[发明专利]一种基于随机幻方构造的区块链工作量证明方法

权利要求书

1.一种基于随机幻方构造的区块链工作量证明方法，其特征在于，包括以下步骤：用随机幻方构造算法生成投票随机幻方取代区块头中用来进行工作量证明的投票随机新数nonce，实现区块链工作量证明过程的密码散列值投票计算。

2.根据权利要求1所述的基于随机幻方构造的区块链工作量证明方法，其特征在于：所述投票随机幻方为部分位置数字预先设定为一已知随机幻方的相应位置数字，并作为投票随机幻方的约束数字。

3.根据权利要求2所述的基于随机幻方构造的区块链工作量证明方法，其特征在于：相邻区块的投票随机幻方构造实现部分数字相互关联约束，即当前区块的投票随机幻方的约束位置数字由上一区块的记录随机幻方所确定，当前区块的记录随机幻方又作为下一区块投票随机幻方的约束位置数字，但前后区块投票随机幻方的约束数字位置互不重叠。

4.根据权利要求3所述的基于随机幻方构造的区块链工作量证明方法，其特征在于：所述投票随机幻方的约束数字为单行、单列、多行、多列、中心方阵数字或上下左右四周数字，或选前后相邻两区块投票随机幻方中互不重叠的任意两部分数字。

5.根据权利要求1所述的基于随机幻方构造的区块链工作量证明方法，其特征在于，前后相邻区块的投票随机幻方实现关联约束构造，其步骤如下：

1)计算第0个区块的记录随机幻方：任意生成一个随机幻方，以该幻方的C1位置数字作为第0个区块投票随机幻方的约束条件；计算第0个区块体的Merkle树密码散列根值W次后，通过约束随机幻方构造算法在C1位置数字约束条件下生产投票随机幻方，每生成一个投票随机幻方计算一次区块头的密码散列值，直到发现满足指定工作量证明密码散列值难度要求的投票随机幻方，并记该投票随机幻方为第0个区块的记录随机幻方，第0个区块头保存该记录随机幻方与相应密码散列值；第0个区块记录随机幻方的C2位置数字作为第1个区块投票随机幻方的约束数字,C1与C2分别为相邻区块进行投票随机幻方构造关联约束的两个互不重叠的数字位置区域；

2)计算第1个区块的记录随机幻方：计算第1个区块体的Merkle树密码散列根值W次后，通过约束随机幻方构造算法在C2位置数字约束条件下生产投票随机幻方，每生成一个投票随机幻方计算一次区块头的密码散列值，直到发现满足指定工作量证明密码散列值难度要求的投票随机幻方，并记该约束随机幻方为第1个区块的记录随机幻方，第1个区块头保存该记录随机幻方与相应密码散列值；第1个区块记录随机幻方的C1位置数字作为第2个区块投票随机幻方的约束数字；

3)计算第2个区块的记录随机幻方：计算第2个区块体的Merkle树密码散列根值W次后，通过约束随机幻方构造算法在C1位置数字约束条件下生产投票随机幻方，每生成一个投票随机幻方计算一次区块头的密码散列值，直到发现满足指定工作量证明密码散列值难度要求的投票随机幻方，并记该约束随机幻方为第2个区块的记录随机幻方，第2个区块头保存该记录随机幻方与相应密码散列值；第2个区块记录随机幻方的C2位置数字作为第3个区块投票随机幻方的约束数字；

4)计算第k个区块的记录随机幻方：计算第k个区块体的Merkle树密码散列根值W次后，通过约束随机幻方构造算法在C2位置数字约束条件下生产投票随机幻方，每生成一个投票随机幻方计算一次区块头的密码散列值，直到发现满足指定工作量证明密码散列值难度要求的投票随机幻方，并记该约束随机幻方为第k个区块的记录随机幻方，第k个区块头保存该记录随机幻方与相应密码散列值；第k个区块记录随机幻方的C1位置数字作为第k+1个区块投票随机幻方的约束数字；

5)计算第k+1区块的记录随机幻方：计算第k+1个区块体的Merkle树密码散列根值W次后，通过约束随机幻方构造算法在C1位置数字约束条件下生产投票随机幻方，每生成一个约束随机幻方计算一次区块头的密码散列值，直到发现满足指定工作量证明密码散列值难度要求的投票随机幻方，并记该投票随机幻方为第k+1个区块的记录随机幻方，第k+1个区块头保存该记录随机幻方与相应密码散列值；第k+1个区块记录随机幻方的C2位置数字作为第k+2个区块投票随机幻方的约束数字；

6)计算第k+2区块的记录随机幻方：计算第k+2个区块体的Merkle树密码散列根值W次后，通过约束随机幻方构造算法在C2位置数字约束条件下生产投票随机幻方，每生成一个约束随机幻方计算一次区块头的密码散列值，直到发现满足指定工作量证明密码散列值难度要求的投票随机幻方，并记该投票随机幻方为第k+2个区块的记录随机幻方，第k+2个区块头保存该记录随机幻方与相应密码散列值；第k+2个区块记录随机幻方的C1位置数字作为下一区块投票随机幻方的约束数字；

7)此C1位置与C2位置数字约束过程交替重复，为记录下一区块进行工作量证明，工作量证明难度通过线性自适应调节，确保区块链的区块时间间隔的基本一致性；区块链网络每生成一个新区块，通过约束随机幻方构造与密码散列值计算得到满足指定密码散列值难度要求的记录随机幻方，实现区块链数据不可篡改的记录过程。