一种基于随机相关性分析的优化共识方法技术

本发明专利技术公开了一种基于随机相关性分析的优化共识方法，包括步骤一，在至少两个交易区块中分别进行交易操作，并将交易信息存放在相应的交易区块中；步骤二，对至少两个交易区块中的交易信息进行随机相关性分析、比对和排序以对默克尔树的结构进行新增或修改，形成正相关默克尔树结构；步骤三，前一交易区块在交易过程中获得交易信息正相关默克尔树，通过前一交易区块的哈希结构执行后一新生成交易区块的交易操作，新生成的交易区块中产生的新的交易信息通过随机相关性比对进行交易区块之间的关联，使至少两个交易区块形成一条完整的交易区块链。本发明专利技术的共识方法具有资源利用率高、交易区块生成局限性小、共识链产生周期短等优点。

An optimal consensus method based on random correlation analysis

The invention discloses a method for optimization of stochastic consensus based on correlation analysis, including steps, trading operations were carried out in at least two trading block, and transaction information stored in the corresponding transaction block; step two, the transaction information at least two trading block in random correlation analysis, comparison and sorting the structure of the Merkel tree to add or modify the form, is the Merkel tree structure; step three, the previous trading block trading information obtained is positively related to the Merkel tree in the transaction process, the hash structure the previous block after the implementation of a new generation of trading block trading operations, the new generation of new trading information the transaction in the block of transactions between blocks by the random correlation ratio, and make at least two trading blocks to form a complete trading area Block chain. The consensus method of the invention has the advantages of high utilization rate of resources, small limitation of block generation and short period of consensus chain production.

