大哈希值、所述第一动态实际属性值和所述区块链本次出块的属性值总和满足预设关系，则确定所述第一匿名节点为出块区块链节点。
上述方法中，设置了区块链上的所述预设条件，自适应地在区块链中选择出块的节点，提升了选择出块节点的效率。
可选的，针对所述区块链的第i时期内每个共识完毕的共识区块，所述第一匿名节点根据各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果，确定所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和各第二匿名节点；其中，任一匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果表征了该匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的贡献；所述第一匿名节点根据所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量、所述第一动态属性值承诺、所述各第二匿名节点的第二动态属性值承诺，按照预设同态加密函数，更新所述各匿名节点在第i时期的动态属性值承诺以及所述各匿名节点在第i时期的动态实际属性值总和。
上述方式下，所述第一匿名节点确定所述各匿名节点在第i时期内对于每个共识完毕的共识区块的信誉值变化量，所述各匿名节点在第i时期的信誉值承诺以及所述各匿名节点在第i时期的实际信誉值总和，从而每次出块完毕都进行同步校准。
可选的，在进入所述区块链的第i时期之前，所述第一匿名节点具体按照以下方式生成所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺：所述第一匿名节点至少根据所述第一实际身份信息、第i时期的时期信息，生成身份哈希值；所述第一匿名节点至少根据所述身份哈希值和身份随机数，按照预设同态加密函数，生成所述第一匿名身份信息；所述第一匿名节点至少根据所述第一动态实际属性值在第i时期的初值和所述身份随机数，按照所述预设同态加密函数，生成所述第一动态属性值承诺。
上述过程中，通过加入时期信息和随机数等混淆信息，既能将实际的信息映射到匿名的信息，又能添加混淆信息，使得所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺更加难以破解。
可选的，所述区块链的第i时期结束的触发条件包括：所述区块链在第i时期内生成的区块数量大于或等于预设区块数量；和\或所述区块链的第i时期开启的累计时长大于预设时长。
上述方式下，通过设置所述区块链的第i时期结束的触发条件，及时更换所述区块链的周期，从而进一步增加共识的隐私性。
第二方面，本发明提供一种基于属性值的区块链共识装置，包括：共识模块，用于在区块链的第i时期内，以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识；所述第一动态属性值承诺是至少根据第一动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第一匿名身份信息是至少根据第一实际身份信息得到的匿名身份信息；更新模块，用于在所述区块链的第i时期结束后，将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息；所述第二动态属性值承诺是至少根据第二动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第二动态实际属性值在所述区块链的第i时期开始时的取值是所述第一动态实际属性值在所述区块链的第i时期结束时的取值；所述第二匿名身份信息是至少根据所述第一实际身份信息得到的匿名身份信息；所述第二匿名身份信息和所述第二动态属性值承诺用于：第一匿名节点在所述区块链的第i+1时期参与所述区块链的区块共识。
可选的，所述共识模块具体用于：在所述区块链的第i时期内，若确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，则生成第一共识零知识证明；所述第一共识零知识证明至少用于验证以下信息的正确性：共识验证信息、所述第一动态属性值承诺和所述第一匿名身份信息；至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块；获取来自各第二匿名节点的各第二区块；基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识。
可选的，所述共识模块具体用于：至少根据所述第一共识零知识证明、所述共识验证信息、待出块区块内容、各匿名节点的匿名身份信息和所述各匿名节点的属性值承诺，生成所述第一区块；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和所述各第二匿名节点。
可选的，所述共识模块具体用于：若确定所述第一动态实际属性值大于或等于预设阈值，则至少根据所述第一动态实际属性值、第i时期的时期信息和所述待出块区块内容，按照预设哈希函数，生成候选哈希值；若确定所述候选哈希值、所述预设哈希函数的最大哈希值、所述第一动态实际属性值和所述区块链本次出块的属性值总和满足预设关系，则确定所述第一匿名节点为出块区块链节点。
