[发明专利]一种基于区块链的可溯源云存储系统的共识机制

权利要求书

1.一种基于区块链的可溯源云存储系统的共识机制的方法，其特征在于：包括以下步骤：

A：云存储用户基于CloudPoS共识机制演算权益函数值的产生

A1：云存储用户使用自己的资源竞争挖矿的权力，共识机制中挖矿竞争者i的权益函数值的计算方法为f(i)＝l_iR_i，其中R_i＝＜C_i,S_i,D_i＞为挖矿竞争者i可用于竞争的资源，C_i是挖矿竞争者可投入的中央处理器分片的数量，S_i是挖矿竞争者i以千字节为单位分配可投入的内存大小，D_i是挖矿竞争者i以千比特每秒为单位可投入的网络数据处理速率，l_i∈[0，1)为挖矿竞争者i被CSP分配的随机数；

A2：f(i)的具体计算方式由当前参与的云服务提供商CSP决定，并将计算方式在区块链上进行公布；

f(i)应满足的条件：

(1)即若随机数l_i∈[0,1)相同，则挖矿竞争者i的权益函数值f(i)随资源的增大而增大；

(2)f(i)∈Z，且f(i)的计算复杂度不高；

(3)权益函数的计算方式具有可逆性，即当得到权益值f(i)时，可通过随机数l_i计算出挖矿竞争者i投入竞争挖矿的资源；

(4)权益值f(i)由参与挖矿竞争者i自行计算后，并提交给当前的云存储提供商；

B：云存储用户的权益函数资源确认

B1：选择参与权益资源锁定的云存储用户

相关的云服务提供商CSP通过奖励机制，促使参与挖矿竞争的云存储用户积极的给CSP发送参与权益资源锁定的请求，除挖矿竞争者i外，CSP根据收到的请求，确定n个云存储用户P_l(l＝1,2,...,n)参与权益资源的锁定过程；

B2：权益函数资源锁定

(i)初始化

当前相关的云服务提供商CSP，选取两个大素数p和q作为公共参数，其中q是(p-1)的素因数；CSP确定d＝{d₁,d₂,…,d_n}，d_l(l＝1,...,n)都是正整数的随机数，由相关的云服务提供商CSP将随机数d_l和d_j，分配给用户P_l和P_j，需满足的要求：(a)严格递增；(b)(d_l,d_j)＝1，(l≠j)；(c)(d_l,q)＝1；(d)有限域Z_p上的q阶生成元g，使得在Z_p域中计算以g为底的离散对数是不可行的；CSP所选择的参数p，q，g和d＝{d₁,d₂,…,d_n}对于参与权益资源锁定的所有参与者都是公开的；

(ii)身份验证

两个不同的用户P_l和P_j之间进行身份验证，P_l首先选择随机数x_l(0＜x_l＜[q/n])和整数A_l(0≤A_l≤{[N/q]-1}/n)，再使用CSP提供的参数q、p、g和每个用户P_l的d_l，计算y_l＝x_l+A_lq，a_lj＝y_lmodd_j，k_lj＝(y_l-a_lj)/d_j，并广播验证因子α_l、β_lj(l≠j)；

用户P_l单独保存随机数x_l和a_ll＝y_lmodd_l作为私钥，a_lj、α_l、β_lj(l≠j)公开；

用户P_j收到a_lj后，通过计算进行验证，若方程式成立，用户P_l和P_j之间身份验证成功；

(iii)产生子秘密

两个不同的用户P_l和P_j身份验证成功后，每个用户P_j使用a_lj和CSP提供的参数d_j，计算子秘密L_j：

(iv)产生群公钥

每个用户P_l(l＝1,2,...,n)使用云存储提供商公布的生成元g和自己产生的密钥为随机数的x_l，来计算的值，并公布该值，参与权益资源锁定的任何一方都可以通过所有参与权益资源锁定用户公布的的值以及云存储提供商公布的大素数p，计算得到群公钥Y：

(v)对权益资源进行锁定

采用Elgamal加密算法；对挖矿竞争者i的权益函值f(i)∈Z_q进行加密；云存储提供商选一个随机整数k(1＜k＜q-1)，使用上述计算得到的群公钥Y、云存储提供商公布的大素数p以及生成元g，计算c₁＝g^kmodp，c₂＝Y^kf(i)modp，将挖矿竞争者i的权益资源锁定在C_M＝(c₁,c₂)中公布，并将C_M＝(c₁,c₂)记录在挖矿竞争者i的信息内；

B3：对权益函数资源进行认证

当挖矿竞争者i再参与其他轮的挖矿竞争，且具有最高的权益函数资源值将作为挖矿矿工时，相关的云存储提供商使用激励机制促使区块链上，参与挖矿竞争者i权益资源锁定的t个用户P_s(s＝1,2,...,t)(t≤n)，对挖矿矿工i的权益函数资源进行认证；

(i)权益资源认证过程

每个用户P_s(s＝1,2,...,t)得到权益资源的锁定数据C_M＝(c₁,c₂)后，每个P_s使用子秘密L_s和CSP分配的d_s，计算并公布；其中，e_s由得出；

每个P_s都可以恢复得到参与挖矿竞争者i的权益资源f(i)，过程如下：

第1步：计算：

r是一个整数，以保证S是一个正数，且小于

第2步：参与挖矿竞争者i的权益资源f(i)：

(ii)通过认证得到参与挖矿竞争者i的权益资源f(i)，又因为已知f(i)的计算方法和云存参与者i所分配的随机数l_i，故可以逆推出云存储用户i已锁定的权益资源，进而完成对权益函数资源的认证；

C：若验证通过，则通知该权益值最高的挖矿竞争者进行挖矿，且设置计时器；若在规定的时间内，该挖矿矿工顺利的进行了挖矿，且返回完成；若在规定的时间内，没有能够返回正确的值，则重新开始步骤B中新的一轮矿工选择。