[发明专利]一种基于异构哈希函数的工作量证明方法及系统

说明书

本发明公开一种基于异构哈希函数的工作量证明方法及系统。方法包括：生成由n+1个异构哈希函数构成的异构哈希函数集合Hash_n+1；根据已有的区块中的随机数R，生成一个新的随机数r；从异构哈希函数集合中临时删除上一个区块中使用的哈希函数H_i，得到由n个异构哈希函数构成的异构哈希函数集合Hash_n；根据随机数r，从异构哈希函数集合Hash_n中选择第r个哈希函数H_r；根据哈希函数H_r运行工作量证明机制，得到随机数R′；判断随机数R′是否满足预设的计算困难要求；若是，则工作量证明成功；若否，则工作量证明失败。本发明能够在一定程度上缓解专用矿机挖矿和自私挖矿问题，提高区块链系统的分布式特性。

技术领域

本发明涉及通信系统中信息安全领域，特别是涉及一种基于异构哈希函数的工作量证明方法及系统。

背景技术

当前在基于工作量证明的区块中，挖矿领域存在两个关键的问题，一、基于硬件的专用矿机挖矿。基于硬件的专用矿机的挖矿效率性价比远远超过现有的显卡矿机。例如蚂蚁D3矿机，单矿机1200W功耗对应的算力为15000MH/s，因此D3矿机的能耗算力比为12.5M。而根据已有资料显示GPU的算力最高的为AMD 7990显卡，其功耗为500W，算力仅为21MH/s，因此能耗算力比为0.042M。因此D3矿机的能耗算力比为AMD7990显卡能耗算力比的297.62倍。因此，一旦对基于工作量证明机制的区块链系统研究出一个专用矿机，则普通用户根本无法参与该区块链系统的挖矿活动。此外，矿机的出现，更容易导致挖矿联盟，使得基于工作量证明机制的区块链系统日益中心化而逐渐失去分布式特征。该现象与去中心化的区块链系统发展方向是背道而驰。二、自私挖矿。当前基于工作量证明的区块链系统容易遭受自私挖矿攻击。自私挖矿是指矿工有选择性地延迟新区块的公布，即保留自己生成的新区块而进一步计算下一个区块，从而进一步增大自己的收益。该过程导致拥有一定比例算力的矿工所获得的挖矿收益却大于算力比例。理想情况下，工作量证明机制要求旷工的收益与算力比例相近，而自私挖矿却导致收益大于算力比例。当旷工的算力占整体算力的1/4时，自私挖矿的收益明显大于其算力比例。当旷工的算力越高，自私挖矿的收益约明显。特别地，当旷工算力超过51％时，近乎能获得100％的收益。而此过程是与工作量证明机制严重相违背的。

然而，经过长期的实践证明，目前最安全最稳定的共识算法仍然是工作量证明机制，而该机制目前面临专用矿机挖矿和自私挖矿行为。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于异构哈希函数的工作量证明方法及系统，能够在一定程度上缓解专用矿机挖矿和自私挖矿问题，提高区块链系统的分布式特征。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于异构哈希函数的工作量证明方法，包括：

生成由n+1个异构哈希函数构成的异构哈希函数集合Hash_n+1；

根据已有的区块中的随机数R，生成一个新的随机数r；

从所述异构哈希函数集合Hash_n+1中临时删除上一个区块中使用的哈希函数H_i，得到由n个异构哈希函数构成的异构哈希函数集合Hash_n；

根据所述随机数r，从所述异构哈希函数集合Hash_n中选择第r个哈希函数H_r；

根据所述哈希函数H_r运行工作量证明机制，得到随机数R^*；

判断所述随机数R^*是否满足预设的计算困难要求；

若是，则工作量证明成功；

若否，则工作量证明失败。