CN113672987A - PoW机制下分组式记账节点的选择方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法和系统，包括：步骤S1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；步骤S2：分组后，每个节点获取组内号；步骤S3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；步骤S4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；步骤S5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。本发明提高了选择节点的随机性；增加了各类节点的记账概率，解决了节点的不公平竞争关系所带来的隐形中心化问题。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法及系统。
背景技术
区块链类似于一个公开的分布式账簿系统，能验证、转移和记载任何可以通过一致数学算法转化成数据的事实。其中交易封装成区块及区块加载到主链上，即记账权分配，是需要共识机制的方式完成。共识机制是用来维持区块链网络中各个分布式节点一致性的机制，现如今主要应用于区块链中的共识机制主要有工作量证明机制(Proof of Work，PoW)和权益证明机制(Proof of Stake，PoS)。如比特币区块链中使用PoW机制来达成节点间的共识，该机制需要节点进行一定难度的计算以得到新区块的记账权。
主流的工作量证明(PoW)共识机制是要求节点对系统完备性做出贡献所需的奖励分配规则，它通常需要节点之间进行竞争。但是，那些拥有专业解决哈希难题硬件的大型节点更容易获得奖励，这使得没有专业硬件的中小节点根本没有机会获得记账权。由此，原本数量庞大且成员多元化的节点最终会演变为小部分人垄断控制，这将构成潜在的中心化属性，从而对整个系统的分布式特性构成威胁。
专利文献CN111131184A(申请号：CN201911241549.9)公开了一种区块链共识机制的自主调节方法，本发明方法包括步骤：对全网节点的统计数据进行排序；按照排序结果选取前若干个节点成立委员会；委员会中的节点根据当前网络环境和全网节点状态投票决定是否更换共识机制。本发明方法首先是挑选节点成立委员会，委员会中的成员节点都是选出来的在区块链网络中活跃度高的节点，很愿意来维护区块链网络的稳定性；然后根据区块链网络中的网络环境和全网节点状态，由委员会中的节点进行投票决定是否更换共识机制并确定更换的机制类型但该发明调节过程较为复杂，参选条件需要通过统计计算和排序，这样将导致系统带来额外的资源消耗，且统计及排序后成立的委员会仍属于隐形中心化，无法彻底改善其余节点的参与度。
专利文献CN110113383A(申请号：CN201910286743.2)公开了一种缓解PoS机制下记账权中心化的共识机制实现方法，包括以下步骤：设置币龄阈值，对PoS和计数器进行初始化；当第i个节点ni产生交易时，向全网广播，每个节点对收到的交易信息打包，纳入一个候选区块中；在币龄集合中，选出m个币龄大于阈值的节点，选出的节点集合，计数器值集合；用目标函数选出具有记账权的节点，将其对应的计数器值加1，与交易信息加到新区块；将新区块对全网广播，区块链网络的其他节点对新区块进行验证；若该新区块通过，记录到区块链，流程结束或重复以上步骤；若该新区块未通过，丢弃该区块，重复以上步骤，但该发明选择节点随机性不强。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法及系统。
根据本发明提供的一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法，包括：
步骤S1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；
步骤S2：分组后，每个节点获取组内号；
步骤S3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；
步骤S4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
步骤S5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，区块链系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。
优选地，在所述步骤S1中：
节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制选择记账节点；
节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
优选地，在所述步骤S2中：
分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f中的一个,组内号确定后不能变更。
优选地，在所述步骤S3中：
拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默；
系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点。
优选地，在所述步骤S5中：
设定阈值为64个；
当区块链节点总数小于64个时，采用默认的共识机制产生新的记账节点。
根据本发明提供的一种PoW机制下分组式记账节点的选择系统，包括：
模块M1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；
模块M2：分组后，每个节点获取组内号；
模块M3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；
模块M4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
模块M5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，区块链系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。
优选地，在所述模块M1中：
节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制选择记账节点；
节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
优选地，在所述模块M2中：
分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f中的一个,组内号确定后不能变更。
优选地，在所述模块M3中：
拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默；
系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点。
优选地，在所述模块M5中：
设定阈值为64个；
当区块链节点总数小于64个时，采用默认的共识机制产生新的记账节点。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提高了选择节点的随机性；
2、增加了各类节点的记账概率，解决了节点的不公平竞争关系所带来的隐形中心化问题；
3、解决调节过程过于复杂从而导致额外的资源消耗问题。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
实施例1：
根据本发明提供的一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法，包括：
步骤S1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；
步骤S2：分组后，每个节点获取组内号；
步骤S3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；
步骤S4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
步骤S5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，区块链系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。
优选地，在所述步骤S1中：
节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制选择记账节点；
节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
优选地，在所述步骤S2中：
分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f中的一个,组内号确定后不能变更。
