一种基于共生通信的无线区块链共识方法技术

本发明专利技术公开了一种基于共生通信的无线区块链共识方法，包括以下步骤：

【技术实现步骤摘要】
一种基于共生通信的无线区块链共识方法


[0001]本专利技术属于无线区块链网络
，具体涉及一种基于共生通信的无线区块链共识方法
。

技术介绍

[0002]由于密码学和共识的完美结合，区块链被认为是一种革命性的分布式系统，它为用户提供了去中心化的架构和强大的防篡改能力
。
区块链被认为有潜力改变当今分享信息的方式，重塑未来的社会
。
在信息通信领域，也有望在
6G
通信中保护无线网络安全
。
近年来，它已广泛应用于物联网
、
医疗物联网
、
车联网等网络领域
。
[0003]因此，可以说区块链的出现为未来的无线网络铺平了道路
。
区块链中的共识机制是允许网络中的节点在没有任何可信第三方参与的情况下建立信任的基础
。
在联盟区块链中广泛使用的共识机制是基于投票的
PBFT(
实用拜占庭容错算法
)
共识
。
它具有较高的吞吐量和较低的计算需求，能够为无线网络提供
1/3
的容错性，这些特点使它对未来的无线网络具有吸引力
。
[0004]然而，
PBFT
需要多轮通信才能使参与的各节点达成一致，因此在无线网络中常常面临以下两个问题：一是物理层中的无线信道经常遭受各种信道衰落和路径损耗
。
信道衰落会增加信号的误码率，而路径损耗会影响接收节点的接收功率，从而增加无线连接的不确定性，并影响区块链共识的整体性能；二是无线网络中的节点无法及时获得电能供应，而区块链操作可能会消耗大量电力资源，相关研究表明无线
PBFT
共识的能耗随节点数呈三次增长趋势
。
这样一来，区块链节点可能会迅速消耗有限的电能，导致节点离线，从而严重影响无线
PBFT
共识的性能
。
[0005]目前现有的大部分研究仍然停留在对无共识网络的性能建模和分析上，如无线
PBFT
共识在
IEEE 802.11
协议中的性能分析
、
在
6G
通信环境下的性能分析，缺乏进一步优化措施
。
另外，也存在少部分对无线共识网络的优化研究，如考虑恶意节点存在的情况下，最小化满足
PBFT
共识的节点功率，以节约系统的总功率
。
此外，也有学者基于
SNR(
信噪比
)
提出了一种全新的信道证明共识，该共识能够选择信噪比最佳的通信信道传输共识消息，并能让全网节点在单跳无线网络中以较低的时间复杂度达成一致
。
然而，上述方案均未涉及对共识性能产生影响的参数进行改进
。
[0006]基于认知反向散射通信的
SR(
共生无线电
)
的出现为无线区块链网络解决上述两个问题提供了一种有前景的解决方案
。SR
中描述的互惠传输机制揭示了主通信系统可以从次通信系统获得多径增益，而作为回报，次通信系统可以借助主通信系统的射频信号实现极低功率
(
微瓦量级
)
的后向散射通信
。
主通信系统和次通信系统的优势可以有效解决无线区块链网络中的传输可靠性和能耗问题
。
此外，
SR
可以以非常低的成本为无线区块链网络提供服务，只需在次通信系统中部署具有两个负载阻抗的反向散射电路即可
。

