基于新型PoM共识算法的分布式账本系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种基于新型PoM共识算法的分布式账本方法及系统，包括：步骤S1：从所有候选节点中随机选择预设个热候选节点；步骤S2：在leader选举中，消费节点通过向若干个热候选节点提交合法交易数据从而支持相应的热候选节点，当热候选节点收集到的合法交易数据满足预设要求时，则当前热候选节点为leader节点；步骤S3：将消费节点通过向热候选节点提交合法交易数据从而支持热候选节点的信息整合为合法的Avalon区块数据，并保存在新的合法区块中，在P2P网络中通过调用gossip传输协议广播当前区块，从而实现一个新的合法区块被各节点达成共识。达成共识。达成共识。

【技术实现步骤摘要】
基于新型PoM共识算法的分布式账本系统及方法


[0001]本专利技术涉及区块链
，具体地，涉及基于新型PoM共识算法的分布式账本系统及方法。

技术介绍

[0002]中本区块链是许多现有分布式账本系统中最典型的例子，但其背后的区块链技术是必不可少的。其核心目标是让用户在没有可信第三方的情况下，就公共账本达成共识。Nakamoto共识，中本区块链的核心共识算法，使用工作量证明(PoW)使计算节点(参与区块链系统并执行PoW的节点)的成本非常高，从而确保整个系统共识的安全性。Nakamoto共识认为只要系统中恶意计算节点的算力不超过全网总算力的50％，那么该系统就是有效安全的，不过后来的工作揭示了Nakamoto共识的一些缺点和潜在攻击。
[0003]除了这些攻击和漏洞之外，Nakamoto共识的可用性相较于当前的线上交易需求来说也很差——平均每秒钟只能处理7笔交易，并且平均交易确认延迟高达一小时。另外，PoW型区块链还面临去中心化的挑战。Proof
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Stake(PoS)和PoW的leader选举已经显现出明显的“中心化倾向”与“不公平”，过度的中心化也非常容易导致一些安全性问题。虽然传统的BFT类协议是完全去中心化的，但它们限制节点自由加入或退出系统，并且很容易被DDoS攻击破坏。目前，许多高性能的共识算法协议都是基于以上两大类共识方案(PoW与BFT)，然而它们都或多或者存在一些缺陷和不足，PoW类方案则是把系统效率和安全性过度耦合造成性能瓶颈；而BFT则无法适用于大网络多节点共识环境，且需要额外的节点验证机制才能防止例如DDoS、Sybil类型的恶意攻击。
[0004]经典区块链存在诸多不足，讨论最多的应该是可扩展性问题。为此，学界和工业界还提出了许多解决方案，例如中本区块链
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NG；中本区块链
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NG引入了“key block”和“microblock”的概念，key block使用经典的PoW进行leader选举，microblock用于存储交易。并且为了防止双花攻击，中本区块链
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NG引入了“毒药交易”机制。然而，它仍然将PoW与leader节点选举联系起来，并且引入了额外的复杂共识机制(例如BFT)，这将在极端情况下大大降低其效率。此外，对PoW的一些修改(例如PoS、DPoS等)并没有改变PoW的本质。
[0005]专利文献CN110300969A(申请号：201780086712.1)公开了一种技术，包括：在用于根据基于投票的共识算法操作的分布式账本网络的已有节点处，识别分布式账本网络的新候选节点，其中，所述识别是基于与分布式账本网络无关的已有的唯一标识符而进行的。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种基于新型PoM共识算法的分布式账本系统及方法。
[0007]根据本专利技术提供的一种基于新型PoM共识算法的分布式账本方法，包括：
[0008]步骤S1：从所有候选节点中随机选择预设个热候选节点；
[0009]步骤S2：在leader选举中，消费节点通过向若干个热候选节点提交合法交易数据
从而支持相应的热候选节点，当热候选节点收集到的合法交易数据满足预设要求时，则当前热候选节点为leader节点；
[0010]步骤S3：将消费节点通过向热候选节点提交合法交易数据从而支持热候选节点的信息整合为合法的Avalon区块数据，并保存在新的合法区块中，在P2P网络中通过调用gossip传输协议广播当前区块，从而实现一个新的合法区块被各节点达成共识。
[0011]优选地，所述合法交易数据采用：只有当消费节点完成预设消费节点PoW共识时，交易才被视为符合预设要求，属于合法交易数据；
[0012]所述消费节点PoW共识是当候选节点执行leader选举时，消费节点则需要通过消费节点PoW输出相应的提交合法交易数据，并在leader选举过程中提交给相应的候选节点。