可选的，所述更新模块还用于：针对所述区块链的第i时期内每个共识完毕的共识区块，根据各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果，确定所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和各第二匿名节点；其中，任一匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果表征了该匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的贡献；根据所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量、所述第一动态属性值承诺、所述各第二匿名节点的第二动态属性值承诺，按照预设同态加密函数，更新所述各匿名节点在第i时期的动态属性值承诺以及所述各匿名节点在第i时期的动态实际属性值总和。
可选的，所述共识模块还用于：至少根据所述第一实际身份信息、第i时期的时期信息，生成身份哈希值；至少根据所述身份哈希值和身份随机数，按照预设同态加密函数，生成所述第一匿名身份信息；至少根据所述第一动态实际属性值在第i时期的初值和所述身份随机数，按照所述预设同态加密函数，生成所述第一动态属性值承诺。
可选的，所述区块链的第i时期结束的触发条件包括：所述区块链在第i时期内生成的区块数量大于或等于预设区块数量；和\或所述区块链的第i时期开启的累计时长大于预设时长。
上述第二方面及第二方面各个可选装置的有益效果，可以参考上述第一方面及第一方面各个可选方法的有益效果，这里不再赘述。
第三方面，本发明提供一种计算机设备，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，用以执行上述第一方面及第一方面各个可选的方法。
第四方面，本发明提供一种存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，用以执行上述第一方面及第一方面各个可选的方法。
本发明的这些方面或其他方面在以下实施例的描述中会更加简明易懂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本发明实施例提供的一种基于属性值的区块链共识方法对应的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的一种基于属性值的区块链共识系统的系统架构示意图；
图3为本发明实施例提供的一种基于属性值的区块链共识方法对应的具体流程示意图；
图4为本发明实施例提供的一种基于属性值的区块链共识装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
下面首先列出本申请中出现的名词。
零知识证明(Zero-Knowledge Proof，ZKP)：证明者能够在不向验证者提供任何有用的信息的情况下，使验证者相信某个论断是正确的。
简洁化的非交互式计算可靠的零知识证明(zero-knowledge succinct non-interactive argument of knowledge，zk-SNARK)：是零知识证明的一种实现方式，它允许用户以非交互式的方式提供证明，且该证明可以用很短的时间验证。应用于Zcash等匿名电子货币。
佩德森(Pedersen)承诺：一种密码学承诺。包含两个阶段：在承诺阶段，它允许承诺方通过承诺函数COMM(m,r)将消息正整数m通过密文的形式发送r为随机正整数，它可以保证承诺方不会修改消息的同时对他人隐藏消息本身；在打开阶段，承诺方可以公开消息，接收端以此来验证消息是否和承诺阶段一致。Pedersen承诺满足隐藏性(Hiding)，绑定性(Binding)和同态性(homomorphic)。我们主要会利用其中的同态性即COMM(a,b)+COMM(c,d)＝COMM(a+c,b+d)。
客户：使用区块链进行记账的用户。
验证者：进行交易验证，将认证后的交易打包进区块链的节点。
ID(Identity，身份证标识号)：代表验证者的标识号。
PoS(Proof-of-Stake，权益证明)：以共识算法的方式，使用伪随机数的方式指定持有货币的人为交易的验证者，并创造新的区块并接续在最长的链后面。
基于信誉的区块链:按照验证者的行为和能力对其进行信誉评分并将该评分用于共识机制中来提升性能的区块链系统。目前，在一些区块链方案中，虽然可以交易地址和交易金额。但是，区块链节点的行为却是透明可见的，区块链节点的权益属性和行为密切相关。因此，区块链节点的权益属性可以通过行为分析出来，攻击者可以在区块链运行过程中观察区块链节点的行为，属性值较高的区块链节点容易受到恶意攻击。
在金融机构(银行机构、保险机构或证券机构)在进行业务(如银行的贷款业务、存款业务等)运转过程中，区块链中的区块链节点本身具有一些权益属性，基于属性值的区块链中，由区块链节点的权益属性来决定属性值的高低，区块链节点的属性值可以用于共识机制中来提升区块链的性能。这种情况不符合银行等金融机构的需求，无法保证金融机构各项业务的高效运转。为此，如图1所示，本申请提供了一种基于属性值的区块链共识方法。
步骤101：在区块链的第i时期内，第一匿名节点以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识。
所述第一动态属性值承诺是至少根据第一动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第一匿名身份信息是至少根据第一实际身份信息得到的匿名身份信息。
步骤102：在所述区块链的第i时期结束后，所述第一匿名节点将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息。
