[发明专利]可扩展和安全的共识方法、系统、存储介质、智能终端

权利要求书

1.一种可扩展和安全的共识方法，其特征在于，所述可扩展和安全的共识方法包括节点注册、区块生成和区块同步三个协议；

节点注册协议，新节点生成初始信息和初始化权益信息，使用公共信息和权益信息生成节点注册交易，再发送到共识网络进行节点注册成为网络节点；

区块生成协议，共识节点生成节点权益份额表和随机数进行候选者选举，然后由候选者生成压缩候选区块并广播，其他节点验证候选区块信息后选择符合条件的作为领导者生成区块；

区块同步协议，未同步节点计算当前共识轮次并对收到的链的合法性进行验证，然后使用链选择规则选择一条链进行同步；

所述可扩展和安全的共识方法具体包括：

第一步，新节点执行节点注册协议进行注册，新节点生成相关的密钥对并初始化权益，然后将注册交易发送到共识网络中，交易被确认后节点注册成功，新节点变成未同步节点；

第二步，同步节点执行区块生成协议保持同步状态，同步节点生成动态权益表后进行自我选举，然后候选者生成压缩的区块并广播区块和VRF证明，最后各节点验证候选区块并生成区块，执行成功则保持同步状态，否则变为未同步节点；

第三步，未同步节点执行区块同步协议变成同步节点，未同步节点先计算当前共识轮次，然后收集网络中合法的链，最后选择一条合适的链进行区块同步，同步完成后未同步节点变成同步节点。

2.如权利要求1所述的可扩展和安全的共识方法，其特征在于，所述可扩展和安全的共识方法的分布式网络系统中的参与方有3个，分别是未注册的新节点、已同步的网络节点和未同步的网络节点；分别执行3个协议，分别为基于权益机制的节点注册协议、基于随机可验证函数的区块生成协议和基于最长链规则的区块同步协议。

3.如权利要求1所述的可扩展和安全的共识方法，其特征在于，所述可扩展和安全的共识方法的基于权益机制的节点注册协议包括节点信息初始化和注册交易发送两个阶段：

节点信息初始化的步骤为：

1)新节点使用签名密钥生成算法和随机生成的安全参数生成密钥对，包括签名私钥和验签公钥；

2)新节点使用随机可验证函数密钥生成算法和随机生成的安全参数生成密钥对，包括随机数生成私钥和随机数验证公钥；

3)新节点生成初始权益值；

注册交易发送的步骤为：

1)新节点将签名公钥、随机数验证公钥和初始权益值公共信息附加到交易中生成注册交易；

2)新节点将生成的注册交易发送到共识网络节点，等待打包该交易的区块生成并被确认后节点注册成功。

4.如权利要求1所述的可扩展和安全的共识方法，其特征在于，所述可扩展和安全的共识方法的基于随机可验证函数的区块生成协议包括候选者选举、候选区块生成与广播和领导者选举3个阶段：

候选者选举的步骤为：

1)共识节点读取链中的区块数据，根据区块中的交易数据信息计算所有节点的权益值，然后生成所有节点的权益份额表；

2)共识节点使用当前区块的随机数和共识轮次作为随机种子计算可验证随机数；

3)共识节点根据生成的随机数和现在的自身权益份额进行自我选举，即判断自身是否满足候选者条件，满足则成为候选者执行后续的候选区块生成流程，否则执行新区块生成流程；

候选区块生成步骤为：

1)候选者节点根据候选区块的所有交易生成区块头，生成区块主体时，对于已经广播的交易，只放入其唯一标识，未广播的交易则放入完整数据；

2)候选者将生成的候选区块、可验证随机数、随机数证明和验证公钥打包为候选者信息广播到网络中的其他节点；

领导者选举步骤为：

1)共识节点对收到的候选者信息进行验证，先验证共识轮次公共信息是否一致，然后验证随机数合法性，再验证候选者身份的合法性，若都满足则加入候选池中，否则丢弃候选信息；

2)对于候选池中的候选信息，共识节点选择可验证随机数最小的那个候选者作为领导者，并使用其候选区块信息生成新区块，若候选池中没有候选信息，则此轮不生成新区块，然后开始下一轮共识。