[发明专利]基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法

权利要求书

1.一种基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法，其特征在于，所述方法包括：

构建出以Tangle为共识算法的区块链，将其中的节点根据载波侦听多路访问协议接入到无线网络中构成无线区块链；

在所述无线区块链中，节点采用分布式协调通信机制获得信道的使用权，并将本地的新交易广播到无线信道中；

将节点打包交易并在信道中传输的过程建模成马尔科夫模型，将交易可能处在的状态划分为请求发布状态、成功传输状态以及失败传输三种状态，按照马尔科夫模型中状态转移图计算出状态间的一步转移概率；分别计算出交易请求发布、成功传输以及失败传输的持续时间；求解出交易在某一次请求发布和成功传输的稳态分布以及请求发布和失败传输的稳态分布；按照状态之间的切换时间间隔求解出交易成功传输以及失败传输的持续时间；按照随机退避窗口范围内的退避值计算出交易请求发布的持续时间；

根据随机理论，基于交易请求发布、成功传输以及失败传输的持续时间计算出交易从到达节点到成功接入到区块链花费的时间；

将广播成功的交易进入共识过程，按照无线区块链中的交易参与共识的过程，建立出恶意节点发动双花攻击的攻击时间模型；

根据所述攻击时间模型，按照交易从到达节点到成功接入到区块链花费的时间计算出攻击节点控制恶意节点成功发动双花攻击的概率。

2.根据权利要求1所述的一种基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法，其特征在于，交易请求发布、成功传输以及失败传输的持续时间的计算公式包括：

其中，表示交易在状态为请求发布A_i的持续时间；τ_B表示交易在状态为成功传输B的持续时间；表示交易在状态为失败传输C_i的持续时间；η表示一个时隙内信道检测为空间的概率；W_i表示第i次传输对应的随机退避窗口；DIFS表示交易传输时的长帧间间隔，SIFS交易传输时的短帧间间隔，L表示交易打包传输后的包头和数据部分总传输时间，ACK为确认包的传输时间；σ表示一个时隙的时间；K表示交易的最大退避次数；π_B表示传输成功的稳态分布；表示第i次传输失败的稳态分布。

3.根据权利要求1所述的一种基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法，其特征在于，所述计算出交易从到达节点到成功接入到区块链花费的时间包括将交易请求发布的持续时间与发布后成功接入到区块链的传输时间之和作为总的花费时间，通过概率母函数求解所述总的花费时间，按照迭代递归的方式求得所述概率母函数的一次导数即为交易成功接入到区块链花费的时间。

4.根据权利要求3所述的一种基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法，其特征在于，所述总的花费时间的计算公式包括：

其中，T_all表示交易从到达节点到成功接入到区块链的总的花费时间；σ表示一个时隙的时间；η表示一个时隙内信道检测为空间的概率；p_s表示一个时 隙σ内交易成功发布的概率；W表示初始退避窗口；τ_B表示交易在状态为成功传输B的持续时间；表示交易在初次传输时状态为失败传输的持续时间；W_i表示第i次传输对应的随机退避窗口；K表示交易的最大退避次数。

5.根据权利要求2或4所述的一种基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法，其特征在于，所述一个时隙内信道检测为空间的概率的计算公式表示为：

。

6.根据权利要求1所述的一种基于分布式协调通信机制的区块链安全计算方法，其特征在于，所述恶意节点发动双花攻击的攻击时间模型包括在第一时刻，攻击节点广播一笔诚实交易给商家节点，诚实节点对这笔诚实交易验证并批准，在第二时刻，攻击节点不断创建相同的诚实交易，并按照不公布的方式创建批准这个相同交易的单独分支；在第三时刻，这笔诚实交易的累计权重达到区块链的认证阈值，且被认证记录账本，商家节点对攻击节点提供服务；根据攻击节点创建分支的总权重值和区块链主分支的总权重值之间的权重差距以时间为单位构建出攻击时间模型。