【技术实现步骤摘要】
一种基于随机相关性分析的优化共识方法
本专利技术涉及一种共识方法，尤其涉及一种基于随机相关性分析的优化共识方法。
技术介绍
拜占庭共识问题的由来是指，拜占庭帝国想要进攻一个强大的敌人，为此派出了10支军队去包围这个敌人。这个敌人虽不比拜占庭帝国，但也足以抵御5支常规拜占庭军队的同时袭击。基于一些原因，这10支军队不能集合在一起单点突破，必须在分开的包围状态下同时攻击。他们任一支军队单独进攻都毫无胜算，除非有至少6支军队同时袭击才能攻下敌国。他们分散在敌国的四周，依靠通信兵相互通信来协商进攻意向及进攻时间。困扰这些将军的问题是，他们不确定他们中是否有叛徒，叛徒可能擅自变更进攻意向或者进攻时间。在这种状态下，拜占庭将军们能否找到一种分布式的协议来让他们能够远程协商，从而赢取战斗，拜占庭问题是一个假想的共识问题，这就是接下来要介绍的共识机制。常用的共识算法就是比特币的挖矿记账方式，即工作量证明(POW)，由矿工用计算机算力来解密码学题目的方式争夺记账权利，并且给予胜利者12.5个比特币的奖励。工作量证明机制完全依靠经济激励的方式来大量增加记账参与者，从而稀释作恶节点的比例，或者说大幅增加作恶的成本，做假账者需要控制或者贿赂更多的节点。这是一种简单粗暴的共识机制，在算法上没有优化过，但是又非常可行，现在体量最大的两条交易区块链，比特币和以太坊都是用POW挖矿的方式。工作量证明机制虽然不是最优，但确实是现在最切实可行的共识算法。工作量证明机制可以在不运行完整网络节点的情况下验证交易过程，用户只需要保留他可以通过查询得到的最长的工作证明链接的交易区块头文件的副本即可，然后将获得的MerkleBranch(默克尔分支)连接到该时间戳下的交易块中。用户无法检查自己的交易过程，但通过链接到链中的一个地方，他可以看到一个网络节点已经接受了它，并在其进一步确认网络已经接受之后添加块。如图1所示，工作量证明机制的交易过程包括：a)将一段时间内的交易放入一个交易区块中；b)通过不断改变交易区块中的随机数，来尝试碰撞出一个符合要求的交易区块散列值；c)一旦找到符合要求的散列质，即认为完成了一次工作量证明，该交易区块中的交易将被记录在账本中；d)将上一个交易区块的散列值放入下一个交易区块中，形成一个链条(交易区块链)。POW的安全性存在完整的数学证明，这一点是POS(销售终端)和DPOS(股份授权证明机制)无可比拟的优势。交易区块链共识机制一般要同时考虑抵御DDOS攻击(分布式拒绝服务攻击)和双重支付攻击，POW存在51％算力攻击威胁，比特币目前超强的算力使得破坏该系统需付出巨大代价。POS也会存在51％币龄攻击，而DPOS安全性完全取决于代表的诚实程度。NXT理论可以实现快速交易，但需要锻造节点曝光自己的IP，如此一来容易成为DDOS攻击的对象，DPOS的代表也容易成为DDOS攻击的对象。对于使用挖矿机制的交易区块链来说，工作量证明(Proof-of-Work)就是一个数字，我们称它为随机数，当它和其他散列过的数据进行合并时，会产生一个比规定目标值更小的值。挖矿使得散列法成为一种快速运算、单向不可逆的算法。找到一个有效的随机数需要时间，因为(矿工)没有可用的线索来帮助它们找到一个足够小的散列，而唯一找到一个小于目标值的方法就是计算很多的散列。当一个随机数被找到时，验证它的时间就需要1秒，然后这个新交易区块会在网络中广播，形成最新的共识和交易区块链。工作量证明机制的设计目标允许无限数量有身份的参与方加入和离开网络，同时攻击的一方难以通过产生多重身份来获得对网络的不正当影响。对于一个点对点的对等网络，志愿者们还没做身份验证时不能或不想承诺任何长期关系。由于寻找工作证明的概率性质，用工作证明自然导致需要量子化的时间分块，然后这些分块必须根据随机相关性排序。工作证明机制通过哈希碰撞获取匹配交易区块，在网络上计算证明需要耗时间，会导致资源利用率低。并且，比特币的工作证明是以很慢的速度产生，很少有在同一时间计算出来。由于交易有可能以一个更高的速度产生，这意味着需要工作证明能强化支持多个交易，即需要更多的交易区块(而工作证明机制无法支持)。由于交易区块链是去中心化的，没有中心记账节点，所以需要全网对账本达成共识。工作量证明机制中，由矿工用计算机算力来解密码学题目的方式争夺记账权利，但工作量证明机制有着很明显的缺点：消耗大量能源、挖矿日趋中心化、投票权只和算力有关而与是否拥有交易区块链资产无关，导致有大量比特币的拥有人没有选举权的问题。此外，在传统共识算法模型中，每个交易区块记录10分钟内的交易信息，并在每10分钟后产生一个新的交易区块，进行后续交易操作。在第一个交易区块完成交易信息记录之后，过10分钟产生一个新的交易区块进行后续交易信息的记录，完成n个交易区块的交易流程需要经过至少10*(n-1)分钟的时间，每次通过哈希碰撞匹配交易区块会耗费大量的时间及资源，这种情况在大量交易同时发生时尤为明显。新的交易区块生成之前，在比特币网络中可能有许多交易信息等待确认，由于有的交易可能是无效的，因此它们都应该被检查一遍。有些可能不涉及任何交易费用，所以应该决定到底让不让这样的交易被记录。另外，可能会有某种包含两个或更多交易信息的集合，该集合里面的交易不能同时有效，但某些子集里面的交易可以同时有效。比如，一个钱包可能把相同的比特币在同一时间花费两次，如果出现这种情况，需要有一种随机选择机制决定那个交易是有效的。
技术实现思路
为解决上述现有技术中的问题，本专利技术提供了一种基于随机相关性分析的优化共识方法，以使交易链能够高效地进行共识分析。为实现上述目的，本专利技术的一种基于随机相关性分析的优化共识方法的具体技术方案如下：一种基于随机相关性分析的优化共识方法，包括以下步骤：步骤一，在至少两个交易区块中分别进行交易操作，并将交易信息存放在相应的交易区块中；步骤二，对至少两个交易区块中的交易信息进行随机相关性分析、比对和排序以对默克尔树的结构进行新增或修改，构建并约束默克尔树的结构，形成正相关默克尔树结构；步骤三，在至少两个交易区块中，前一交易区块在交易过程中获得交易信息正相关默克尔树，通过前一交易区块的哈希结构执行后一新生成交易区块的交易操作，新生成的交易区块中产生的新的交易信息通过随机相关性比对进行交易区块之间的关联，使至少两个交易区块形成一条完整的交易区块链，从而完成交易共识。进一步，在步骤二的形成正相关默克尔树结构过程中，包括利用时间戳记录时间周期，记录账本信息，在时间周期中，将产生的交易信息存放在对应的交易区块中，将后发生的交易通过与前一交易区块中的交易信息进行随机相关性分析，生成相关系数，并按照随机相关性系数产生相关因子，从而构建并约束默克尔树的结构。进一步，在步骤二的交易信息随机相关性比对过程中，通过随机相关性分析增强交易记录之间的关联关系，新生成交易区块中的新增交易信息通过与默克尔树叶子节点的已有交易信息进行随机相关性分析以生成影响因子，选择性地插入到默克尔树中，增强交易区块之间的交易共识。进一步，在步骤二的采用随机相关性排序方法生成默克尔树的过程中，每个交易区块分别存储前一交易区块的哈希函数和相关系数，通过交易区块随机相关性分析将随机相关性高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于随机相关性分析的优化共识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在至少两个交易区块中分别进行交易操作，并将交易信息存放在相应的交易区块中；步骤二，对至少两个交易区块中的交易信息进行随机相关性分析、比对和排序以对默克尔树的结构进行新增或修改，构建并约束默克尔树的结构，形成正相关默克尔树结构；步骤三，在至少两个交易区块中，前一交易区块在交易过程中获得交易信息正相关默克尔树，通过前一交易区块的哈希结构执行后一新生成交易区块的交易操作，新生成的交易区块中产生的新的交易信息通过随机相关性比对进行交易区块之间的关联，使至少两个交易区块形成一条完整的交易区块链，从而完成交易共识。

