【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于信息技术安全领域，尤其涉及一种基于密码采样的概率权益证明方法及系统。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、区块链是一个共享的、不可篡改的分布式数字账本，它是由一个又一个的数据区块组成，区块之间通过对数据块进行哈希来链接，区块可以记录一切对人们有价值的信息。在区块链中，融合了数学、密码学、计算机编程等各种科学技术，由于区块链去中心、不可篡改、公开透明等特点，使得它的应用领域非常的广泛，它可以应用在金融、商品交易、工业生产等领域。
3、在区块链中，为了让所有参与方对数据达成一致性，需要采用共识算法来达到此目的。目前应用最广泛的是中本聪共识，它是要求每个参与方都去解决工作证明难题，如果找到了解决方案，那么参与方就可以成为领导者并且发布一个块，该块包括前一个块的哈希值，并且它按照最长链的原则来解决潜在的网络分叉，但是中本聪共识算法有严重的局限性，它具有巨大的能源消耗，吞吐量较低等问题。因此后来研究人员提出新的共识算法权益证明，来减轻中本聪共识中出现的一些问题，权益证明算法中参与方不根据算力来进行投票，而是根据权益，不过现有的权益证明方案也具有一些问题，如更容易遭受远程攻击，攻击者可以获取大部分节点的密钥，创建一个更长的替代链。此外，由于区块链其独特的性质，如果可以构造一个安全的区块链，那么我们可以将此技术用于匿名网络中，在区块链中包含中继信息，从而构造一种新的匿名网络系统。
技术实现思路
1、
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面提供一种基于密码采样的概率权益证明方法。
4、一种基于密码采样的概率权益证明方法，其包括：
5、控制中心定义初始块，形成区块链并生成区块链的初始块；
6、在按轮次执行过程中，每个节点通过密码抽样来判断其自身是否为投票节点，投票节点对自己支持主链上的最后一个区块进行投票并广播投票；
7、在按轮次执行过程中，投票结束后，每个节点通过密码抽样来判断其自身是否为领导节点，领导节点获取自己支持主链上的最后一个区块后生成新区块并广播新区块；
8、各节点循环获取主链上待提交的第一个区块，进行统计假设检验并计算对应的概率，进而根据概率决定是否提交此区块到主链。
9、作为一种实施方式，投票节点进行投票并广播投票的过程为：
10、在每轮投票中，每个投票节点通过主链选择来获取自己支持主链上的最后一个区块并投票；所有节点接收来自投票节点广播的投票并对其进行验证。
11、作为一种实施方式，在每轮投票中，等待预设时间后，每个节点通过密码采样来判断自身是否为领导节点。
12、作为一种实施方式，领导节点生成新区块并广播新区块的过程为：
13、领导节点生成新的区块阶段，通过主链选择来获取自己视图主链上的最后一个区块并发布新区块，所有节点接收来自领导节点广播的区块并对其进行验证。
14、作为一种实施方式，各节点循环获取主链上待提交的第一个区块，进行统计假设检验并计算对应的概率，进而根据概率决定是否提交此区块到主链的过程为：
15、各节点循环获取主链上待提交的第一个区块，若当前的待提交的第一个区块中有子树，则计算当前区块的子树上权益单元总和，并计算子树经历的轮数；
16、根据子树的所有轮中委员会选取的权益单元总和与系统预设参数的大小的比较结果，来判断该块是否可提交到主链；其中，委员会由投票节点组成。
17、作为一种实施方式，在决定是否提交区块的过程中，如果节点判断子树的所有轮中委员会选取的权益单元总和小于系统预设参数，则运行超几何分布概率函数计算概率值p；否则，运行边界概率函数计算概率值p；
18、其中，p值是统计假设检验中的判断依据，当其小于节点设置的风险值时，节点才提交当前区块到主链，否则放弃当前区块及其后续子树区块的提交。
19、作为一种实施方式，在区块链上新区块被成功提交后，与新区块相关的领导节点和投票节点获取相应奖励。
20、作为一种实施方式，区块成功提交后，对区块中投票列表进行遍历，投票节点获得选民奖励乘其被抽样的权益单位数，领导节点获得领导者奖励乘投票节点被抽样的权益单位数。
21、作为一种实施方式，在生成区块链的初始块的过程中，将所有节点权益和身份公钥，定义在初始区块中，公布初始区块给系统内所有节点；生成包含初始区块的区块链，后续系统按照轮次执行，轮数从0开始，每一轮生成新的区块添加到区块链上；其中，区块链后续产生分叉，并由节点判断各自视图上的主链，区块链数据结构呈现为树结构。
22、本专利技术的第二个方面提供一种基于密码采样的概率权益证明系统。
23、一种基于密码采样的概率权益证明系统，其包括：
24、控制中心及与其通信的节点；
25、控制中心用于：定义初始块，形成区块链并生成区块链的初始块；
26、每个节点用于：在按轮次执行过程中，通过密码抽样来判断其自身是否为投票节点，投票节点对自己支持主链上的最后一个区块进行投票并广播投票；
