[发明专利]一种区块链共识机制实现系统及其实现方法

说明书

本发明提供了一种区块链共识机制实现系统及其实现方法，该实现系统和实现方法在区块链的共识层中构建降低算力竞争工作量证明方式以及新型多主体激励方式相结合的LPOW+MPOC混合共识机制，该LPOW+MPOC混合共识机制采用链中链模式以使其充分利用了区块链自身的安全机制，此外，该LPOW+MPOC混合共识机制能够使区块链处于高效安全和超低能耗的运行状态，从而为社会节省大量能量，而且其采用的激励机制具有更高的安全性。

技术领域

本发明涉及互联网区块链的技术领域，特别涉及一种区块链共识机制实现系统及其实现方法。

背景技术

自本山聪在2008年11月1日发表《比特币：一种点对点的电子现金系统》后，区块链技术就逐渐为世人所接触，同时也使互联网技术进入了区块链时代。区块链无疑是人类在互联网技术方面的一项重要的创新技术，其继承了互联网信息传递的功能，同时又引导未来数字设备相互之间直接进行价值传递的发展方向。简单来说，区块链是一种去中心化、不可篡改、可追溯以及多方共同维护的分布式数据库，其能够将传统单方维护的仅涉及自己业务的多个孤立数据库整合在一起，分布式地存储在多方共同维护的多个节点上，任何一方都无法完全控制数据库。

由于该节点是各处分散且平行的，因此需要设计一套制度来维护系统的运作顺序与公平性、同一区块链的版本、奖励提供资源及维护区块链的使用者、以及惩罚恶意危害者，这套制度必须依赖一共识机制来证明，该共识机制能够决定由哪一方取得一个区块链的打包权（又称记账权），并且对该区块链对应的打包方进行奖励，以及对危害该区块链的一方进行惩罚。区块链技术的关键在于其中的共识机制，该共识机制以非中心化的思想解决了节点之间相互信任的问题。该共识机制是区块链在拥有众多节点的情况下依然能够维持于平衡状态的关键。

比特币在设计中是采用POW共识机制，其核心思想是通过引入分布式节点的算力竞争来保证数据一致性和共识安全性。在比特币系统中，各节点（又称矿工）是基于各自的计算机算力相互竞争来共同解决一个求解复杂但验证容易的SHA256数学难题（又称挖矿），而最快解决该数学难题的节点将获得对应区块的记账权和由系统自动生成的比特币作为奖励。然而，该POW共识机制并不是完美无缺的，特别是该计算机算力相互竞争是通过消耗巨大能量来换取算力工作量证明以及其对应的激励方式在在共识层中表现。此外，系统的激励是以固定的递减函数来进行的，这导致该算力相互竞争在消耗巨额能量的同时却不产生任何价值，这并不符合现代可持续发展的要求。

发明内容

目前，区块链技术普遍采用比特币挖掘的POW共识机制来进行算力竞争证明，该POW共识机制由于其自身的算法特点，在计算证明过程中会消耗大量能量，但是并不是消耗的所有能量都能产生对等的价值，该POW机制的能量利用率极其低下。

针对现有区块链算力竞争证明存在的缺陷，本发明提供一种区块链共识机制实现系统及其实现方法，该实现系统及其实现方法通过采用降低算力竞争工作量证明方式以及新型多主体激励方式相结合的混合共识机制（即LPOW+MPOC），其克服了以往能量利用率低的问题，从而实现了具有超低能耗的绿色区块链技术。

本发明提供一种区块链共识机制实现系统，所述区块链共识机制实现系统包括运算模块和激励模块，所述运算模块能够对所述区块链中不同节点进行算力竞争工作量证明运算，所述激励模块能够根据所述运算模块的运算过程和运算结果对所述节点和参加所述运算过程的参与者执行相应的激励操作，其特征在于：

所述运算模块包括里程碑区块确定子模块、编码子模块和排序子模块；其中，所述里程碑区块确定子模块用于通过竞选方式得到节点处普通区块，并赋予所述节点处普通区块相应的里程碑区块资格；

所述编码子模块能够将普通区块和里程碑区块组合形成复合区块链结构，以得到关于所述复合区块链结构的进位制哈希系列编号；