针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置及共识方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置及共识方法，其共识装置包括入链初始化模块、信息收集模块、主节点选取模块、打包入链模块和文件管理模块。该共识装置用于实现共识方法，保证文件管理领域使用区块链技术时的文件上链效率，并同时保证文件区块的完整性和安全性。本发明专利技术针对现有虚拟货币共识机制在移植到文件管理领域时，设计基于贡献值证明的方法，将以上区块的大小、节点的传输压力、通信带宽、存储量、性能以及历史表现等作为计算贡献值的计算因素，在选择主记账节点时充分考虑并选举出满足以上各因素要求的主记账节点，从而满足文件管理领域的文件上链效率，并同时保证文件区块的完整和安全。并同时保证文件区块的完整和安全。并同时保证文件区块的完整和安全。

Consensus device and consensus method based on contribution value proof for document blockchain

【技术实现步骤摘要】
针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置及共识方法


[0001]本专利技术属于区块链应用
，具体涉及一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置及共识方法。

技术介绍

[0002]区块链技术在近些年持续发展，其本质是一个共享的数据库，存储数据信息或交易记录，具有可追溯、不可篡改、公开透明等特点，被广泛应用于医疗，教育，金融等领域。
[0003]共识机制是区块链的核心，通过设立一系列规则使互不关联的多个参与方对事务进行确认或达成一致。区块链中共识机制主要研究记账权的分配以及对区块的确认。目前主流共识机制有POW，POS，DPOS，PBFT等。POW即工作量证明要求节点通过算力解决一个HASH数学难题来争夺区块记账权，算法实现简单且相对公平但会造成大量资源浪费；POS即权益证明提出使系统中拥有最高权益者获得记账权，该算法一定程度减少了资源浪费，但极易发生分叉并且可能造成寡头优势，导致“富者越富，穷者越穷”的现象；DPOS作为POS的演化版本，提出选取一定数量的代表轮流进行记账，可以进一步降低资源浪费并且提高区块确认速度，但存在节点投票不积极问题，导致系统安全性下降。
[0004]近些年越来越多档案管理、医疗病历等系统与区块链技术相结合，利用区块链可追溯、难以篡改等特性来保证文件的可靠性，此类非虚拟货币而是进行文件管理的区块链系统，称为文件区块链系统。此类系统大多还在研究中，出现了很多与传统虚拟货币系统不同的技术需求和难题。例如，由于文件区块链系统中文件体积普遍较大，因此对通信传输、存储要求较高，对节点性能有一定要求；同时文件区块链系统要求选举出的主节点具有较高的稳定性与可靠性，因为区块上链的效率以及区块的完整性对文件区块链系统至关重要；而传统虚拟货币则无此要求，现有的针对于虚拟货币传统共识机制无法满足文件区块链系统。
[0005]综上所述，传统针对虚拟货币的共识机制在应用到文件区块链系统时表现出的问题有：虚拟货币系统中区块大小普遍较小且相对固定，传输压力小，系统对节点通信、存储以及性能没有过多要求；主节点选举没有综合考虑节点历史表现以及节点安全问题，无法判断主节点是否稳定可靠，进而无法保证文件区块上链的效率以及区块的完整性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为了解决现有共识机制因为没有对节点的硬件性能、历史表现以及贡献情况进行综合考虑，导致选举出的主节点可能为恶意节点或因为通信、存储或者性能能力不足而无法完成共识流程，进而导致系统无法安全稳定运行的问题，提出了一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置及共识方法。
[0007]本专利技术的技术方案是：一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置包括入链初始化模块、信息收集模块、主节点选取模块、打包入链模块和文件管理模块；
[0008]入链初始化模块用于构建文件区块链系统，对加入文件区块链系统的节点进行审
核，并设定审核通过的节点的初始贡献度因子数值；
[0009]信息收集模块用于采集并记录节点的贡献度因子数值；
[0010]主节点选取模块用于根据节点的贡献度因子数值确定主节点，并进行打包上链操作；
[0011]打包入链模块用于针对文件区块链系统中的文件交易，利用主节点将文件区块链系统中进行文件交易产生的文件特征信息打包为文件交易区块，并进行广播，将文件交易区块加入文件区块链；
[0012]文件管理模块用于在文件区块链系统中，根据文件特征信息查找对应的文件。
[0013]本专利技术的有益效果是：该共识装置用于实现共识方法，保证文件管理领域使用区块链技术时的文件上链效率，并同时保证文件区块的完整性和安全性。
[0014]基于以上系统，本专利技术还提出一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识方法，包括以下步骤：