27、在按轮次执行过程中，投票结束后，通过密码抽样来判断其自身是否为领导节点，领导节点获取自己支持主链上的最后一个区块后生成新区块并广播新区块；
28、各节点循环获取主链上待提交的第一个区块，进行统计假设检验并计算对应的概率，进而根据概率决定是否提交此区块到主链。
29、本专利技术的第三个方面提供一种基于密码采样的概率权益证明匿名网络系统。
30、与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
31、(1)本专利技术设计一种新的概率提交规则，利用所有节点进行统计假设检验，计算对应的概率来决定是否提交区块，提高了区块的提交速度，增大了系统的吞吐量和扩展性，并且提供了概率安全保证。
32、(2)本专利技术使用了新的密码采样构造，在按轮次执行过程中，每个节点通过密码抽样来判断其自身是否为投票节点，以及通过密码抽样来判断其自身是否为领导节点，提高了参与方之间公平性，对系统的安全性提供了保证。
33、(3)本专利技术引入了一种新颖的链选择机制，每个投票节点通过主链选择来获取自己支持主链上的最后一个区块并投票，领导节点通过主链选择来获取自己视图主链上的最后一个区块并发布新区块，这样可以收集更多的节点信息，从而加快了提交过程和提供更高的安全性。
34、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，投票节点进行投票并广播投票的过程为：
3.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，在每轮投票中，等待预设时间后，每个节点通过密码采样来判断自身是否为领导节点。
4.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，领导节点生成新区块并广播新区块的过程为：
5.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，各节点循环获取主链上待提交的第一个区块，进行统计假设检验并计算对应的概率，进而根据概率决定是否提交此区块到主链的过程为：
6.如权利要求5所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，在决定是否提交区块的过程中，如果节点判断子树的所有轮中委员会选取的权益单元总和小于系统预设参数，则运行超几何分布概率函数计算概率值p；否则，运行边界概率函数计算概率值p；
7.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，在区块链上新区
8.如权利要求7所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，区块成功提交后，对区块中投票列表进行遍历，投票节点获得选民奖励乘其被抽样的权益单位数，领导节点获得领导者奖励乘投票节点被抽样的权益单位数。
9.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，在生成区块链的初始块的过程中，控制中心根据预设系统执行参数，向所有注册的节点分配权益单元，将所有节点权益和身份公钥，定义在初始区块中，公布初始区块给系统内所有节点；生成包含初始区块的区块链，后续系统按照轮次执行，轮数从0开始，每一轮生成新的区块添加到区块链上；其中，区块链后续产生分叉，并由节点判断各自视图上的主链，区块链数据结构呈现为树结构。
10.一种基于密码采样的概率权益证明系统，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，投票节点进行投票并广播投票的过程为：
3.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，在每轮投票中，等待预设时间后，每个节点通过密码采样来判断自身是否为领导节点。
4.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，领导节点生成新区块并广播新区块的过程为：
5.如权利要求1所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，各节点循环获取主链上待提交的第一个区块，进行统计假设检验并计算对应的概率，进而根据概率决定是否提交此区块到主链的过程为：
6.如权利要求5所述的基于密码采样的概率权益证明方法，其特征在于，在决定是否提交区块的过程中，如果节点判断子树的所有轮中委员会选取的权益单元总和小于系统预设参数，则运行超几何分布概率函数计算概率值p；否则，运行边界概率函数...
【专利技术属性】
技术研发人员：李增鹏，朱豪，王梅，王书超，王伟嘉，王瑞锦，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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