所述第二动态属性值承诺是至少根据第二动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第二动态实际属性值在所述区块链的第i时期开始时的取值是所述第一动态实际属性值在所述区块链的第i时期结束时的取值；所述第二匿名身份信息是至少根据所述第一实际身份信息得到的匿名身份信息；所述第二匿名身份信息和所述第二动态属性值承诺用于：所述第一匿名节点在所述区块链的第i+1时期参与所述区块链的区块共识。
需要说明的是，图1示出的方法可以通过图2示出的系统架构具体实现。图2示出的系统架构包含四个模块：隐私保护的新验证者加入模块，隐私保护的属性值承诺和数值操作模块，隐私保护的基于属性的共识模块，隐私保护的身份和属性值承诺更换模块。具体工作流程如图2所示，通过图2示出的系统架构实现步骤101～步骤102的方法。
具体来说，将时间分为不同的时期，每个时期(如第i时期，是某一个时期)仅允许经过认证的匿名节点(本申请中，也可以称为验证者)加入区块链。在每个时期开始前，当验证者加入区块链后，它将会通过隐私保护的身份和属性值承诺更换模块拥有匿名身份信息和属性值承诺(如属性值承诺为Pedersen承诺)。
匿名节点(验证者)之间会互相确认在这个时期参与的所有验证者的匿名身份信息和属性值承诺。在时期开始后，每个验证者都会观察其他验证者的行为并通过隐私保护的属性值承诺和数值操作模块来对每一个验证者进行属性值承诺的更新。
每经过一段时间(如每次新增的共识区块后)，验证者若为领导节点，便将交易和所有验证者更新的属性值承诺打包进入区块中并发布，所有验证者通过隐私保护的共识模块来验证并确认正确的区块并将达成共识的区块加入最终的区块链中。
当到了该时期的结束时，验证者可以选择通过隐私保护的身份和属性值承诺更换模块来更换自己的匿名身份信息和属性值承诺，此后验证者可以进入到下一个时期进行区块链的验证和维护；验证者也可以选择退出区块链。
需要说明的是，一种可选实施方式中，述区块链的第i时期结束的触发条件包括：所述区块链在第i时期内生成的区块数量大于或等于预设区块数量；和\或所述区块链的第i时期开启的累计时长大于预设时长。
举例来说，预设区块数量为10，当区块链在第i时期中共识的区块达到10个，便结束第i时期；再如，预设时长为30分钟，当区块链在第i时期开启的累计时长达到30分钟时，便结束第i时期。
需要说明的是，一种可选实施方式中，在进入所述区块链的第i时期之前，所述第一匿名节点具体按照以下方式生成所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺：
所述第一匿名节点至少根据所述第一实际身份信息、第i时期的时期信息，生成身份哈希值；所述第一匿名节点至少根据所述身份哈希值和身份随机数，按照预设同态加密函数，生成所述第一匿名身份信息；所述第一匿名节点至少根据所述第一动态实际属性值在第i时期的初值和所述身份随机数，按照所述预设同态加密函数，生成所述第一动态属性值承诺。
上述步骤可以通过图2示出的隐私保护的新验证者加入模块来实现，具体来说：
当新的验证者需要加入系统时，验证者需要在时期e(正整数)生成一个实际身份信息和实际属性值承诺。
具体来说，验证者有一个自己的实际身份信息(即隐藏的身份HID)和实际信誉值(如为正整数R)，验证者可以先生成一对私钥sk和公钥pk用于本时期的所有消息的签名。之后验证者通过Pedersen承诺生成新的匿名身份信息，即ID＝COMM(H(R||pk||HID||e),r)和新的信誉值承诺
Figure BDA0002765441260000111
来参与到新的一个时期的交易认证中，这里COMM(·,·)是Pedersen承诺函数，H(·)是哈希函数，e是时期编号(正整数，例如第1时期，第2时期等)，r是验证者选的一个每个时期都不同的随机正整数。
新的验证者通过zk-SNARK产生共识零知识证明π1，π1包含了以下信息的证明：1)
Figure BDA0002765441260000112
ID是按照正确的计算公式生成。2)R＝Rinit。这里Rinit是属性值的初始值(正整数)，例如Rinit＝100。
一种可选实施方式(下面称为区块的实施方式)中，步骤101具体可以如下：
在所述区块链的第i时期内，若所述第一匿名节点确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，则生成第一共识零知识证明。
所述第一共识零知识证明至少用于验证以下信息的正确性：共识验证信息、所述第一动态属性值承诺和所述第一匿名身份信息。
所述第一匿名节点至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块。
所述第一匿名节点获取来自各第二匿名节点的各第二区块。
所述第一匿名节点基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识。
基于区块的实施方式中，具体生成第一区块的方式可以如下：
所述第一匿名节点至少根据所述第一共识零知识证明、所述共识验证信息、待出块区块内容、各匿名节点的匿名身份信息和所述各匿名节点的属性值承诺，生成所述第一区块。
所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和所述各第二匿名节点。
基于区块的实施方式中，具体确定所述第一匿名节点为出块区块链节点可以如下：
所述第一匿名节点若确定所述第一动态实际属性值大于或等于预设阈值，则至少根据所述第一动态实际属性值、第i时期的时期信息和所述待出块区块内容，按照预设哈希函数，生成候选哈希值；
