[发明专利]一种基于信用评价的区块链共识方法

说明书

本发明涉及一种基于信用评价的区块链共识方法，涉及区块链共识技术领域，通过引入信用评价机制和基于信用的投票奖惩机制提高节点的积极性，同时针对PBFT的一致性协议和检查点协议进行优化，提高系统的效率和灵活性。本发明方法根据节点的信用评价决定节点是否参与全局共识，使用选举方式选出生成账本信息的节点，按照共识结果对节点信用进行动态信用调整，维持系统的良性运转。使用本发明方法在长期运行下能够大幅降低异常节点参与共识的概率，从而使系统的效率有效提高，系统的稳定性显著增强。

技术领域

本发明涉及区块链共识技术领域，具体是一种基于信用评价的区块链共识方法。

背景技术

共识机制是区块链系统的重要组成之一，高效的共识机制是区块链技术解决如何在一个缺乏信任、完全自由开放的网络中达成共识的问题的核心要素。为了让区块链使用于更广泛的领域，PoW、PoS、DPoS和PBFT等多种适用于不同应用的共识机制被提出。这些共识机制都能在一定程度上满足区块链数据一致性，在算力消耗、安全性和共识效率等问题各有侧重点。PoW(Proof of Work,工作量证明)共识机制被诸多早期的虚拟货币使用，通过算力竞争进行哈希运算争取区块记账权保证系统去中心化可信任的运行。每个参与者节点都作为矿工竞争算力来解决SHA256数学问题，该问题复杂但易于验证。为了解决解决PoW公示时间长、出块速度慢的问题，PoS(Proof of Stake,基于权益证明)的共识机制被提出。该机制以所持股权份额决定挖矿难度，一定程度上减少资源浪费，提高了出块速度，然而PoS依然浪费算力进行挖矿，仍旧造成大量的资源浪费。DPoS(Delegated Proof of Stake，基于授权股权证明)旨在解决PoW挖矿浪费算力的问题，该机制废弃了挖矿，采用根据持币多少选举代表。通过由部分代理节点代表所有节点执行进行共识，提高出块效率。但是DPoS的参与者积极性不易调动、对恶意节点及时处理能力较弱、容易出现币分配不均的等问题，影响了系统的安全性。拜占庭容错算法(BFT)是分布式系统的经典一致性算法，他更能满足联盟链中业务的需求，所以实用拜占庭容错算法(practical byzantine fault tolerance，PBFT)被应用到联盟许可链中。

PBFT虽然能极大提升区块链的共识性能，但在节点数为N的网络中，该算法有两个阶段需要传输的网络消息为O(N2)，其仍会造成很大的网络开销。由于通信复杂度的原因，PBFT协议在超过一定数量时性能会显著下降，PBFT算法的区块链的系统性能在较大节点数量的联盟链中并不理想。目前，对于PBFT的优化方法有很多，主流优化思想是“分层”，即把某一部分的可靠性用PoW、PoS或者DPoS的方法解决，剩下的部分用PBFT。将复杂问题分解成两部分来执行，类似代议制民主，不再全体参与最终共识，而是通过选举或其他方式选取部分代表参与最终一致性验证。在《A Secure Sharding Protocol For Open Blockchains》中，文中通过随机分片的构建PoW+PBFT混合共识机制来提升共识性能，文中使用随机选取的方式，虽然文中强调默认在公平的环境下使用，但是不能保证人数足够大时恶意节点不超过1/3。

综上所述，上述共识方案虽然能在一定程度上保证区块链的可信性，但是都不能同时解决吞吐量、延迟、区块大小等问题；数据安全的算力依赖性强，很难适用于广泛的联盟许可链应用中。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种基于信用评价的面向大量用户的高效可靠的区块链共识方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种基于信用评价的区块链共识方法，包括：

步骤S1，在已有区块链基础网络上，根据预设规则求取每一节点的信用系数，所述信用系数根据节点在区块链中的行为动态变化；根据节点的信用系数，获取节点信任状态；

步骤S2，根据节点信任状态，获取可投票节点，通过可投票节点对候选节点进行投票；根据投票结果决定候选节点是否能参与到最终的全局共识；