[发明专利]一种具有抗量子特性的区块链工作量证明方法和系统

权利要求书

1.一种具有抗量子特性的区块链工作量证明方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1：收集区块链内历史区块的数据，确定当前区块的上一区块的哈希值，利用当前区块的初始Nonce值和上一区块的哈希值生成种子数；

S2：利用种子数生成随机数序列，根据随机数序列确定方程组参数；基于所述方程组参数，生成多元二次方程组；

S3：对多元二次方程组求解，获得解输出；

S4：基于多元二次方程组的解输出，获得该多元二次方程组的哈希函数；

S5：利用难度调整算法，根据区块链历史区块的难度值，确定当前区块需要满足的最小难度值；

S6：利用最小难度值计算多元二次方程组的哈希函数的解；

S7：验证哈希函数的解是否满足工作量证明条件；若不满足，令初始Nonce值加1作为新的初始Nonce值代入步骤S1，重复步骤S1-S6，直到计算出的多元二次方程组的哈希函数的解满足工作量证明条件；若满足，将当前Nonce值和解输出打包到当前区块，将当前区块向区块链中其他节点广播；

S8：区块链中其他节点收到广播后，验证当前区块包含的当前Nonce值和解输出是否满足工作量证明，同时验证交易的合法性；若均满足，则将当前区块作为最新区块链接到区块链，否则拒绝当前区块上链。

2.根据权利要求1所述的具有抗量子特性的区块链工作量证明方法，其特征在于，所述S1中，历史区块的数据包括每个区块的时间戳、Nonce值、工作量证明方程组解、版本、Merkele树根、难度值、哈希值、交易脚本和交易签名；所述时间戳、Nonce值、工作量证明方程组解、版本、Merkele树根、难度值和哈希值被记录于区块的区块头，所述交易脚本和交易签名被记录于区块的区块体。

3.根据权利要求2所述的具有抗量子特性的区块链工作量证明方法，其特征在于，所述S2中，生成多元二次方程组的具体方法为：

设定变量数为n，方程数为m，生成的随机数序列包含的随机数个数为n²/2×m+n×m+m+m，为使方程组有唯一解，令m＝n，则随机数个数为n³/2+(n+2)×n，生成的方程组为：

其中，x_i表示第i个需要求解的变量向量，i＝1，…，n；x_j表示第j个需要求解的变量向量，j＝1，…，n；c^k、d^k为对应的多元二次方程组参数，i＝1，…，n，j＝1，…，n，k＝1，…，m。

4.根据权利要求3所述的具有抗量子特性的区块链工作量证明方法，其特征在于，所述S3中，利用基于Grobner基的F4、F5求解算法对多元二次方程组求解。

5.根据权利要求4所述的具有抗量子特性的区块链工作量证明方法，其特征在于，所述S7中，验证哈希函数的解是否满足工作量证明条件具体方法为：设定当前区块需要满足的最小工作量对应的哈希值PowLimit，比较哈希函数的解Sha256(x₁，x₂，…，x_n)与PowLimit/D的大小，若Sha256(x₁，x₂，…，x_n)≤PowLimit/D，则Sha256(x₁，x₂，…，x_n)满足工作量证明条件；若Sha256(x₁，x₂，…，x_n)＞PowLimit/D，则Sha256(x₁，x₂，…，x_n)不满足工作量证明条件。