[发明专利]一种区块链共识系统及其控制方法

说明书

本发明属于区块链技术领域，公开了一种区块链共识系统及其控制方法，PoPB共识机制使用计划行为理论对去中心化环境下个体参与共识的决策过程进行建模，分析主观意愿、社会信用和工作汇报因素对决策行为的影响；利用统计概率模型对参与共识机制群体数量进行估计，实现对参与共识的群体规模的可控；构建去中心化和可信程度衡量指标体系，实现两个指标可调谐的信用门限设置与参与共识群体规模的优化控制；提出动态授权组机制，强化共识机制的动态适应性。PoPB共识机制通过引入信用阈值确定算法和动态授权者组机制，实现去中心化和信用性的良好平衡，是具有良好的可靠性、去中心化性、可信性以及资源节约性的区块链共识机制。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种区块链共识系统及其控制方法。

背景技术

目前，区块链技术，又名分布式账本技术。区别于传统的中心化服务，区 块链在实现了在节点无需互相信任的分布式系统中，进行去中心化的点对点事 务，从而解决了传统的中心化系统中普遍存在的单点故障问题。在传统的去中 心化场景下，如果中心服务器发生了故障，那么整个系统都将受到极大的甚至 是毁灭性的打击。而区块链通过去中心化的技术让节点共同维护系统的运作， 即使部分节点出现故障，也不会影响整个系统的运行。除此之外，区块链还因 其特殊的数据结构，实现了不可篡改、可追溯的安全属性。区块链本质上是一 条由哈希值链接在一起的链表。每一个当前的区块都引用了上一个区块的区块头的哈希值。这种设计使得整条区块链中任意一个地方发生了篡改都会被发现。

区块链中最具有代表性的应用是数字加密货币。一旦某个节点成功寻找到 这个随机数，其将被授权将生成的新区块添加到区块链中并获得奖励。这种使 节点承认新的区块合法的方式被称为区块链的共识机制。

如今已有的共识机制包括工作量证明、权益证明(Proof-of-stake，PoS)、 权威证明(Proof-of-authority，PoA)以及拜占庭共识算法(Practical byzantine faulttolerance，PBFT)等。PoW共识机制具有极高的去中心化程度和安全性，但是 也因浪费大量的计算资源和能源而被诟病。PoS提出了“权益”的概念，权益越 高被授权获得上传区块的机会越大。PoS一定程度上解决了PoW的高资源消耗 问题，但是却存在个别节点的权益过高导致的中心化问题。权威证明(PoA)则 通过选举出众多节点中的具有权威性的节点，由它来进行统一上传新的区块。 这种当时虽然极大地提高开了效率但是也严重损害了区块链的去中心化程度。 拜占庭容错共识算法(PBFT)虽然解决了异步环境下的拜占庭问题，但是由于 其性能较差，更常用于私有网络或者许可网络中，在公有网络环境中扩展性不 足。因此，亟需设计一种新的区块链共识系统及其控制方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有PoW共识机制会浪费大量的计算资源和能源。

(2)现有PoS存在个别节点的权益过高导致的中心化问题。

(3)现有权威证明(PoA)严重损害了区块链的去中心化程度。

(4)现有拜占庭容错共识算法(PBFT)由于其性能较差，更常用于私有 网络或者许可网络中，在公有网络环境中扩展性不足。

解决以上问题及缺陷的难度为：(1)对去中心化的区块链共识机制，从计 划行为理论的角度对个体行为建模；

(2)基于计划行为理论模型，利用统计概率工具，提出区块链共识机制的 可控性，并给出控制理论与方法；

(3)构建区块链共识机制的性能指标，给出性能指标平衡的共识机制参数 优化设计理论与方法；

(4)考虑共识机制的可靠性，设计基于动态授权组的共识机制实现方法。

解决以上问题及缺陷的意义为：