[发明专利]一种基于区块链分片技术的共识方法

权利要求书

1.一种基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，包括单个分片链共识过程和多个分片链共识过程结合实现多个分片链之间的并发机制，所述单个分片链共识过程基于权重和VRF的PoS共识算法，所述多个分片链共识过程基于树图的共识算法；具体包括：

T1.用户构建事务的执行请求，请求数据中包含了发送者的签名，并根据发送者的账户地址计算出事务的分片标识值；

T2.用户把事务提交给对应分片上的一个节点；

T3.分片节点确认交易的发送者的账户地址是否属于本分片，拒绝不属于本分片的事务请求数据；本分片的数据进入“已接受”队列；

T4.分片节点对“已接受”队列的数据进行验证和预执行，丢弃验证和预执行失败的数据；验证和预执行通过的数据进入到“等待打包”队列并完成事务转发工作；

T5.参与分片链的共识过程的节点，如果它获得了出块的机会，它从“等待打包”队列中执行事务，并根据当前已经接收和存储的区块的树图拓扑规则打包为一个新区块，并向全网广播这个新区块；所有参与分片链的共识过程的节点按照共识算法来验证新区块；

T6.网络中的其余分片链的节点，接收到一个新区块后，验证所述新区块的有效性，执行事务并更新相关的状态存储数据。

2.根据权利要求1所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述基于权重和VRF的PoS共识算法的单个分片链共识过程具体包括：通过Algorand的VRF算法来计算每一个用户每一轮共识过程中的不同权值，并通过多轮投票的方式在单个分片链的区块上达成一致性共识。

3.根据权利要求2所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述VRF算法通过可验证随机函数实现，以计算投票总权值的方式在一个新区块上达成共识，具体包括以下步骤：

提议准备阶段

每个用户都可以提交自己的出块提议证明；

每个用户对接收到的出块提议证明进行验证和筛选，选择权值最大的作为合格出块者；

归约确认阶段

如果自己就是合格出块者，那么就把自己打包的新区块广播到网络中；

每个用户对自己选出来的合格出块者所对应的出块提议证明进行归约确认投票；

全网通过投票来确认出一个合格的出块提议证明，以使其对应的区块具有不可逆转性；

最终确认阶段

接收归约确认阶段所确认的出块提议证明所对应的新区块，对它进行验证并进行最终确认投票；

全网通过投票来确认出一个新区块，在新区块上达成最终一致性。

4.根据权利要求2所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述抽签算法过程以父块的随机种子项为基础，并加入此区块高度上的共识轮次和此次的共识阶段标识值二个参数来计算VRF所需要的随机种子。

5.根据权利要求2所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述单个分片链中还设置有智能合约，用于每一个用户在这个智能合约上抵押不同数量的数字资产来获取不同的权重值，并成为一个参与共识的节点。

6.根据权利要求1所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述基于树图的共识算法的多个分片链共识过程具体包括:

S1.对所有区块的全序达成共识；

S2.产生一个新区块。

7.根据权利要求6所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述步骤S1具体过程包括：

S11.使用GHOST协议，即贪婪子树协议来决定主链，包括选择创世块作为当前已经确认的主链，从创世块开始，迭代地从当前已经确认的主链的最后一个区块的孩子区块中选择下一个在主链上的区块，选择规则是选择拥有最大子树的孩子区块；

S12.使用树图的纪元规则来决定区块的顺序，包括基于主链上的每一个区块来确定每一个纪元；在分叉上的区块属于哪个纪元，是由第一个产生在它之后的主链区块所在的纪元决定的，再按照区块的父边拓扑排序来确定区块的顺序，如果父边的拓扑顺序相同，根据区块头哈希值来打破平局。

8.根据权利要求6所述基于区块链分片技术的共识方法，其特征在于，所述步骤S2具体过程包括：首先选择主链上的最后一个区块作为新区块的父亲；新区块再把所有已经收到，但还没有被其他区块所引用的区块引用起来。