[发明专利]一种基于贡献值和信誉度的区块链共识机制

说明书

本发明涉及一种基于贡献值和信誉度的区块链共识机制。本发明通过动态调整哈希计算的目标难度值，减少计算随机数的时间和电力；其次，引入贡献值、信誉度和奖惩机制，为每个节点赋予贡献值和信誉度，在规定时间内，计算出随机数的节点，均获得贡献值奖励，根据节点行为增加或者扣除信誉度；最后加入节点计算随机数时间，由贡献值、信誉度和计算时间三者计算权重得到最终值fValue，fValue最大的节点获得打包记账权。实验结果表明，PoCaC可以提升区块出块速度、减少算力浪费、平衡节点记账权竞争。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于贡献值和信誉度的区块链共识机制。

背景技术

共识机制是区块链技术的重要组成部分之一，它决定了区块链的性质，是在不受信任的参与者之间建立信任的关键。到目前为止，已经发展出很多不同类型的区块链共识机制。其中较为经典的是工作量证明(Proof of Work，PoW)机制，通过PoW机制来决定节点的记账权。各个节点通过不断的哈希计算得出一个小于目标难度的随机数nonce值：节点先将区块头中的nonce值置为0，再将nonce值和区块头中的其他数据作为输入进行双重SHA256计算，若计算结果小于目标难度值则合格，否则将nonce值递增1继续计算，直到找到合适的nonce值或在发现其他节点已经找到，放弃此次区块竞争，等待成功节点的广播，随后验证nonce值的正确性以及区块中的所有交易是否有效，若验证通过，则认为该区块有效，将该区块作为区块链的最后一个区块进行新一轮的哈希计算。目标难度值通常是前面为连续若干个0的十六进制整数，连续的0的位数越多，计算的难度就越大。难度值是随网络变动的，目的是为了在不同的网络环境下，确保每10分钟能生成一个块，每出现2016个区块就会对难度目标值进行调整。

PoW机制中，节点通过算力竞争获取区块记账权，每个成功记账的节点都会获得一些记账奖励。如果有人想篡改区块链，他需要控制全球超过51％的算力，以确保它可以成为第一个生成最新区块并掌握最长链的节点，篡改带来的收益可能远大于成本。因此PoW可以有效地保证区块链的安全性。

因为各个节点在计算Nonce值的过程中需要消耗大量电力和算力，甚至节点与节点之间演变成“军备竞赛”，所有人都参与竞争，导致计算速度变快，然后前2016个区块总花费时间变小，计算难度变大，所需资源增大。但计算nonce值，并没有实际意义，白白在浪费资源。同样区块大小也是有限的，有可能存在某时段产生交易过多，无法全部记录，所以就会造成交易阻塞。以上属于PoW机制的缺陷。

为了解决这些问题，研究者们又提出了许多新的共识机制，其中权益证明(Proofof Stake，PoS)机制被证实具有可行性，然而PoS也存在容易分叉，富者愈富，贫者愈贫的问题。

发明内容

本发明的目的是：为了解决上述问题，本文提出一种结合贡献值和信誉度(Proofof Contribution and Credit，PoCaC)的区块链共识机制，体现了“按劳分配、多劳多得”的原则，解决各个节点获取记账打包权概率不均衡的问题。该区块链系统引入奖惩机制，激发节点参与区块链维护的积极性，降低系统中节点的恶意行为的概率，提高区块链系统的可靠性、健壮性和可用性。

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：

一种基于贡献值和信誉度的区块链共识机制，其特征在于，包括如下步骤：

(1)首先调整哈希计算的难度，选择目标难度值为6，即找到的nonce拼接前一个区块的hash值再进行哈希计算得到的hash值的前6位为0，这样节点只需花费数十秒就能找到nonce；

(2)使出块时间调整为1min左右，将节点计算出随机数的时间记为cTime，将出块速度保持在1min左右，以获得更快的交易确认；