所述第一匿名节点若确定所述候选哈希值、所述预设哈希函数的最大哈希值、所述第一动态实际属性值和所述区块链本次出块的属性值总和满足预设关系，则确定所述第一匿名节点为出块区块链节点。
需要说明的是，上述区块的实施方式及可选实施方式具体可以通过图2示出的隐私保护的共识模块实现。如图3所示，具体过程可以如下：
隐私保护的共识模块可以让(匿名节点)验证者在共识中被选举成为领导的概率和属性值正相关。验证者可以通过zk-SNARK证明自己的合法性，同时不需要透露自己的属性值给其他验证者，其他验证者可以快速地验证这一证明而不需要知道该验证者的属性值。
该模块的流程如下图3所示。
(1)在开始打包出块前，验证者首先确认自己的动态属性值大于设定好的阈值正整数P，R>P。
(2)当自己的动态属性值低于阈值则等待接受其他验证者的区块，否则产生一个随机数(候选哈希值)rn＝H(R||e||B||i)，其中R为自己的动态属性值，e为当前的时期编号，B是除了公式证明域的待出块区块内容，i是初始为0的整数计数器。当产生的随机数满足条件
Figure BDA0002765441260000121
时就认为自己成为了领导节点，这里TR是总的动态属性值，l是正整数，2l是可能的最大的随机数。
(3)当验证者成为领导节点后，验证者会生成另一个正整数随机数
Figure BDA0002765441260000131
其中rn为步骤(2)中生成的正整数随机数，
Figure BDA0002765441260000132
为自己的动态属性值承诺，B是除了公式证明域的当前区块内容并通过zk-SNARK产生π2，并将π2和rnc，放入区块的共识证明域。π2包含了以下信息的证明：1)
Figure BDA0002765441260000133
D、rn、rnc是按照正确的计算公式生成。2)R>P。3)
Figure BDA0002765441260000134
之后验证者会将区块发送给其他验证者。
(4)当验证者会在收到区块后验证π2，若正确则将该区块作为候选区块。
(5)当时间超过设定的时限T(例如在本方案中为10秒)后，此时会有两种情况：1)有一个或多个区块，验证者会选择候选区块中具有最大rnc的区块加入最终的区块链。2)没有任何一个区块产生，则验证者会将i加1，之后回到步骤(1)重新开始产生候选区块。
一种可选实施方式中，还可以执行如下步骤：
针对所述区块链的第i时期内每个共识完毕的共识区块，所述第一匿名节点根据各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果，确定所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量；所述第一匿名节点根据所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量、所述第一动态属性值承诺、所述各第二匿名节点的第二动态属性值承诺，按照预设同态加密函数，更新所述各匿名节点在第i时期的动态属性值承诺以及所述各匿名节点在第i时期的动态实际属性值总和。
所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和各第二匿名节点；其中，任一匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果表征了该匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的贡献。
具体来说，在匿名节点(验证者)工作过程中，它会观察验证者的行为并依此为其他验证者打分，其他验证者亦会对该验证者的行为进行监督并进行打分。例如，在PoS共识中，验证者地址中的权益会因为交易而增加或减少；在基于信誉值的区块链中，验证者的行为就是对于区块的挖掘，因此如果挖掘到的区块被最终加入到区块链中则会获得一定的分数，而挖掘错误的区块则会扣除一定的分数。在基于信誉的BFT共识中，验证者的行为可以定义为对于交易认证的投票，验证者的行为认证中获得的承诺值为S*V其中V是交易金额(正整数)，S是奖励系数(整数)。
当验证者和最终区块上的该笔交易认证结果交易一致则奖励系数为1。而当认证结果不一致则为负数-10，意味着验证者没有正确履行自己的责任或对系统作恶，因此扣除一定分数。本方案主要着重在隐私保护，并不是在如何通过行为进行承诺值计算，因此不会限定承诺值计算的方法且可以适用于保护各种不同的承诺值方案的隐私。
举例来说，在两个区块中该验证者获得的分数为整数ΔR，其他验证者可以通过将COMM(ΔR,0)加到
Figure BDA0002765441260000141
上来得到正确的承诺值承诺。由Pedersen承诺的同态性可得
Figure BDA0002765441260000142
因此对承诺的加法操作可以将获得的分数正确的加到未被揭示的承诺值R上。
如图4所示，本发明提供一种基于属性值的区块链共识装置，包括：共识模块401，用于在区块链的第i时期内，以第一匿名身份信息的名义，基于第一动态属性值承诺，参与所述区块链的区块共识；所述第一动态属性值承诺是至少根据第一动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第一匿名身份信息是至少根据第一实际身份信息得到的匿名身份信息；更新模块402，用于在所述区块链的第i时期结束后，将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息；所述第二动态属性值承诺是至少根据第二动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第二动态实际属性值在所述区块链的第i时期开始时的取值是所述第一动态实际属性值在所述区块链的第i时期结束时的取值；所述第二匿名身份信息是至少根据所述第一实际身份信息得到的匿名身份信息；所述第二匿名身份信息和所述第二动态属性值承诺用于：第一匿名节点在所述区块链的第i+1时期参与所述区块链的区块共识。
