一种基于信誉的区块链工作量证明方法技术

本发明专利技术属于区块链技术领域，具体涉及一种基于信誉的区块链工作证明方法，包括节点直接连接在单跳网络中，构建区块链网络，增加节点信誉机制，并运行区块链网络；设置参与区块链共识的节点的信誉阈值和波动程度。每个区块链网络共识完成后，节点会获取当前共识的信誉评估值，判断节点的可信度。基于假设检验判断节点的历史声誉评估是否可信；根据节点的历史声誉评估值，调整节点需要计算的哈希问题的难度值；根据节点完成共识后获得的信誉评估判断节点采用的共识策略，计算节点获得参与工作量证明获得的记账奖励；本发明专利技术减少了节点恶意行为导致的区块链性能恶化，同时减少了出块延迟，提高了网络吞吐量。计算节点获得参与工作量证明获得的记账奖励；本发明专利技术减少了节点恶意行为导致的区块链性能恶化，同时减少了出块延迟，提高了网络吞吐量。计算节点获得参与工作量证明获得的记账奖励；本发明专利技术减少了节点恶意行为导致的区块链性能恶化，同时减少了出块延迟，提高了网络吞吐量。

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【技术实现步骤总结】

一种基于信誉的区块链工作证明方法

该专利技术属于区块链

，特别与基于信誉的区块链工作量证明方法有关。

技术介绍

近年来，区块链逐渐成为现代信息技术发展的热门研究对象。区块链技术是建立一个去中心化的共享网络区块链哈希值查询，无需中央认证，实现安全可靠的数据传输和记录。在区块链中，共识机制使网络能够在存在拜占庭问题的情况下达成一致，这是在用户之间建立可信的分布式点对点网络的关键。区块链技术最早由中本聪在比特币白皮书中提出，是验证和存储数据，保证数据传输可靠性的基础技术。作为区块链最早也是最成功的应用之一，具有极高的市场价值，比特币' 系统安全依赖于工作量证明（PoW）共识机制。在 PoW 中，交易记录在公共分类账中并存储在块中。所有矿工都通过投入自己的计算资源来解决哈希计算的密码难题，从而完成工作量证明。只有第一个解决哈希难题的矿工有权将新块插入区块链并获得挖矿奖励。但是，由于挖矿过程中需要大量的计算资源，一些矿工试图通过拦截攻击、自私挖矿、日食攻击、顽固挖矿等恶意行为来增加利润。由于产生恶意行为的矿工获得额外收益，矿工之间存在不公平竞争，大大降低了区块链的共识效率。

技术实现思路

为了限制节点的恶意行为，减少资源消耗，同时保证区块链共识的效率和安全性，该专利技术提出了一种基于信誉的区块链工作量证明方法，具体包括如下步骤：S1、根据基于PoW共识机制的比特币应用，网络中所有节点直接连接单跳网络，构建区块链网络，加入节点信誉机制，运行区块链网络；S2、 设置参与区块链共识的节点的信誉阈值和波动程度。每个区块链网络共识完成后，节点将获得当前共识的信誉评估值，并利用t分布的区间估值理论判断节点的可靠性。节点的可靠性基于假设检验的方法来确定节点的历史信誉评估是否可信；S3、根据节点历史信誉评估值动态调整节点需要计算的哈希问题难度值以获得记账权。尺寸; S4、根据节点完成共识后获得的声誉评估，判断节点采用的共识策略，根据不同的共识策略计算节点通过参与工作量证明获得的记账奖励. 更远，判断节点历史声誉评估是否可信的过程包括：在开始共识之前，监督者设置节点可以参与共识的声誉阈值ε0，当节点的声誉值低于阈值时价值，它不能参与区块链。主管设置声誉波动度。当节点的声誉波动程度大于声誉波动阈值时，节点无法参与当前的共识过程；根据节点历史声誉值的期望值和方差计算节点声誉波动范围；根据得到的节点声誉波动范围，节点的假设检验取决于区间。当当前节点' 声誉波动值落在依赖区间内，监督者拒绝相信当前节点的历史声誉记录是真实的；如果该节点被判断为不可信任，则无法参与当前的共识过程。

进一步地，节点声誉波动范围表示为： 其中θi[a]为节点声誉波动范围，1-a为置信区间；Cij 为第 j 次共识后节点 i 的信誉值，n 为节点 i 的参与度。共识的时代；ωij 为节点 i 在第 j 个共识中的信誉值，Ωi 为节点 i 的历史信誉集合；是t分布的双边区间值。进一步地，当前节点依赖区间表示为： 式中 δi 为节点 i 的波动程度；δ0为波动度阈值；χα2(n-1)为自由度为n-1的卡方分布，n为区块链网络执行共识的总数。进一步，节点i的波动度δi表示为：其中，ωij 为节点 i 在第 j 个共识中的信誉值，Ωi 为节点 i 的历史信誉集。进一步地，根据节点的历史声誉评估值，动态调整节点为获得记账权需要计算的哈希问题的难度值，包括：节点 i 的第 j 个共识；σ为节点i参与共识时所采用的共识策略，σ=M表示当前节点作为诚实节点所采用的策略，σ=H表示当前节点作为恶意节点所采用的策略；D0表示每个共识的初始化难度值，ξi表示权重。进一步，参与共识的节点获得的额外累积收益表示为： 其中，ηi(σ)为参与共识的节点i获得的额外累积收益；Ri 是节点 i 在区块链网络中的运行时间；Bi(σ) 表示共识策略σ下节点i的共识收益。

