[发明专利]无许可区块链系统中恶意区块的探测方法、系统及P2P网络

说明书

一种无许可区块链系统中恶意区块的探测方法，包括根据最重链规则进行区块确认来构建区块链的树图拓扑结构；根据选择规则从区块链的树图拓扑结构中随机选择多个参照区块；确定区块链的树图拓扑结构任何一个给定区块的依赖区块；在区块链的树图拓扑结构上，从首个区块开始，依次根据最长链规则为每个参照区块选取父亲区块，构建参照链；根据参照链计算当前所述参照区块的参照链差，并以参照链差估计给定区块的最晚可能真实生成时间T1；根据其它节点的收到给定区块的接收时间t和给定区块的最晚可能真实生成时间T1之差，判断给定区块是否是恶意区块。因此，本发明可用于探测出恶意参与者的攻击行为，同时，还可以避免对诚实者行为的误判误伤。

技术领域

本发明涉及大数据处理及信息技术领域，更具体地，涉及一种无许可区块链系统中恶意区块的探测方法、系统及P2P网络。

背景技术

目前区块链系统可分为无许可、公共许可和私有许可三种。在无许可区块链系统(Permissionless blockchain system)中，人人可参与竞争出块，每个人都可以在无需获得授权的情况下搭建节点，采用如BTC和Ethereum等典型基于PoW的共识协议，自由竞争产生新区块，并对区块的顺序达成最终一致(Eventual consistency)。

主链的选择通常采用最长链规则和最重链规则，最长链规则比较典型的如BTC的共识规则，区块Hash值小于某个阈值的区块才是合法区块，合法的链只由合法区块组成，每个合法区块的权重都为1。

请参阅图1，图1所示为最长链规则所选择形成的主链拓扑结构。如图1所示，从创世区块开始，永远从子区块中选择子链权重之和最大的子区块作为主链上的区块，依次往下可以确认主链，各个节点按此方案对主链达成共识。

最重链规则比较典型的如Ethereum的共识规则，区块Hash值小于某个阈值的区块才是合法区块，合法的链只由合法区块组成，每个合法区块的权重都为1。从创世区块开始，永远从子区块中选择子树权重之和最大的子区块作为主链上的区块，依次往下可以确认主链，各个节点按此方案对主链达成共识。

请参阅图2，图2所示为最重链规则所选择形成的主链拓扑结构。最重链规则的区块确认：所有基于PoW的区块链系统会给出一个公式，估计恶意者篡改主链中某个指定区块的概率。当概率低于某个阈值(如10^-6)时，参与者认为指定区块顺序不会再被修改。在文献1中，这个公式需要获得恶意者的算力占比q，区块生成时刻t，遵守协议者总区块生成速率λ，区块子树权重之和对比其它分支权重的优势n代入一个公式计算。

文献1：Sompolinsky,Y.,Zohar,A.(2015,January).Secure high-ratetransaction processing in bitcoin.In International Conference on FinancialCryptography and Data Security(pp.507-527).Springer,Berlin,Heidelberg.

本领域技术人员清楚，在无许可区块链系统中，不可篡改性是区块链的核心特性之一，在基于PoW的共识协议中，需要一个基于机制判断区块是否进入到不可被篡改的状态。而这个判断的可靠性对区块链的安全至关重要。

在现有区块链系统中，通常区块真实生成时刻的估算是确保系统安全性的重要特征。然而，上述的区块链系统实现中，节点简单地把区块生成时刻t设为收到区块的时刻。由于没有获得真实生成时刻t1的方法，通常以收到区块的时刻t2代替生成时刻t1，利用这一点疏漏，恶意者就可以执行攻击策略。

下面通过一个简化模型的模拟实验描述这种攻击策略的实施过程。该攻击策略为，恶意者可以在时刻t1生成一个主链区块，等待相当长一段时间，在时刻t2发送给其它节点。