【技术特征摘要】
1.一种基于随机相关性分析的优化共识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一，在至少两个交易区块中分别进行交易操作，并将交易信息存放在相应的交易区块中；步骤二，对至少两个交易区块中的交易信息进行随机相关性分析、比对和排序以对默克尔树的结构进行新增或修改，构建并约束默克尔树的结构，形成正相关默克尔树结构；步骤三，在至少两个交易区块中，前一交易区块在交易过程中获得交易信息正相关默克尔树，通过前一交易区块的哈希结构执行后一新生成交易区块的交易操作，新生成的交易区块中产生的新的交易信息通过随机相关性比对进行交易区块之间的关联，使至少两个交易区块形成一条完整的交易区块链，从而完成交易共识。2.根据权利要求1所述的基于随机相关性分析的优化共识方法，其特征在于，在步骤二的形成正相关默克尔树结构过程中，包括利用时间戳记录时间周期，记录账本信息，在时间周期中，将产生的交易信息存放在对应的交易区块中，将后发生的交易通过与前一交易区块中的交易信息进行随机相关性分析，生成相关系数，并按照随机相关性系数产生相关因子，从而构建并约束默克尔树的结构。3.根据权利要求2所述的基于随机相关性分析的优化共识方法，其特征在于，在步骤二的交易信息随机相关性比对过程中，通过随机相关性分析增强交易记录之间的关联关系，新生成交易区块中的新增交易信息通过与默克尔树叶子节点的已有交易信息进行随机相关性分析以生成影响因子，选择性地插入到默克尔树中，增强交易区块之间的交易共识。4.根据权利要求3所述的基于随机相关性分析的优化共识方法，其特征在于，在步骤二的采用随机相关性排序方法生成默克尔树的过程中，每个交易区块分别存储前一交易区块的哈希函数和相关系数，通过交易区块随机相关性分...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭宜勇，
申请(专利权)人：北京泛融科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11