技术实现思路

[0007]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种基于共生通信的无线区块链共识方法解决了无线
PBFT
共识中固有的传输不可靠和高能耗的问题
。
[0008]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种基于共生通信的无线区块链共识方法，包括以下步骤：
[0009]S1、
通过客户将共识请求发送至主节点；
[0010]S2、
通过主节点将预准备消息发送至所有副本节点；
[0011]S3、
通过每个副本节点将准备消息发送至其他节点；
[0012]S4、
通过每个节点将委员会消息发送至其他节点；
[0013]S5、
通过所有节点将回复消息发送至客户端，完成共识方法
。
[0014]进一步地：所述
S2
包括以下分步骤：
[0015]S21、
将主节点作为主发送机向所有副本节点发送预准备消息；
[0016]S22、
通过作为次接收机的副本节点以后向散射通信将多径增益发送至作为主接收机的对应副本节点
。
[0017]进一步地：所述
S3
中，每个副本节点的通信方式为广播，准备消息包括第一准备消息和第二准备消息；
[0018]所述
S3
具体为：
[0019]S31、
将副本节点作为次接收机，通过调制来自主发送机的射频信号，将第一准备消息发送至作为次发送机的对应副本节点；
[0020]S32、
通过副本节点将第二准备消息以主动通信发送至其他节点
。
[0021]进一步地：所述
S4
具体为：
[0022]通过每个节点收到准备消息后，向其他节点广播委员会消息
。
[0023]进一步地：还包括共生通信的共识成功率计算方法，其包括以下分步骤：
[0024]SA1、
判断发送预准备消息通信失败的次数是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送预准备消息成功率，并进入
SA2
，若是，则终止共识成功率计算；
[0025]SA2、
判断发送准备消息与预准备消息通信失败的次数之和是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送准备消息成功率，并进入
SA3
，若是，则终止共识成功率计算；
[0026]SA3、
判断发送委员会消息通信失败的次数是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送委员会消息成功率，并进入
SA4
，若是，则终止共识成功率计算；
[0027]SA4、
判断发送回复消息与委员会消息通信失败的次数之和是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送回复消息成功率，并进入
SA5
，若是，则终止共识成功率计算；
[0028]SA5、
计算共生
PBFT
共识的整体共识成功率，完成共生通信的共识成功率计算
。
[0029]进一步地：所述
SA1
中，发送预准备消息成功率具体为：共生
PBFT
共识中预准备阶段的通信成功率
P1，其表达式具体为：
[0030][0031]式中，
f<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于共生通信的无线区块链共识方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、
通过客户将共识请求发送至主节点；
S2、
通过主节点将预准备消息发送至所有副本节点；
S3、
通过每个副本节点将准备消息发送至其他节点；
S4、
通过每个节点将委员会消息发送至其他节点；
S5、
通过所有节点将回复消息发送至客户端，完成共识方法
。2.
根据权利要求1所述的基于共生通信的无线区块链共识方法，其特征在于，所述
S2
包括以下分步骤：
S21、
将主节点作为主发送机向所有副本节点发送预准备消息；
S22、
通过作为次接收机的副本节点以后向散射通信将多径增益发送至作为主接收机的对应副本节点
。3.
根据权利要求1所述的基于共生通信的无线区块链共识方法，其特征在于，所述
S3
中，每个副本节点的通信方式为广播，准备消息包括第一准备消息和第二准备消息；所述
S3
具体为：
S31、
将副本节点作为次接收机，通过调制来自主发送机的射频信号，将第一准备消息发送至作为次发送机的对应副本节点；
S32、
通过副本节点将第二准备消息以主动通信发送至其他节点
。4.
根据权利要求1所述的基于共生通信的无线区块链共识方法，其特征在于，所述
S4
具体为：通过每个节点收到准备消息后，向其他节点广播委员会消息
。5.
根据权利要求1所述的基于共生通信的无线区块链共识方法，其特征在于，还包括共生通信的共识成功率计算方法，其包括以下分步骤：
SA1、
判断发送预准备消息通信失败的次数是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送预准备消息成功率，并进入
SA2
，若是，则终止共识成功率计算；
SA2、
判断发送准备消息与预准备消息通信失败的次数之和是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送准备消息成功率，并进入
SA3
，若是，则终止共识成功率计算；
SA3、
判断发送委员会消息通信失败的次数是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送委员会消息成功率，并进入
SA4
，若是，则终止共识成功率计算；
SA4、
判断发送回复消息与委员会消息通信失败的次数之和是否大于通信失败阈值，若否，则计算发送回复消息成功率，并进入
SA5
，若是，则终止共识成功率计算；
SA5、
计算共生
PBFT
共识的整体共识成功率，完成共生通信的共识成功率计算
。6.
根据权利要求5所述的基于共生通信的无线区块链共识方法，其特征在于，所述
SA1
中...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗皓翔，孙罡，虞红芳，张倩倩，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：