[发明专利]一种智能基于随机数的区块链共识方法

权利要求书

1.一种智能基于随机数的区块链共识方法，其特征在于，包含：

步骤一：所述基于随机数的区块链共识方法应用于区块链系统中，所述区块链系统包括代选节点、跟随节点、业务记录节点、底层分片链、和上层虚拟链；所述底层分片链是由Block区块组成的单链；所述上层虚拟链是逻辑上更加高层的链，当业务操作需要在多个所述底层分片链上进行时，就会在逻辑上抽象出所述上层虚拟链；所述底层分片链和所述上层虚拟链上都包括所述业务记录节点；

步骤二：所述业务记录节点包括所述代选节点和所述跟随节点，所述代选节点用于共识，所述跟随节点用于接收共识结果并记账；所述业务记录节点在所述底层分片链、和所述上层虚拟链上能够有不同的角色，所述业务记录节点能够单独作为底层分片链的跟随节点，所述业务记录节点能够同时作为底层分片链的代选节点与上层虚拟链的跟随节点，所述业务记录节点还能够作为所述底层分片链的代选节点与上层虚拟链的代选节点；

步骤三：所述一种智能基于随机数的区块链共识方法生成区块的步骤包括：

分步骤S1：新一轮共识之前，用户将业务操作委托给所述底层分片链上业务记录节点，受到委托的业务记录节点根据所述业务操作，通过第一随机算法选择M个所述底层分片链的代选节点作为参与共识的底层分片链上的代选节点，并将所述业务操作发送给所述参与共识的底层分片链上的代选节点；所述第一随机算法由所述区块链系统确定，写在智能合约中；

分步骤S2：所述参与共识底层分片链上的代选节点接收到所述业务操作后对所述业务进行验证，并用第二随机算法算出跨分片判断值，如果所述跨分片判断值大于预设的跨分片阈值，则执行步骤S3，如果所述跨分片判断值不大于所述预设的跨分片阈值，则执行步骤S4；所述第二随机算法、和所述预设的跨分片阈值由所述区块链系统确定，写在智能合约中；

分步骤S3：所述参与共识的底层分片链上的代选节点在所述底层分片链上发起共识信号并广播，所述受到委托的业务记录节点执行投票操作；所述投票操作的步骤包括：

分步骤T3-1：所述参与共识的底层分片链上的代选节点确定参与次轮投票的底层分片链上的代选节点，得到一组随机数的集合K，K＝(k₁,k₂,…,k_n)；其中，k为公钥地址，k1、k2、kn为所述参与次轮投票的底层分片链上的代选节点的公钥地址；所述参与共识的底层分片链上的代选节点将计算出的区块高度打包，所述区块高度由所述业务操作决定；所述区块高度作为投票时间节点，超过所述区块高度后再进行的投票将不会被记录；

分步骤T3-2：所述参与共识的底层分片链上的代选节点将投票信息发送给所述参与次轮投票的底层分片链上的代选节点；所述投票信息包括所述区块高度；

分步骤T3-3：所述参与次轮投票的底层分片链上的代选节点接收到所述投票信息后，用自己的私钥对所述投票信息进行签名，同时输出投票意向值并将其广播；

分步骤T3-4：所述底层分片链的跟随节点接收所述投票意向值并用公式一计算有效收敛值并将其广播，

公式一：

其中，γ为有效收敛值，为实数；β为在区块高度内进行的投票中投支持票的节点数量，χ为在区块高度内进行的投票中投反对票的节点数量，δ为在区块高度内没有投票的节点数量，n为参与投票的节点数量；a为支持系数，为实数，b为反对系数，为实数，c为弃权系数，为实数，都写在智能合约中；β、χ、δ、n是自然数；

分步骤S4：所述参与共识的底层分片链上的代选节点判断出所述业务操作是跨分片操作后，根据所述跨分片操作和智能合约确定参与共识的上层虚拟链中的代选节点，并将所述业务操作发送给所述参与共识的上层虚拟链中的代选节点；

分步骤S5：所述参与共识的上层虚拟链中的代选节点在所述上层虚拟链上达成共识后，将共识结果发送给所述上层虚拟链中的普通代选节点，所述上层虚拟链中的普通代选节点就是所述上层虚拟链中没有参与共识的跟随节点；

分步骤S6：接收到所述共识结果的所述上层虚拟链中的普通代选节点，如果也是所述底层分片链的所述代选节点，则按照智能合约将翻译后的共识结果发送给所述底层分片链中的普通代选节点，所述底层分片链中的普通代选节点就是所述底层分片链中除了接收到所述共识结果的所述上层虚拟链中的普通代选节点之外的所有的所述业务记录节点。