一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及信息技术领域，公开了一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法及系统。该评价方法包括：选择使用PoW共识算法的区块链计算设备，作为待评价设备；完成hash运算问题，所述hash运算问题以0串开头，设定一个0串开头长度作为难度标记；将hash运算问题分为较为简单或较为困难的；统计待评价设备在单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数；统计待评价设备完成一个较为困难hash运算问题所花费的时间。本发明专利技术针对基于PoW共识机制的区块链计算设备并针对其存在的异构性，分别以单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数、及完成一个较为困难hash运算问题所花费的时间，来分别对算力较强和算力较弱的区块链计算设备进行评价，其针对性更强、兼容性也更好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法及系统
本专利技术涉及信息
，更具体的说，特别涉及一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法及系统。
技术介绍
目前区块链技术是较为前沿的研究领域，比特币、以太坊等区块链应用生态越发成熟。随着区块链技术的发展，越来越多的区块链特定设备被开发出来，例如区块链计算卡、区块链网络卡、区块链存储卡等等。这些区块链特定设备大都是在传统的计算机架构基础上，针对区块链的特性进行了专门的优化，以适应区块链系统的一些特性。区块链计算卡是最典型的一种区块链特定的计算设备。传统的通用计算设备在设计时强调计算能力的通用性，在指令设计、主频、流水线结构等方面更趋向于均衡，兼顾日常使用、娱乐办公等需求。与之相区别，特定于区块链的计算设备并不需要兼顾功能和使用上的均衡性，在功能上只需要能够高效、准确的完成特定于区块链系统的复杂计算任务即可。因此，用来评价传统计算设备的浮点运算性能、主频等指标并不完全适用于区块链特定设备的评价标准，需要重新设计一种算力评价标准来适应区块链系统中新的计算需求，更好的指导区块链特定设备的开发和研制。目前已有的技术方案包括：(1)以浮点运算性能作为性能评价指标的方案。这类方案是传统的算力评价算法中常用的评价指标，其基本原理是：科学计算涉及到大量的高精度浮点运算，如果一台机器能够在单位时间内完成更多的高精度浮点运算，其相应的运算能力就越强。这种算力评价方案的特定性较强，主要针对科学运算、超大型混合计算架构。(2)以计算加速比作为性能评价指标的方案。这种方案相比方案(1)免去了特定计算任务的限制，其基本原理是：以某一台计算机针对某一项任务的计算能力为基准，测量其他机器针对同一任务的计算能力为比较数据，从而得出不同计算机针对不同任务时的计算能力的差异。这一方案的测量指标是不同计算机针对同一计算任务计算时间上的比值。当具体到特定于区块链系统的计算设备算力评价时，上述两种方案均存在一些问题：(1)以浮点运算性能作为性能评价指标的方案主要针对的是通用计算架构和超大型科学计算任务机器两种计算结构，以单位时间内能够完成的浮点运算作为算力评价的指标。在以PoW作为共识算法的区块链系统中，浮点运算的占比很少，主要的算力消耗集中在hash运算、移位运算等操作上。因此，使用浮点运算性能来评价区块链特定设备是不准确的。(2)以计算加速比作为性能评价指标的方案相比之下能够避免方案(1)中特定于硬件设备和计算任务的问题，但是其最终得到的计算能力评价指标数据与具体的应用程序相绑定，未能从硬件层面分析具体计算行为。因此，这种算力评价算法虽然相对于方案(1)针对性更强，但是也需要进行相应的改进。除此之外，上述两种方案都是针对于传统计算任务而言的，这与PoW共识算法所需要大量使用的hash运算、移位运算、逻辑判断等运算指令不符。在设计特定于区块链系统的算力评价算法时，需要重新考虑这些计算指令对运算速度、运算结果的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术存在的技术问题，提供一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法及系统，其针对性强、兼容性也更好。为了解决以上提出的问题，本专利技术采用的技术方案为：本专利技术提供一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法，该评价方法具体包括：选择使用PoW共识算法的区块链计算设备，作为待评价设备；完成hash运算问题，所述hash运算问题以0串开头，设定一个0串开头长度作为难度标记；根据0串开头长度的大小，并将其与所述难度标记进行对比，将hash运算问题分为较为简单或较为困难的；统计待评价设备在单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数；统计待评价设备完成一个较为困难hash运算问题所花费的时间；综合所述完成个数和花费时间，得到待评价设备的算力评价值。进一步的，所述以单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数作为评价指标，具体包括：生成一串随机数据，并设定运算参数包括具体的难度系数、运算时间和开始时间；将所述随机数据和运算参数发送给所有的待评测设备；待评测设备在开始时间之后，开始计算指定难度系数的hash运算问题，得到计算结果并进行保存；在运算时间结束之后，对待评测设备的所有计算结果进行验证汇总；将汇总后的数据作为待评测设备正确的算力评价指标。进一步的，以解决一个较为困难的hash运算问题的时间作为评价指标，具体包括：生成一串随机数据，并设定运算参数包括具体的难度系数、运算开始时间；将所述随机数据和运算参数发送给所有的待评测设备；待评测设备在开始时间之后，开始计算指定难度系数的hash运算问题的解，并将计算结果进行保存；验证得到的hash运算问题的解，并记录接收到解的时间；统计待评价设备计算过程持续的时间，以运算过程持续的时间作为算力评价的指标。进一步的，所述基于PoW共识机制计算hash运算问题得到结果，具体为：若hash运算问题的难度系数为a，假设解为s，如果以s为解验证得到的结果满足难度系数a，则s为对应的hash运算问题的解。进一步的，验证所得到的hash运算问题的解的正确性，通过验证得到的解是否满足难度系数，具体为：若hash运算问题的难度系数为a，设其对应的解为s；以s为参数计算hash运算问题的结果，将得到结果的前a个串截取，如果前a个串与难度系数为a对应的全0串相同，则表示结果正确，即为有效解；如果不相同，则表示结果错误。本专利技术还提供一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法的系统，该系统包括：设备选择模块：用于选择使用PoW共识算法的区块链计算设备，作为待评价设备；难度设定模块：用于完成hash运算问题，所述hash运算问题以0串开头，设定一个0串开头长度作为难度标记；hash问题划分模块：根据0串开头长度的大小，并将其与所述难度标记进行对比，将hash运算问题分为较为简单或较为困难的；个数统计模块：用于统计待评价设备在单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数；时间统计模块：用于统计待评价设备完成一个较为困难hash运算问题所花费的时间；综合评价模块：用于综合所述完成个数和花费时间，得到待评价设备的算力评价值。进一步的，所述个数统计模块包括：数据生成设定模块：用于生成一串随机数据，并设定运算参数包括具体的难度系数、运算时间和开始时间；数据发送模块：用于将所述随机数据和运算参数发送给所有的待评测设备；计算保存模块：用于待评测设备在开始时间之后，开始计算指定难度系数的hash运算问题，得到计算结果并进行保存；验证汇总模块：用于在运算时间结束之后，对待评测设备的所有计算结果进行验证汇总；指标确定模块：用于将汇总后的数据作为待评测设备正确的算力评价指标。进一步的，所述时间统计模块包括：数据生成设定模块：用于生成本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法，其特征在于：该评价方法具体包括：/n选择使用PoW共识算法的区块链计算设备，作为待评价设备；/n完成hash运算问题，所述hash运算问题以0串开头，设定一个0串开头长度作为难度标记；/n根据0串开头长度的大小，并将其与所述难度标记进行对比，将hash运算问题分为较为简单或较为困难的；/n统计待评价设备在单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数；/n统计待评价设备完成一个较为困难hash运算问题所花费的时间；/n综合所述完成个数和花费时间，得到待评价设备的算力评价值。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PoW共识机制的设备算力评价方法，其特征在于：该评价方法具体包括：
选择使用PoW共识算法的区块链计算设备，作为待评价设备；
完成hash运算问题，所述hash运算问题以0串开头，设定一个0串开头长度作为难度标记；
根据0串开头长度的大小，并将其与所述难度标记进行对比，将hash运算问题分为较为简单或较为困难的；
统计待评价设备在单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数；
统计待评价设备完成一个较为困难hash运算问题所花费的时间；
综合所述完成个数和花费时间，得到待评价设备的算力评价值。