[0013]优选地，将leader选举和消费节点PoW共识解耦，从而削弱了安全性和出块间隔的相关性，提高吞吐量，降低交易的延迟。
[0014]优选地，所述步骤S1采用：
[0015]步骤S1.1：在每个周期T内从所有候选节点中通过VRF的leader选举方案随机选择预设个热候选节点，并将其他的候选节点设为冷候选节点；
[0016]步骤S1.2：消费节点向热候选节点提交合法交易数据从而支持当前的热候选节点，当消费节点判断当前热候选节点是恶意的或离线时，则消费节点向随机选择的冷候选节点提交合法交易数据。
[0017]优选地，所述消费节点判断当前热候选节点是恶意的或离线采用：当预设时间后热候选节点均未发布新区块，则消费节点确定热候选节点均已离线。
[0018]根据本专利技术提供的一种基于新型PoM共识算法的分布式账本系统，包括：
[0019]模块M1：从所有候选节点中随机选择预设个热候选节点；
[0020]模块M2：在leader选举中，消费节点通过向若干个热候选节点提交合法交易数据从而支持相应的热候选节点，当热候选节点收集到的合法交易数据满足预设要求时，则当前热候选节点为leader节点；
[0021]模块M3：将消费节点通过向热候选节点提交合法交易数据从而支持热候选节点的信息整合为合法的Avalon区块数据，并保存在新的合法区块中，在P2P网络中通过调用gossip传输协议广播当前区块，从而实现一个新的合法区块被各节点达成共识。
[0022]优选地，所述合法交易数据采用：只有当消费节点完成预设消费节点PoW共识时，交易才被视为符合预设要求，属于合法交易数据；
[0023]所述消费节点PoW共识是当候选节点执行leader选举时，消费节点则需要通过消费节点PoW输出相应的提交合法交易数据，并在leader选举过程中提交给相应的候选节点。
[0024]优选地，将leader选举和消费节点PoW共识解耦，从而削弱了安全性和出块间隔的相关性，提高吞吐量，降低交易的延迟。
[0025]优选地，所述模块M1采用：
[0026]模块M1.1：在每个周期T内从所有候选节点中通过VRF的leader选举方案随机选择预设个热候选节点，并将其他的候选节点设为冷候选节点；
[0027]模块M1.2：消费节点向热候选节点提交合法交易数据从而支持当前的热候选节点，当消费节点判断当前热候选节点是恶意的或离线时，则消费节点向随机选择的冷候选节点提交合法交易数据。
[0028]优选地，所述消费节点判断当前热候选节点是恶意的或离线采用：当预设时间后热候选节点均未发布新区块，则消费节点确定热候选节点均已离线。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果：
[0030]1、本专利技术虽然仍然需要执行PoW操作，但PoM将其离散化到消费节点节点级别，解耦了系统的安全性和效率本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于新型PoM共识算法的分布式账本方法，其特征在于，包括：步骤S1：从所有候选节点中随机选择预设个热候选节点；步骤S2：在leader选举中，消费节点通过向若干个热候选节点提交合法交易数据从而支持相应的热候选节点，当热候选节点收集到的合法交易数据满足预设要求时，则当前热候选节点为leader节点；步骤S3：将消费节点通过向热候选节点提交合法交易数据从而支持热候选节点的信息整合为合法的Avalon区块数据，并保存在新的合法区块中，在P2P网络中通过调用gossip传输协议广播当前区块，从而实现一个新的合法区块被各节点达成共识。2.根据权利要求1所述的基于新型PoM共识算法的分布式账本方法，其特征在于，所述合法交易数据采用：只有当消费节点完成预设消费节点PoW共识时，交易才被视为符合预设要求，属于合法交易数据；所述消费节点PoW共识是当候选节点执行leader选举时，消费节点则需要通过消费节点PoW输出相应的提交合法交易数据，并在leader选举过程中提交给相应的候选节点。3.根据权利要求2所述的基于新型PoM共识算法的分布式账本方法，其特征在于，将leader选举和消费节点PoW共识解耦，从而削弱了安全性和出块间隔的相关性，提高吞吐量，降低交易的延迟。4.根据权利要求1所述的基于新型PoM共识算法的分布式账本方法，其特征在于，所述步骤S1采用：步骤S1.1：在每个周期T内从所有候选节点中通过VRF的leader选举方案随机选择预设个热候选节点，并将其他的候选节点设为冷候选节点；步骤S1.2：消费节点向热候选节点提交合法交易数据从而支持当前的热候选节点，当消费节点判断当前热候选节点是恶意的或离线时，则消费节点向随机选择的冷候选节点提交合法交易数据。5.根据权利要求4所述的基于新型PoM共识算法的分布式账本方法，其特征在于，所述消费节点判断当前热候选节点是恶意的或离线采用：当预设时间后热候选节点均未发布新区块，则消费节点确定热候选节点均已离线。6.一种基于新...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛立德，于铭华，邱定，
申请(专利权)人：华东计算技术研究所中国电子科技集团公司第三十二研究所，
类型：发明
国别省市：