[发明专利]一种基于层次量化模型的PoW共识协议安全评估方法

权利要求书

1.一种基于层次量化模型的PoW共识协议安全评估方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、确定PoW共识安全评估维度，所述维度包括：链质量、共识效率和抗攻击能力；

步骤2、根据各维度确定衡量PoW共识安全的具体指标，包括：

通过当前区块链系统中主链诚实区块的占比来衡量链质量；

通过计算当前区块链系统达成共识所需要的时间来衡量共识效率；

通过区块链系统抵御双花攻击和自私挖矿攻击的成功率来衡量抗攻击能力；

步骤3、根据具体指标，确定各指标的影响因素，构建影响PoW共识安全的层次评估模型，

步骤4、不同指标的单位、度量方式不同，需要对指标进行min-max标准化处理，Min-Max标准化是指对样本数据进行线性变换，将值映射到[0，1]之间，其变换规则如下：

其中max为样本数据的最大值，min为样本数据的最小值，经过标准化处理后的指标值才是需要用来计算的节点值；

步骤5、从最下层开始，逐一确定下层节点相对于上层节点的重要性权重；

步骤6、采用加权求和算法来逐层计算节点的值，从最底层节点开始，将下层节点值与该层节点对应于上层节点的权重值相乘后，再相加求和得到上层节点值，逐层计算，得到最终的安全评估值。

2.根据权利要求1所述的基于层次模型的PoW共识安全评估方法，其特征在于，所述步骤2包括：

步骤2.1、确定链质量的具体指标，包括：

(1)孤块数，孤块是没有父区块的区块，孤块数就是这些区块数目总和，矿工不会因为孤块而得到奖励；

(2)废块数，废块是一个没有被包含到主链中的区块，因为它之前有一个孤块；即，某

条链从一个孤块开始，这条链从孤块往后的所有区块数目总和就是废块数，同样，矿工

不会因为废块而得到奖励；

(3)攻击者区块数，在主链上由攻击者矿工挖出的区块数目总和；

步骤2.2、确定共识效率的具体指标，包括：

(1)共识延迟，表示系统一个新区块的发布，后面的节点需要多长时间才能对状态达成一致；

(2)修剪需要的时间，当某一节点收到主链以外的分支时开始到他确认该分支可以被抛弃所需要的时间；

步骤2.3、确定抗双花攻击的具体指标，包括：

(1)双花盈利驱动,攻击者采取双花攻击与采取诚实挖矿时相比，判断攻击者是否盈利；

(2)实现成功的双花攻击需要的区块数,攻击节点为实现成功的双花攻击所需要产生的最少的区块数；

其中，确定抗自私挖矿攻击的具体指标包括：

(1)50％攻击算力阈值,攻击节点合计挖矿收入超过主链上节点合计挖矿收入50％时，攻击节点所控制的算力比例；

(2)盈利阈值,当攻击节点第一次获得正的相对挖矿收入时，它所控制的算力比例。

3.根据权利要求2所述的基于层次模型的PoW共识安全评估方法，其特征在于，步骤3、根据具体指标，确定各指标的影响因素，构建影响PoW共识安全的层次评估模型，其中第一层节点为我们评估的三个维度，包括链质量、共识效率和抗攻击能力，其中链质量下的第二层节点为衡量链质量的具体指标，包括废块数、孤块数和攻击者区块数；共识效率下的第二层节点为共识延迟和修剪需要的时间；抗攻击能力下的第二层节点分别为抗双花攻击能力和抗自私挖矿攻击能力，其中抗双花攻击能力下的第三层节点分别为双花盈利驱动和实现成功的双花攻击需要的区块数，抗自私挖矿攻击能力下的第三层节点分别为50％攻击算力阈值和盈利阈值，各指标的影响因素作为最下层叶子节点，这些影响因素可以通过ns3网络模拟器模拟区块链环境获得，至此完成共识安全评估层次模型的构建。