[发明专利]基于网络共识结合VRF算法的区块链节点时间同步方法

说明书

本发明属于区块链网络技术领域，具体涉及一种基于网络共识结合VRF算法的区块链节点时间同步方法，包括节点分片步骤、待同步节点选举步骤、分片时间同步步骤、全节点时间同步步骤和系统时间确认步骤是一种利用VRF与共识相结合的时间同步方式，使时间同步的成本大大降低，同时还可以根据需求来确定时间同步的规模。

技术领域

本发明属于区块链网络技术领域，具体涉及一种基于网络共识结合VRF算法的区块链节点时间同步方法。

背景技术

区块链技术在近些年有着突飞猛进的发展，但是也有着许许多多的局限性。由于参与区块链的节点并不都是可靠节点，也存在着节点恶意攻击区块链的可能，所以为了减小这种可能，区块链一般会使用“网络共识”的方式去避免恶意节点去篡改区块，网络共识是区块链系统的重要组成部分，共识机制的设计直接关系着区块链系统的性能和安全。

以PoW（ProofofWork，工作证明）的共识方式为例。共识方式都存在着浪费资源、节点数量无法控制、节点质量参差不齐、有51%攻击风险等缺点，其中，51%攻击风险，简单来说，就是当你拥有了超过全球51%的算力时，你将能伪造网络的任何数据，因此，这种方案中，除非节点拥有51％以上的算力，不然基本没有可能去控制发布几个连续的区块，从而可以通过篡改这些区块内的信息达成对这区间内的交易自由掌控的目的。

但是众所周知PoW的计算过程非常复杂，所有节点都在进行PoW共识会消耗大量算力，造成了资源和能源的浪费，但是共识的复杂度和安全性成反比，越复杂的共识方式，对于区块链来说就越安全。如果通过一种方式能够共识过程得到一个保障，从而使节点得到一个可靠证明，这样就能够使用较为简单的共识方式来完成共识，并保证区块结构的安全性。

在一个区块链系统中，有若干个节点，在时间点0（即起始时间）时，对系统中的所有节点需要进行一次时间同步，每有一个新节点加入网络时，可以根据需求进行不同规模的时间同步；经过全网节点时间同步之后，全网的节点时间在此时变为一致，但是随着时间的变化，可能有一些节点的时间会重新变为不同步的其他值，所以需要判断哪些节点的时间发生了偏差，需要重新同步，判断的方式为：节点会随机发出和接受beacon，从而获取到目标结点的系统时间，当获取到的大部分目标节点时间与自己的系统时间相差过多时，则认为自己的系统时间出现了误差，需要进行时间同步。

发明内容

本发明针对上述时间同步需求，提供了一种利用VRF与共识相结合的时间同步方式，使时间同步的成本大大降低，同时还可以根据需求来确定时间同步的规模。

本发明所公开的基于网络共识结合VRF算法的区块链节点时间同步方法，包括以下步骤：

节点分片步骤，利用Kademlia路由协议计算出P2P网络下的区块链系统中每个节点到其他各个节点之间的逻辑距离，并根据设定阈值范围判断每个节点与其他各个节点的逻辑距离，并将逻辑距离在设定阈值范围内的其他各个节点保存为对应每个节点的节点列表，完成对区块链系统中节点的分片；这里的Kademlia路由协议本身即是一种路由协议，在本方案中可以认为是分布式哈希表（DHT）的一种实现。

所述节点分片步骤中，是利用Kademlia路由协议计中分布式哈希表DHT的路由表K-Bucket来保存所有的节点列表的，比如Bucket0，Bucket1，Bucket2分别记录距离为[1，2）、[2，4）、[4，8）范围内的节点列表；按照每个节点和起始节点之间的逻辑距离远近对保存有节点列表的K-Bucket进行分组，即有n个k-bucket则分为n组，K-Bucke俗称K桶，是Kademlia算法中的路由表，其中的路由表K-bucket存储其他节点到节点i的距离范围。