[发明专利]双层分布式区块链网络模型的轻量级信誉共识实现方法

说明书

本发明公开了一种双层分布式区块链网络模型的轻量级信誉共识实现方法，步骤1、参与共识的当前簇节点获取本地区块链的最新区块信息，根据最新区块签名和最新区块产生者ID计算出下一个要生成区块的签名；步骤2、将下一个区块的签名和块高发送给共识算法程序，进行处理；步骤3、参与共识的当前簇节点将交易池中的交易以及相关信息打包成区块，广播到区块链网络中，参与当前块高的出块竞争；最终，Deadline属性值最小的区块生产者获得出块权。与现有技术相比，本发明能够提高区块链网络的可扩展性以及系统的安全稳定性，且有效均衡了安全性和可扩展性之间的矛盾。

技术领域

本发明主要涉及区块链网络、共识机制以及信誉系统，特别涉及一种区块链网络模型的轻量级信誉共识方法

背景技术

随着区块链技术在数字货币领域大火，人们逐渐发现了其巨大的价值。然而，区块链技术在可扩展性方面仍然存在着较大的不足，主要表现在两个方面：性能不足以支持实际业务、存储能力无法持续扩展。区块链系统的安全性和可靠性依赖于多节点参与的分布式共识，节点越多越安全。然而，分布式共识的成本会随着节点数量的增长而大幅度增长，使得区块链的性能无法满足要求。而数据体量的持续增长也给区块链系统带来了巨大的数据冗余和存储压力。区块链可扩展性的研究已经引起学术界和工业界的广泛关注，方案层出不穷，但相关技术仍然处于发展初期，需要进一步优化和完善。

理想状况下，随着区块链节点数的增加，拥有良好可扩展性的区块链系统吞吐量和存储能力应该相应增加。然而，在现有的区块链网络结构中，系统的安全性，去中心化性和可扩展性之间存在着相互制约的关系。单纯的增加区块链节点，最终只能导致数据的冗余程度更大，且单个节点的存储压力并不会降低。并且由于需要在更多节点之间达成一致，区块同步时延的增大反而使区块链系统的吞吐量降低。因此，为提升区块链系统的可扩展性，对区块链网络结构进行改进是本文的目标。

另外，在区块链系统中，共识机制的主要内容是为一个新的区块的出块权参与竞争或成为候选人，竞争或者候选成功的节点会向全网广播新的区块，该区块的产生会被全网认可并接受从而达成分布式一致。共识机制保障了区块链系统中节点间的信任。区块链节点之间无需相互信任，也无需中心化机构提供信任证明或身份证明。只要所有的用户遵从和运行统一的区块链协议，即可实现公开透明、不可篡改的数据存储和交易。目前，区块链系统中的主流共识机制包括工作量证明机制，权益证明机制，股份授权机制，拜占庭类共识机制等。然而，对区块链网络结构的改进势必需要对共识机制进行重新适配与设计，从而抵消因提升可扩展性而牺牲的部分安全性。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种在双层分布式区块链网络模型的轻量级信誉共识实现方法，利用分布式共识和分布式存储的双层分布式区块链网络模型实现了基于信誉的轻量级共识机制。

本发明的一种双层分布式区块链网络模型的轻量级信誉共识实现方法，具体包括以下步骤：

步骤1：参与共识的当前簇中的主节点获取本地区块链的最新区块信息，根据最新区块签名和最新区块产生者ID计算出要生成的下一个区块的签名；

步骤2：将下一个区块的签名和块高发送给共识算法程序；所述共识算法程序进行以下操作：

共识算法程序根据上一个区块的签名以及上一个节点的编号计算出当前区块的签名，然后由当前区块的签名和块高计算出当前区块的哈希值，当前区块的签名GenSig(i，j)由式(1)定义，当前区块的哈希值GenHash(i，j)由式(2)定义；

GenSig(i,j)＝Hash(GenSig(i-1,j-1),BlockGen_i-1) (1)

其中，BlockGen_i-1为第i-1个节点的编号，GenSig(i-1，j-1)为第i-1个节点产生第j-1个区块的签名；