[发明专利]一种具有动态信任的委托权益证明共识算法

权利要求书

1.一种具有动态信任的委托权益证明共识算法，其特征在于,该算法的实现过程包括：

步骤S100、区块链网络为节点定义一个信任值属性Trust和一个评估值属性Evaluation，基于如下公式，对区块链网络中每个节点的信任值t和评估值e进行初始化，

e＝0，

其中，n为区块链网络中节点的数目，t的上标1表示第一个选举周期；

步骤S200、区块链网络基于信任模型和上一选举周期r-1内的历史交易记录为相关节点计算局部信任值c_ij，进而计算当前选举周期内每个节点的唯一全局信任值具体操作为：

步骤S210、在区块链网络中，根据节点间的交易关系对n个节点进行划分，对于一个给定的节点node_i，如果任何节点node_j收到一个来自节点node_i的交易，则将节点node_j划分为集合FDTxNodes_i，否则将节点node_j划分为集合Non-FDTxNodes_i，同时，如果任何节点node_j有指向node_i的交易，则将其划分为集合RDTxNodes_i，其中i、j∈{1，2，3，…，n}，且i≠j，

步骤S220、对于节点node_i和节点node_j，初始化局部信任值c_ij＝0，

步骤S230、对于节点node_i来说，当与节点node_j存在正向直接交易时，根据上一选举周期r-1内的交易历史记录，查询从节点node_i发向节点node_j的有效交易数量sat(i,j)和无效交易数量unsat(i,j)，并计算绝对有效交易数s_ij，得到节点node_i对节点node_j的局部信任值c_ij，所述绝对有效交易数s_ij和局部信任值c_ij的表达式如下：

s_ij＝sat(i,j)-unsat(i,j)，

其中，i∈{1,2,3,…,n}，j取值为集合FDTxNodes_i中的所有节点，

步骤S240、对于节点node_i来说，当与节点node_j不存在正向直接交易时，根据上一选举周期r-1内的交易历史记录，查询从节点node_i到节点node_j的所有交易路径与中间节点node_k，计算节点node_i对节点node_j的局部信任值c_ij，局部信任值c_ij的表达式如下：

其中，k∈{1，2，3，...，n}，k取值为所有的中间节点，如果k取值为FDTxNodes_i∩RDTxNodes_j中的所有节点，则按上述表达式计算局部信任值c_ij，否则迭代选取中间节点node_k，并对局部信任值c_ij进行迭代计算，

步骤S250、对于区块链网络的n个节点node_i，基于节点node_u对节点node_i的局部信任值c_ui及上一选举周期r-1内节点node_u的全局信任值得到当前选举周期r内每个节点的唯一全局信任值所述全局信任值的表达式如下：

其中，i、u∈{1,2,3,...,n}，r从第二选举周期开始取值；

步骤S300、基于一个综合考虑投票数与信任值的评估准则f，为每个节点node_i计算一个评估值e_i，并根据区块链网络中所有节点的评估值e[]对证人节点进行选择，生成一个证人节点列表WitnessNodes[]，具体操作为：

步骤S310、定义并初始化一个空的证人节点列表WitnessNodes[]和得票数集合votes[]，

步骤S320、对于任意节点node_i，如果基于自身权益向认可的节点node_j进行投票，那么node_j的得票数等于投票节点自身所持有币数的总和，所述得票数的表达式如下：

votes_j＝∑coin(node_i)，

其中，j∈{1,2,3,...,n}，n为区块链网络中节点的数目，coin(node_i)表示节点node_i所持有币的数量，node_i取值为所有对node_j进行过投票的节点，

步骤S330、对于区块链网络的n个节点node_i，基于一个综合考虑得票数votes_i与当前选举周期r内全局信任值的评估准则f来计算最新评估值e_i，所述评估准则f与评估值e_i的表达式如下：

其中，i∈{1，2，3，...，n}，n为区块链网络中节点的数目，votes_i表示节点node_i的得票数，

步骤S340、根据所有节点的评估值e[]对节点进行排序，选取前N个节点成为证人节点，加入一个证人节点列表WitnessNodes[]；

步骤S400、①证人节点列表中的证人节点轮流生成一个区块，并对块消息进行环签名，具体操作为：

步骤S411、区块链网络选取一个大素数p、一个散列函数H:{0,1}^*→{0,1}ⁿ、一个随机数并计算g₀＝g^αmod p，得到公共参数params，所述公共参数params的表达式如下：

params＝＜G₁,G₂,g,g₀,p,e＞，

其中，G₁,G₂是两个阶数为p的循环群，为一个生成元，e:G₁×G₁→G₂是一个双线性配对；

步骤S412、证人节点列表WitnessNodes[]中的所有证人节点自组织形成一个环，证人节点node_i的唯一地址信息Address_i作为其身份信息ID_i，组成身份信息集合R＝{ID₁,ID₂,...,ID_n}，

步骤S413、针对证人节点列表WitnessNodes[]中的所有证人节点，选择随机数作为证人节点node_i的私钥，并计算作为证人节点node_i的公钥，其中，i∈{1，2，3，...，n}，n为区块链网络中节点的数目；

步骤S414、证人节点列表WitnessNodes[]中的证人节点轮流具有生成块的权利，当前出块节点node_s生成一个块，生成块消息m，所述块消息m的表达式如下：

m＝＜HASH(PreBlock),TimeStamp,D,nonce,MerkleTreeRoot,Txs＞，

其中，HASH(PreBlock)表示前一个块的哈希，TimeStamp表示时间戳，D表示系统设定的挖矿难度值，nonce表示随机值，MerkleTreeRoot表示Merkle树根，Txs表示一些交易，

步骤S415、当前出块节点node_s对整个块信息使用环签名方案生成一个环签名σ_rs，所述环签名σ_rs的生成过程如下：

(1)计算h＝H(m||R)，

(2)对于i∈{1,2,...,n}\s，s表示当前的出块节点，随机选取z_i∈Z_p^*，对于i∈{1,2,...,n}，随机选取r_i∈Z_p^*，

(3)对于i∈{1,2,...,n}\s，s表示当前的出块节点，计算

(4)对于i＝s，s表示当前的出块节点，计算

(5)输出对于块消息m的环签名σ_rs＝{(σ₁,r₁),(σ₂,r₂),..,(σ_n,r_n),m}；

②同时广播此块消息到证人节点列表中，其余证人节点对环签名和区块的合法性与有效性进行校验，如果超过50％的证人节点校验通过并回复了确认消息，则此区块达成了共识，将此区块添加到区块链网络中，否则轮到证人节点列表中的下一个证人节点重新执行本步骤。