可选的，所述共识模块401具体用于：在所述区块链的第i时期内，若确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，则生成第一共识零知识证明；所述第一共识零知识证明至少用于验证以下信息的正确性：共识验证信息、所述第一动态属性值承诺和所述第一匿名身份信息；至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块；获取来自各第二匿名节点的各第二区块；基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识。
可选的，所述共识模块401具体用于：至少根据所述第一共识零知识证明、所述共识验证信息、待出块区块内容、各匿名节点的匿名身份信息和所述各匿名节点的属性值承诺，生成所述第一区块；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和所述各第二匿名节点。
可选的，所述共识模块401具体用于：若确定所述第一动态实际属性值大于或等于预设阈值，则至少根据所述第一动态实际属性值、第i时期的时期信息和所述待出块区块内容，按照预设哈希函数，生成候选哈希值；若确定所述候选哈希值、所述预设哈希函数的最大哈希值、所述第一动态实际属性值和所述区块链本次出块的属性值总和满足预设关系，则确定所述第一匿名节点为出块区块链节点。
可选的，所述更新模块402还用于：针对所述区块链的第i时期内每个共识完毕的共识区块，根据各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果，确定所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和各第二匿名节点；其中，任一匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果表征了该匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的贡献；根据所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量、所述第一动态属性值承诺、所述各第二匿名节点的第二动态属性值承诺，按照预设同态加密函数，更新所述各匿名节点在第i时期的动态属性值承诺以及所述各匿名节点在第i时期的动态实际属性值总和。
可选的，所述共识模块401还用于：至少根据所述第一实际身份信息、第i时期的时期信息，生成身份哈希值；至少根据所述身份哈希值和身份随机数，按照预设同态加密函数，生成所述第一匿名身份信息；至少根据所述第一动态实际属性值在第i时期的初值和所述身份随机数，按照所述预设同态加密函数，生成所述第一动态属性值承诺。
可选的，所述区块链的第i时期结束的触发条件包括：所述区块链在第i时期内生成的区块数量大于或等于预设区块数量；和\或所述区块链的第i时期开启的累计时长大于预设时长。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机设备，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，如本发明实施例提供的基于属性值的区块链共识方法及任一可选方法被执行。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，如本发明实施例提供的基于属性值的区块链共识方法及任一可选方法被执行。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种基于属性值的区块链共识方法，其特征在于，包括：
在区块链的第i时期内，若第一匿名节点确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，则生成第一共识零知识证明；所述第一共识零知识证明至少用于验证以下信息的正确性：共识验证信息、第一动态属性值承诺和第一匿名身份信息；所述第一匿名节点至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块；所述第一匿名节点获取来自各第二匿名节点的各第二区块；所述第一匿名节点基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识；所述第一动态属性值承诺是至少根据第一动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第一匿名身份信息是至少根据第一实际身份信息得到的匿名身份信息；
在所述区块链的第i时期结束后，所述第一匿名节点将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息；