优选地，在所述步骤S3中：
拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默；
系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点。
优选地，在所述步骤S5中：
设定阈值为64个；
当区块链节点总数小于64个时，采用默认的共识机制产生新的记账节点。
实施例2：
实施例2为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
本发明提供一种在PoW机制下用于解决记账权中心化问题的共识方法，该方法无需破坏原有共识机制，无需额外准入控制，全流程根据分组规则自动执行，可以应用于已出过块的区块链上，也可应用于新建的未出块的区块链上，此方法通过对记账节点进行合理的分组处理，实现打破区块链中部分超级节点垄断行为导致的隐形中心化现象，提高恶意节点的攻击成本，增加节点参与度并提高记账节点的入选概率。
包括以下步骤：
(A)节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制(PoW)选择记账节点；
(B)当节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
(C)分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f)中的一个,组内号确定后不能变更。
(D)后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
(E)系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点；
(F)记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
(G)系统出块后，获取当前区块的哈希尾数；
(H)根据当前区块的哈希尾数确定参选组内号；
(I)拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默。
实施例3：
实施例3为实施例1的优选例，以更为具体地对本发明进行说明。
本领域技术人员可以将本发明提供的一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法，理解为PoW机制下分组式记账节点的选择系统的具体实施方式，即所述PoW机制下分组式记账节点的选择系统可以通过执行所述PoW机制下分组式记账节点的选择方法的步骤流程予以实现。
根据本发明提供的一种PoW机制下分组式记账节点的选择系统，包括：
模块M1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；
模块M2：分组后，每个节点获取组内号；
模块M3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；
模块M4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
模块M5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，区块链系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。
优选地，在所述模块M1中：
节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制选择记账节点；
节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
优选地，在所述模块M2中：
分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f中的一个,组内号确定后不能变更。
优选地，在所述模块M3中：
拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默；
系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点。
优选地，在所述模块M5中：
设定阈值为64个；
当区块链节点总数小于64个时，采用默认的共识机制产生新的记账节点。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种PoW机制下分组式记账节点的选择方法，其特征在于，包括：
步骤S1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；
步骤S2：分组后，每个节点获取组内号；
步骤S3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；
步骤S4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
步骤S5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，区块链系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。
2.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择方法，其特征在于，在所述步骤S1中：
节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制选择记账节点；
节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
3.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择方法，其特征在于，在所述步骤S2中：
分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f中的一个,组内号确定后不能变更。
4.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择方法，其特征在于，在所述步骤S3中：
拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默；
系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点。
5.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择方法，其特征在于，在所述步骤S5中：
设定阈值为64个；
当区块链节点总数小于64个时，采用默认的共识机制产生新的记账节点。
6.一种PoW机制下分组式记账节点的选择系统，其特征在于，包括：
模块M1：判断区块链节点总数，区块链节点总数大于等于设定阈值时，对节点进行随机分组；
模块M2：分组后，每个节点获取组内号；
模块M3：判断节点组内号是否为本轮指定的参选组内号，组内节点号为参选组内号则将该节点记为参选节点，采用默认共识机制产生新的记账节点；
模块M4：记账节点接受网络中的交易信息，并将交易信息写入区块；
模块M5：区块链节点数总数大于等于设定阈值时，区块链系统出块，获取当前区块的哈希尾数，根据哈希尾数确定下一轮指定的参选组内号。
7.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择系统，其特征在于，在所述模块M1中：
节点总数小于64个时，系统无分组规则，采用默认的共识机制选择记账节点；
节点总数大于等于64个时，系统分组开始，从64个节点中以16个节点为一组，进行随机分组；
后续加入的节点根据节点总数情况，优先加入未满16个节点的组，如所有组均满16个，则新开组，并按先后规则自动加入。
8.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择系统，其特征在于，在所述模块M2中：
分组后，每个组内节点获得组内号，组内号为：0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、a、b、c、d、e、f中的一个,组内号确定后不能变更。
9.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择系统，其特征在于，在所述模块M3中：
拥有参选组内号的节点可参与下一轮记账节点的竞争，其余节点静默；
系统分组开始后，默认从组内号为0的节点开始采用默认共识机制选择记账节点。
10.根据权利要求1所述的PoW机制下分组式记账节点的选择系统，其特征在于，在所述模块M5中：
设定阈值为64个；
当区块链节点总数小于64个时，采用默认的共识机制产生新的记账节点。
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