[发明专利]一种基于股份证明的量子链共识机制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种量子区域链技术领域，涉及一种通过使用基于股份证明的方式来实现量子链共识机制。

背景技术

量子链中的共识机制被设计成模块化的，可以类似插件一样实现插拔，可以适用公链和私链的不同应用场景。关于联盟链的共识机制的介绍，可以参考量子链的黄皮书(YellowPaper)。之前社区对共识机制的讨论较多，从工作量证明到股份证明到D股份证明，再到HyperLedger提出的BFT共识机制。共识机制的本质在于在一个分布式系统中如何通过一些算法，最后取得数据的一致性。关于共识机制的讨论最后都会回归到计算机领域的分布式系统的一致性问题，之前这个领域已经有很多的研究和成果，例如分布式系统中的FLP定理和CAP定理指导人们如何根据具体的需求来设计共识机制。在比特币的网络中，矿工通过比特币的全客户端一起参与到块链网链的校验过程，通过工作量证明的方式，来随机碰撞Hash值，当矿工计算Hash值，满足一定条件时，本发明就说该矿工挖到了一个区块。然而整体挖矿的难度会根据网络的总算力而动态调整，根据共识协议，让网络有分叉产生的时候，本发明会选取包含更多工作量的区块作为有效的区块。后面根据挖矿算法的不同，还产生了其他的工作量证明的算法，例如Lite coin的Script算法，Dark coin的X11算法，设计的初衷是抵制算力集中化，从而保证网络的去中心化。目前社区所采用的股份证明的代码大多分叉于Peer Coin，而Peer Coin是基于非常老版本的比特币代码修改的，无法体现最近几年的BIP协议的特性和代码的完善性。在量子链的公链系统中，本发明选取的共识协议的基础是股份证明，并会在最新的比特币代码的基础上，开发和部署股份证明的共识协议。在传统的股份证明中，规则中如果有一个恶 意的攻击者，他可以积累足够大的Coinage来发起一次双花攻击。另外Coinag带来的一个问题就是节点再得到股份证明reward之后间断性上线，而不是持续在线来维护网络的完全。因此在股份证明协议的改进版本中，本发明把Coinage去掉，激励更多的节点同时在线。另外在股份证明中，节点的启动时间也会影响网络的安全性，在量子链的股份证明协议中，本发明将移除节点最小启动时间的限制，使节点可以在较短的时间内上线并且参与到网络的维护中。另外在量子链系统中，为了鼓励更多的节点在线，本发明会对于经常在线的节点设计更高的利息，即使你有较少的coin，如果持续在线，也会有超过平均值的利息。在量子链公链系统中，选取股份证明的一些权衡：去中心化的程度、节点参与记账的难度、网络的维护成本。在量子链联盟链系统中，涉及到身份识别和可信网络，更多的是在一个受限的小组中，周期性的随机选择记账节点问题，本发明将会结合量子链针对联盟链系统提出的时间证明和Raft协议，来设计相应的共识协议，具体的设计思路详见量子链Yellow Paper。设计目标为：区块时间:250毫秒确认时间750毫秒-3秒，满足可拓展性和低延时的特点。

本发明的主要目的是通过对一种基于股份证明的量子链共识机制方法，采用智能化的方法，在量子链的共识机制的选取中，根据技术的可靠性原则和去中心化原则，选取股份证明为基础的共识机制作为公链的基础共识机制。在基于量子链的联盟链中，本发明采用时间证明和Raft协议结合的共识机制，为行业客户提供服务。因此，可以说通过这种实现方式是很有必要的。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种基于股份证明的量子链共识机制方法，为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：

在块链网链中，矿工通过比特币的全客户端一起参与到块链网链的校验过程，通过工作量证明的方式，来随机碰撞Hash值，当矿工计算Hash值，满足条件1时，则判定该矿工挖到了一个区块：

其中Hash(B_Header)代表计算B_Header的SHA256算法的二次方，B_Header代表区块的数据块头，M是事先设定的可以变化的值，D是一个在1到M中的整数，表示M除以D；

块链网链的SHA256算法可以让每一个节点快速验证区块的有效性，并且每一个区块的数据块头随着Nonce和extra Nonce的不同而改变；

Nonce为密码学中一个只被使用一次的任意或非重复的随机数值；extra Nonce为密码学中额外的一个只被使用一次的任意或非重复的随机数值。整体挖矿的难度会根据网络的总计算能力而动态调整，根据共识协议，让网络有分歧产生的时候，选取包含更多工作量的区块作为有效的区块；