2.根据权利要求1所述的基于PoW共识机制的设备算力评价方法，其特征在于：所述以单位时间内完成较为简单的hash运算问题的个数作为评价指标，具体包括：
生成一串随机数据，并设定运算参数包括具体的难度系数、运算时间和开始时间；
将所述随机数据和运算参数发送给所有的待评测设备；
待评测设备在开始时间之后，开始计算指定难度系数的hash运算问题，得到计算结果并进行保存；
在运算时间结束之后，对待评测设备的所有计算结果进行验证汇总；
将汇总后的数据作为待评测设备正确的算力评价指标。


3.根据权利要求1或2所述的基于PoW共识机制的设备算力评价方法，其特征在于：以解决一个较为困难的hash运算问题的时间作为评价指标，具体包括：
生成一串随机数据，并设定运算参数包括具体的难度系数、运算开始时间；
将所述随机数据和运算参数发送给所有的待评测设备；
待评测设备在开始时间之后，开始计算指定难度系数的hash运算问题的解，并将计算结果进行保存；
验证得到的hash运算问题的解，并记录接收到解的时间；
统计待评价设备计算过程持续的时间，以运算过程持续的时间作为算力评价的指标。


4.根据权利要求3所述的基于PoW共识机制的设备算力评价方法，其特征在于：所述基于PoW共识机制计算hash运算问题得到结果，具体为：
若hash运算问题的难度系数为a，假设解为s，如果以s为解验证得到的结果满足难度系数a，则s为对应的hash运算问题的解。


5.根据权利要求4所述的基于PoW共识机制的设备算力评价方法，其特征在于：验证所得到的hash运算问题的解的正确性，通过验证得到的解是否满足难度系数，具体为：
若hash运算问题的难度系数为a，设其对应的解为s；以s为参数计算hash运算问题的结果，将得到结果的前a个串截取，如果前a个串与难度系数为a对应的全0串相同，则表示结...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘伟伟，王洋，须成忠，叶可江，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44