[发明专利]基于DPoS的云端数据溯源区块链共识机制改进方法

说明书

本发明属于区块链中的共识机制技术领域，具体涉及一种基于DPoS的云端数据溯源区块链共识机制改进方法。本发明将云计算资源量化为DPoS共识机制中的权益，根据权益的大小为每个节点开启一个类似于Raft共识中的有偏计时器，分散了投票的结果；结合了“一人一票”的投票方法，在提高节点选举效率的同时保证了优质云资源拥有者的当选概率；通过在共识过程中引入反馈机制，使得在共识过程中发现超过50％节点不认可的区块，立即重新开始节点选举流程，保证了区块产生的正确性。本发明在共识过程中对资源的消耗更少，在大规模节点的情况下，共识速度更快，共识速度不易受节点数量影响，可以更好的服务于面向云计算的数据溯源模型BlockCloud。

技术领域

本发明属于区块链中的共识机制技术领域，具体涉及一种基于DPoS的云端数据溯源区块链共识机制改进方法。

背景技术

共识机制是区块链系统整体中最为关键的要素，它的效率直接决定着区块链系统的性能。PoW共识机制目前虽然安全稳定的服务于以太坊等区块链环境，但却因对资源的消耗巨大，生产区块的时间过久而饱受诟病。PoS共识机制是为解决PoW共识消耗资源过大的问题而产生的，它虽然能极大的缓解对资源的消耗问题，但是其共识速度依旧不够快。DPoS共识机制是PoS共识机制的改进版，相比于PoS共识机制，它产出区块的速度更快，对资源的消耗也更少，但它对区块链系统的中心化作出了一定的妥协。

应用于云端数据溯源模型BlockCloud的共识机制CloudPoS，是PoS共识机制在云计算模型中的一种应用，它的目标是保持云数据交易的分布式帐本的一致性状态。CloudPoS将云服务提供商CSP作为共识内容的一部分，CSP将扮演共识节点管理者的角色。在CloudPoS共识机制中，任何云用户都可以自由参与区块链共识流程，因为它们可以在CSP那里验证其身份和确定其与CSP的隶属关系。该机制将N个完全连接的云端节点{P₁,P₂,...,P_N}称为Validator，这些节点是共识过程的参与者。在这种情况下，PoS中参与共识的节点将是云计算架构中的虚拟节点，N个云端节点负责维护区块链的整体运转。在共识开始之前，Validator将收集数据溯源作为交易，为之后区块的生成提供内容。CSP通过将参与共识的云用户的空闲资源，用做PoS共识机制中用户的权益。在CloudPoS中，共识的过程发生在一些不同的时间段间，这些时间段可以被定义为Epoch。在每个Epoch结束时，都会有一个包含交易的区块被成功确认，从而在区块链上扩展一个区块。在每个Epoch中，例如领导人选举、交易验证和多方确认等任务都将在新区块正式连入区块链之前完成。CloudPoS目前能够正常的服务于BlockCloud云端数据溯源模型，但是它存在着资源消耗过大的问题，随着参与共识的云端节点增多，共识所造成的资源消耗将急剧增加，从而严重影响共识效率。

发明内容

本发明的目的在于提供减少BlockCloud对资源的消耗，提高其工作效率以及提升其对大规模节点的支持能力的一种基于DPoS的云端数据溯源区块链共识机制改进方法。

本发明的目的通过如下技术方案来实现：包括以下步骤：

步骤1：区块链系统将向云服务提供商CSP询问云端虚拟节点集合N中每个节点所代表的用户为维护区块链贡献的资源量，根据资源量的多少从大到小将节点排序；

步骤2：区块链系统向排序为前l的节点发送消息HASH(PreBlockHead),Round,N_i；其中，HASH(PreBlockHead)为前一个区块头部的哈希值；Round为当前选举的轮次信息；

步骤3：收到信息的节点N_i从当前的区块链中获取前一个区块的区块头部，提取其中的Round信息后，将其加1，并计算前一个区块头部的哈希值HASH(PreBlockHead)；