[0015]S1：采集文件区块链系统中每个节点的贡献度因子，根据各贡献度因子在各节点的对应表现，划分评分区间并进行评分；
[0016]S2：根据每个节点的贡献度因子及其评分，确定候选节点；
[0017]S3：在候选节点中选取主节点；
[0018]S4：基于选取的主节点，更新节点信息；
[0019]S5：基于更新后的节点信息，进行区块打包上链，并验证，完成共识。
[0020]进一步地，步骤S1中，贡献度因子包括节点历史上传过的电力文件的数量、节点在线时长、当选主节点次数、节点提供的存储空间、节点网络带宽和节点网络延迟。
[0021]进一步地，步骤S2包括以下子步骤：
[0022]S21：利用层次分析法计算节点的各个贡献度因子权重；
[0023]S22：根据各个贡献度因子权重和评分，计算各个节点的总贡献度；
[0024]S23：将总贡献度大于设定贡献度阈值的节点作为候选节点。
[0025]进一步地，步骤S22中，各个节点的总贡献度C
i
的计算公式为：
[0026][0027]其中，c
i
表示节点的贡献度因子评分，p
i
表示节点的贡献度因子权重。
[0028]进一步地，步骤S3中，选取主节点的具体方法为：将所有候选节点进行随机猜数，广播各个候选节点的随机猜数结果，并将所有候选节点的猜数结果进行排序，取中位数对应的候选节点作为主节点。
[0029]进一步地，步骤S4中，更新节点信息的具体方法为：更新设定贡献度阈值，更新各个节点的当选主节点次数和节点在线时长，并将所有候选节点的节点在线时长清零，重新统计节点在线时长。
[0030]进一步地，步骤S41中，更新设定贡献度阈值的计算公式为：
[0031][0032]其中，Threshold
′
表示最新的设定贡献度阈值，Threshold表示设定贡献度阈值，m
表示实际满足机遇验证的节点数，n表示理论满足机遇验证的节点数。
[0033]进一步地，步骤S5中，进行区块打包上链的具体方法为：利用主节点对文件进行特征提取，得到文件特征信息，并将文件特征信息打包为文件交易区块，并广播至各节点进行验证，将验证通过的区块加入区块链，进行下一次共识。
[0034]本专利技术的有益效果是：针对现有共识机制多针对虚拟货币领域，在移植到文件管理领域时，现有共识机制未考虑文件管理的特征，导致文件区块大小受限，共识机制不能反映传输压力、节点的通信、存储及安全特性，而使得用区块链技术管理文件时，文件的上链的效率和文件区块的完整性不能保证。本专利技术针对现有虚拟货币共识机制在移植到文件管理领域时，设计基于贡献值证明的方法，将以上区块的大小、节点的传输压力、通信带宽、存储量、性能以及历史表现等作为计算贡献值的计算因素，在选择主记账节点时充分考虑并选举出满足以上各因素要求的主记账节点，从而满足文件管理领域的文件上链效率，并同时保证文件区块的完整和安全。
附图说明
[0035]图1为针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置的结构图；
[0036]图2为针对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识装置，其特征在于，包括入链初始化模块、信息收集模块、主节点选取模块、打包入链模块和文件管理模块；所述入链初始化模块用于构建文件区块链系统，对加入文件区块链系统的节点进行审核，并设定审核通过的节点的初始贡献度因子数值；所述信息收集模块用于采集并记录节点的贡献度因子数值；所述主节点选取模块用于根据节点的贡献度因子数值确定主节点，并进行打包上链操作；所述打包入链模块用于针对文件区块链系统中的文件交易，利用主节点将文件区块链系统中进行文件交易产生的文件特征信息打包为文件交易区块，并进行广播，将文件交易区块加入文件区块链；所述文件管理模块用于在文件区块链系统中，根据文件特征信息查找对应的文件。2.一种针对文件区块链的基于贡献值证明的共识方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：采集文件区块链系统中每个节点的贡献度因子，根据各贡献度因子在各节点的对应表现，划分评分区间并进行评分；S2：根据每个节点的贡献度因子及其评分，确定候选节点；S3：在候选节点中选取主节点；S4：基于选取的主节点，更新节点信息；S5：基于更新后的节点信息，进行区块打包上链，并验证，完成共识。3.根据权利要求2所述的针对文件区块链的基于贡献值证明的共识方法，其特征在于，所述步骤S1中，贡献度因子包括节点历史上传过的电力文件的数量、节点在线时长、当选主节点次数、节点提供的存储空间、节点网络带宽和节点网络延迟。4.根据权利要求2所述的针对文件区块链的基于贡献值证明的共识方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下子步骤：S21：利用层次分析法计算节点的各个贡献度因子权重；S22：根据各个贡献度因子权重和评分，计算各个节点的总贡献度；...

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣全，吕俊杰，李亮，王忠毅，马彦伟，高宏宇，谢伟，吴霄，郑晓波，吴云生，何立伟，张小瑄，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司天府新区供电公司，
类型：发明
国别省市：