PoS机制中一种基于伪随机几何的权益函数定义制造技术

本发明专利技术公开了区块链基于权益(stake)证明共识机制中的一种基于伪随机几何的权益函数的研究方法，旨在发现伪随机几何权益函数具有较好的激励相容性质。与此同时，利用基尼指数衡量了这几种权益函数对于权益分布的公平性。在给定参数下，伪随机几何权益函数具有较低的基尼系数，说明该权益函数的权益分布具有较好的公平性。在基于权益证明的共识机制中，常数权益函数定义容易造成“富者更富”现象，造成财富分配不均。几何权益函数可以在一定程度上消除这种现象，但是不满足激励相容性质。伪随机几何权益函数在满足激励相容性质的同时，具有较低的基尼系数，本发明专利技术适用于实现基于权益证明共识机制中财富分配公平性。

Definition of equity function based on pseudo-random geometry in POS mechanism

【技术实现步骤摘要】
PoS机制中一种基于伪随机几何的权益函数定义
本专利技术属于信息安全
，涉及使用伪随机性定义共识机制中的权益函数，利用基尼指数衡量权益函数的公平性。
技术介绍
电子加密货币的特点是去中心化，它们的应用正在改变着社会价值传递和财富分布方式。最近，其底层技术-区块链引起了广泛的关注，并应用到各个领域，金融、医疗、物联网。众所周知，维持区块链的一个最基本的机制就是共识机制。每个网络中的参与者都需要有足够的动机参与共识机制，否则系统就会崩溃，而其中的电子加密货币就会毫无价值。权益函数为共识机制提供动机的源泉，因此，权益函数设计的好坏，直接影响到整个区块链系统的运行。目前常用的常数权益函数，它被应用在很多共识机制中，其中包括PoW、PoS、PBFT等，但是PoS中使用常数权益函数会引起“富者更富”的现象。如果财富分配的问题得不到解决，那么定义任何看上去完美的权益函数都是毫无应用价值的。为此，本文在几何权益函数的基础上，引入了伪随机红利机制。具体来说，每个取得记账权的参与者，除了获得必要的几何权益函数产生的奖励之外，还会获得额外的红利。为了给参与者足够的参与动机，初始红利是正值，而为了保证红利总体均值为0，后面的红利可能有负值。这种改进，既能够在一定程度上削弱“富者更富”现象，还能够保证在共识达成初期，给与参与者足够的动机，满足激励相容性质，避免原始几何权益函数中的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是为基于权益证明的共识机制定义一种权益函数，该权益函数是在原有几何权益函数基础上，引入了伪随机机制。并且利用基尼系数来衡量权益分布的公平性。具体过程如下：一种基于伪随机几何的权益函数具体过程为：第一步：每个参与者都拥有一定权益，利用随机分布（Pareto分布，Weibull分布）生成每个参与者权益的数量，并采用相同的分布生成算力分布（仅限于PoW）；第二步：用表示由块激励函数计算的出块奖励(以权益的形式)；第三步：根据算力占比或者权益占比，按相应占比等概率随机选择参与者赋予其记账权，并对被选中拥有记账权的参与者，给予其出块奖励；第四步：按照预设参数重复执行第三步；第五步：对按照从小到大排序；第六步：对排序后的求前缀和，表示为；第七步：取中最后一个元素，设为，使用对中的元素进行归一化处理；第八步：求和X轴围成的面积，表示为B；求和y=x围成的面积，表示为A；第九步：计算基尼系数；第十步：重复以上操作，并修改随机分布中的相应参数。该方法具有较低的轮数要求，具有高准确度、通用性和鲁棒性，本专利技术达到如下效果：将伪随机性引入到共识机制的权益分配过程中，定义了一种基于伪随机性的几何权益函数，在满足激励相容的同时，达到较低的基尼系数。本专利技术适用于衡量权益分布公平性验证。附图说明图1说明了几何权益函数在不同分布下的基尼系数。图2说明了常数权益函数在不同分布下的基尼系数。图3说明了伪随机几何权益函数在不同分布下的基尼系数。具体实施方式第一步：使用随机分布生成每个参与者的权益，随机分布分别为Pareto分布和Weibull分布；Pareto分布：，其中是所有的最小可能取值，是形状参数。Weibull分布：，其中是随机变量，是比例参数，是形状参数；第二步：计算出块奖励的函数有以下三种：（1）常数权益函数：，其中BTC=50为初始出块奖励，T为周期变量，在现实的权益挖矿中，T每隔4年增加一倍；（2）几何权益函数：；（3）伪随机几何权益函数：其中cost在周期T内，前半段服从指数分布，后半段服从指数分布的相反数，在全部周期内，也服从常数权益函数的分布；第三步：根据算力占比或者权益占比等概率选择参与者赋予其记账权，其中由于每轮选择某个参与者赋予记账权后，该参与者就会相应的获得出块奖励，故如果根据Stake占比选择参与者，则每轮执行后都要对参与者权益占比进行重新分析；第四步：对第三步进行重复操作，直到达到预设的迭代次数；第五步：在计算基尼系数时，传入前一阶段计算的每个参与者的权益，表示为，对按照从小到大进行排序，并求前缀和表示为；第六步：设表示中最后一个元素，并对该数组进行归一化操作：；第七步：求和X轴在区间围成的面积，表示为B，和直线y=x在区间围成的面积，表示为A；第八步：计算基尼系数：，可知，A值越大，基尼系数G越大，贫富差距也就越大；并对以上步骤进行重复操作，直到参数满足预设的条件；第九步：绘制以上步骤得到的基尼系数的图像。本专利技术有效性验证为了证明该专利技术的有效性，对比了常数权益函数、几何权益函数和伪随机几何权益函数在不同分布下的基尼指数。验证结果表明，给定特定参数下，伪随机几何权益函数的基尼指数较低。这说明，该函数能够很好地削弱“富者更富”现象，实现权益分配的均匀性和公平性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于伪随机几何的权益函数具体过程为：/n第一步：每个参与者都拥有一定权益，利用随机分布（Pareto分布，Weibull分布）生成 每个参与者权益的数量

【技术特征摘要】
1.一种基于伪随机几何的权益函数具体过程为：
第一步：每个参与者都拥有一定权益，利用随机分布（Pareto分布，Weibull分布）生成
每个参与者权益的数量，并采用相同的分布生成算力分布（仅限于PoW）；
第二步：用表示由块激励函数计算的出块奖励(以权益的形式)；
第三步：根据算力占比或者权益占比，按相应占比等概率随机选择参与者赋予其记账权，并对被选中拥有记账权的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伊蕾，杨国玉，刘中兴，李凤银，高媛媛，
申请(专利权)人：曲阜师范大学，
类型：发明
国别省市：山东;37