所述第二动态属性值承诺是至少根据第二动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第二动态实际属性值在所述区块链的第i时期开始时的取值是所述第一动态实际属性值在所述区块链的第i时期结束时的取值；所述第二匿名身份信息是至少根据所述第一实际身份信息得到的匿名身份信息；所述第二匿名身份信息和所述第二动态属性值承诺用于：所述第一匿名节点在所述区块链的第i+1时期参与所述区块链的区块共识。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一匿名节点至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块，包括：
所述第一匿名节点至少根据所述第一共识零知识证明、所述共识验证信息、待出块区块内容、各匿名节点的匿名身份信息和所述各匿名节点的属性值承诺，生成所述第一区块；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和所述各第二匿名节点。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一匿名节点确定所述第一匿名节点为出块区块链节点，包括：
所述第一匿名节点若确定所述第一动态实际属性值大于或等于预设阈值，则至少根据所述第一动态实际属性值、第i时期的时期信息和所述待出块区块内容，按照预设哈希函数，生成候选哈希值；
所述第一匿名节点若确定所述候选哈希值、所述预设哈希函数的最大哈希值、所述第一动态实际属性值和所述区块链本次出块的属性值总和满足预设关系，则确定所述第一匿名节点为出块区块链节点。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
针对所述区块链的第i时期内每个共识完毕的共识区块，所述第一匿名节点根据各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果，确定所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量；所述各匿名节点包括所述第一匿名节点和各第二匿名节点；其中，任一匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的行为统计结果表征了该匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的贡献；
所述第一匿名节点根据所述各匿名节点在第i时期内对于所述共识区块的属性值变化量、所述第一动态属性值承诺、所述各第二匿名节点的第二动态属性值承诺，按照预设同态加密函数，更新所述各匿名节点在第i时期的动态属性值承诺以及所述各匿名节点在第i时期的动态实际属性值总和。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，在进入所述区块链的第i时期之前，所述第一匿名节点具体按照以下方式生成所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺：
所述第一匿名节点至少根据所述第一实际身份信息、第i时期的时期信息，生成身份哈希值；
所述第一匿名节点至少根据所述身份哈希值和身份随机数，按照预设同态加密函数，生成所述第一匿名身份信息；
所述第一匿名节点至少根据所述第一动态实际属性值在第i时期的初值和所述身份随机数，按照所述预设同态加密函数，生成所述第一动态属性值承诺。
6.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述区块链的第i时期结束的触发条件包括：
所述区块链在第i时期内生成的区块数量大于或等于预设区块数量；和\或所述区块链的第i时期开启的累计时长大于预设时长。
7.一种基于属性值的区块链共识装置，其特征在于，包括：
共识模块，用于在区块链的第i时期内，若确定第一匿名节点为出块区块链节点，则生成第一共识零知识证明；所述第一共识零知识证明至少用于验证以下信息的正确性：共识验证信息、第一动态属性值承诺和第一匿名身份信息；至少根据所述共识验证信息、待出块区块内容、所述第一共识零知识证明、所述第一匿名身份信息和所述第一动态属性值承诺，生成第一区块；获取来自各第二匿名节点的各第二区块；基于所述第一区块和所述各第二区块参与所述区块链的区块共识；所述第一动态属性值承诺是至少根据第一动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第一匿名身份信息是至少根据第一实际身份信息得到的匿名身份信息；
更新模块，用于在所述区块链的第i时期结束后，将所述第一动态属性值承诺更新为第二动态属性值承诺，以及将所述第一匿名身份信息更新为第二匿名身份信息；
所述第二动态属性值承诺是至少根据第二动态实际属性值得到的隐匿信息；所述第二动态实际属性值在所述区块链的第i时期开始时的取值是所述第一动态实际属性值在所述区块链的第i时期结束时的取值；所述第二匿名身份信息是至少根据所述第一实际身份信息得到的匿名身份信息；所述第二匿名身份信息和所述第二动态属性值承诺用于：第一匿名节点在所述区块链的第i+1时期参与所述区块链的区块共识。
8.一种计算机设备，其特征在于，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，如权利要求1至6中任意一项所述的方法被执行。
9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，包括程序或指令，当所述程序或指令被执行时，如权利要求1至6中任意一项所述的方法被执行。
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