进一步，节点i在共识策略σ下的共识收益Bi(σ)表示为： 其中，Bi(σ)表示节点i在共识策略σ下的共识收益；μi 是节点 i 的信誉评估历史的期望值；Cij是第j次共识后节点i的信誉值，是Cij的平均值；ε0 是节点可以参与共识的信誉阈值。该专利技术解决了现有PoW共识机制的区块链系统需要消耗大量资源才能达成共识的问题。该专利技术通过限制节点的恶意行为，提高了区块链共识的效率和可靠性；该专利技术充分考虑了实际分布式物联网环境中网络节点行为的不确定性，并随着节点声誉变化的程度反映节点在区块链共识中的持续表现。剔除符合条件的节点，减少因节点恶意行为导致的区块链性能恶化，保证区块链网络共识的效率和可靠性，通过保持良好行为可以获得算力较低的节点。较高信誉的方式增加了获得将新区块插入区块链的权利的可能性，保证了竞争的公平性，并根据节点的共识策略动态调整节点的共识收益，从而激励节点长期保持诚信运营。附图说明图。图1为本专利技术的基于信誉的区块链工作证明方法的流程示意图；如图。图2为本发明实施例中节点信誉变化图；如图。图3为本发明专利技术实施例中诚实节点占比曲线对比图。

如图。图4为本发明实施例的区块产生延迟曲线对比图。如图。图5为本发明实施例的区块吞吐量曲线对比图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例只是专利技术的一部分实施例，并非全部的例子。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。该专利技术提出了一种基于信誉的区块链工作证明方法，如图1所示，具体包括以下步骤： S1、 根据基于PoW共识机制的比特币应用，网络中的所有节点都是直接连接在单跳网络中，构建区块链网络，加入节点信誉机制，运行区块链网络；S2、设置节点参与区块链共识的信誉阈值和波动程度，每次区块链网络共识完成后，节点将获取当前共识的信誉评估值，使用区间估值t分布理论判断节点的可信度，并根据假设检验判断节点的历史声誉评估是否可信；S3、根据节点的历史信誉评价值，动态调整节点为了获得记账权需要计算的哈希问题的难度值；S4、 根据节点完成共识后获得的信誉评价，判断节点采用的共识策略，根据不同的共识

【技术保护点】

1.一种基于信誉的区块链工作证明方法，其特点是具体包括以下步骤： /nS1、根据基于PoW共识机制的比特币应用区块链哈希值查询，网络中的所有节点直接连接单跳网络，搭建区块链网络，加入节点信誉机制，运行区块链网络；/nS2、 设置节点参与区块链共识的信誉阈值和波动程度。区块链网络共识完成后，节点会获取当前共识的声誉评估值，利用t分布的区间估值理论判断节点的可靠性，判断节点历史声誉评估是否可信关于假设检验；/nS< @3、根据节点历史声誉评估值，动态调整节点需要计算的哈希问题的难度值，以获得记账权；/nS4、根据节点完成共识后获得的声誉根据评估情况，判断节点采用的共识策略，计算节点通过参与工作量证明获得的记账奖励根据不同的共识策略。/n 根据节点完成共识后获得的信誉度评估情况，判断节点采用的共识策略，根据不同的共识策略计算节点通过参与工作量证明获得的记账奖励。/n 根据节点完成共识后获得的信誉度评估情况，判断节点采用的共识策略，根据不同的共识策略计算节点通过参与工作量证明获得的记账奖励。/n

【技术特点总结】

1.一种基于信誉的区块链工作量证明方法，其特征在于具体包括以下步骤：

S1、根据基于PoW共识机制的比特币应用，网络中所有节点直接连接单跳网络，构建区块链网络，加入节点信誉机制，运行区块链网络；

S2、设置参与区块链共识的节点的信誉阈值和波动程度。每次区块链网络共识完成后，节点会获取当前共识的声誉评估值，利用t分布的区间值来估计根据理论判断节点可信​​度，判断节点历史声誉评估是否基于假设检验是值得信赖的；

S3、根据节点历史信誉评估值动态调整节点获取记账权需要计算的哈希问题的难度值；

S4、根据节点完成共识后获得的信誉评估来判断节点采用的共识策略，并根据不同的共识策略计算节点通过参与工作量证明获得的记账奖励。

2.根据权利要求1所述的基于信誉的区块链工作量证明方法，其特征在于，判断节点历史信誉评估是否可信的过程包括：

在开始共识之前，监督者设置一个节点可以参与共识的信誉阈值 ε0。当节点的信誉值低于阈值时，不能参与区块链的共识过程；

主管设置声誉波动度。当节点的声誉波动程度大于声誉波动阈值时，节点无法参与当前的共识过程；

根据节点历史声誉值的期望值和方差计算节点声誉波动范围；

根据得到的节点信誉波动范围，获取节点的假设检验依赖区间，当当前节点的信誉波动值落在依赖区间内时，监督者拒绝相信当前节点的历史信誉记录是真实可信的；

如果该节点被判定为不可信，将无法参与当前的共识过程。

3.根据权利要求2所述的基于信誉的区块链工作量证明方法，其特征在于，所述节点信誉波动范围表示为：

其中，θi[a]为节点信誉的波动范围，1-a为置信区间；Cij 为节点 i 在第 j 次共识后的信誉值，n 为节点 i 参与共识的次数；δi是节点i度的波动...

【专利技术性质】

技术研发人员：张正辉、吴广富、曹伟、白翔、李云、李培英、

申请人（专利权）持有人：重庆邮电大学，

类型：发明

国家、省、市：重庆；50

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