[发明专利]基于时间证明的去中心化共识方法、系统及区块链系统

说明书

本发明提供的基于时间证明的去中心化共识方法，包括0～t1时间内，若干用户利用私钥对包含有当前时间戳的时间证明数据进行签名，用户所属的对等节点接收签名；在t1～t2时间内，每个对等节点选出自己接收的签名中最佳的签名打包成签名数据块并进行广播，对等节点在收到广播的签名后跟该对等节点已知的最佳签名进行比较，如果收到的签名更佳就替换已知的最佳签名并广播，最后所有对等节点选出一个全网唯一的最佳签名；在t2～T时间内，最佳签名所属的对等节点打包待记录数据块并广播，其他节点验证通过接受该待记录数据块。该发明解决了现有的拜占庭容错、工作量证明、权益证明、委托权益证明等共识方法及其区块链的缺陷，达到公平、高效、节能、易用的效果。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于时间证明的去中心化共识方法、系统及区块链系统。

背景技术

区块链从狭义来讲，是将数据区块以不可逆的哈希ID相连的方式组合成的一种链式数据结构，以密码学方式保证了不可篡改和不可伪造的安全性；从广义来讲，区块链是利用哈希块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与数据生成方式。

区块链实质是基于分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现去中心化的节点集合之间建立信任、获取权益的数学算法，如何高效、安全达成共识的共识机制一直是拥有众多自由节点的分布式系统中的重难点问题。通常，人们采用让计算机节点模仿“人选”的方法来达成共识，例如设置中心化节点，或者去中心的拜占庭容错算法。直到2008年中本聪发表比特币白皮书，创造性的采用了工作量证明（POW）的共识机制，利用哈希计算的随机性、算力难度、可证性来“天选”并证明共识的获胜者，从而在去中心化、去人力的系统中使得各个节点独立、统一的达成共识，建立公平、安全、和去中心化的区块链。但是工作量证明（POW）也存在非常显著的缺陷，其用哈希难度计算来证明的工作量具有数学上的不唯一性，导致必须人为设置相当慢的出块速度，来避免频繁的共识分叉；又导致矿工展开算力军备竞赛，来争夺记账的利益，造成了极大的电力资源浪费；最后还导致算力的中心化，动摇了去中心、公平的根基，造成51%算力攻击的风险。

2012年，Sunny King和Scott Nadal提出了权益证明（POS）共识机制，通过股东权益证明取代工作量证明来达成共识，节点的股东权益（币龄）越高可获得的“利息”越多，共识过程不需要消耗巨大算力资源，解决了工作量证明（POW）共识机制中算力竞赛、浪费电力、51%攻击的问题，但是也存在着高权益的节点被恶意滥用、权益证明算法可以预测给系统带来安全隐患、只对股东开放对外部封闭等问题，被称作“财阀治理”模式。2014年，Daniel Larimer提出了委托权益证明(DPOS)的共识机制，股东进行投票，选出票数最多的若干代表生成区块，可称作“委托代理”模式。由于极大缩减了有权记账的节点数量，能够极大提高共识速度，但是也存在着投票人为操纵、代表团恶意串谋、中心化等问题。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明提供的一种基于时间证明的去中心化共识方法、系统及区块链系统，以解决现有技术中存在的缺陷，借助加密签名的随机性、唯一性，哈希函数的不可逆性、竞选方法的全网唯一性，时间的物理稳定性、全球公认性，更彻底地实现了去中心化、去人力的公平性，实现了高效的共识速度、吞吐量，并且节能环保、简单易用。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的基于时间证明的去中心化共识方法，在时间周期为T的时间段内，包括：

S1：0~t1时间内，若干用户利用私钥对包含有当前时间戳的时间证明数据进行签名，用户所属的对等节点接收签名；