[发明专利]基于存储证明的区块链方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于存储证明的区块链方法及系统，包括：存储数据生成步骤：每个新加入网络的新矿工利用生成需要存储的数据；空间声明交易广播步骤：新加入网络的新矿工根据存储的数据生成梅克尔承诺，新矿工再生成并广播一笔空间声明交易，向全网宣布自己投入硬盘空间的大小以及对所存储的数据的梅克尔承诺。本发明提出了一种基于存储证明的区块链方案，有效地解决了基于PoW及PoS等已有区块链方案存在的问题，通过巧妙的设计合理的区块打分函数，使得矿工成功挖出一个合法区块的概率正比于其投入的硬盘空间大小，从而保证了矿工竞争的公平性。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及一种基于存储证明的区块链方法及系统。

背景技术

区块链技术是一种去中心化的链式账本技术，它是以密码学技术为基础，通过分布式共识机制，达到完整、不可篡改地实现价值转移的前沿技术，是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、密码技术、智能合约、经济博弈等技术在互联网时代的融合创新技术。从央行对区块链技术的关注，到工信部的白皮书，到正式写入国家信息化规划，政府正在愈发正视和肯定区块链的价值。区块链技术有望在金融、经济、科技、社会和生活等众多领域激发颠覆式创新，带来前所未有的技术革新和产业变革。

抽象而言，区块链是一种由密码学哈希函数串联起来的链式数据结构，每一个区块都包含上一个区块的哈希值，根据密码学哈希函数的抗碰撞性，篡改区块链的任意数据都将导致后面区块的哈希值不能匹配，从而保证了区块链数据的不可篡改。区块链作为一种分布式账本，每个区块都包含多笔交易，每产生一个新区块都代表着对账本的一次更新。并且该账本不能修改和删除，只能增加。在区块链网络中，普通用户发起交易并将其广播至区块链网络中，矿工收集这些交易并将其打包成区块。

目前大部分的区块链方案(如比特币)都是基于工作量证明(PoW，Proof ofWork)，即矿工需要投入一定的算力才有机会获得区块奖励。具体实现方法是：矿工不断改变区块里的一个nounce字段使得整个区块的哈希值小于某个目标值，只有这样的区块才被认为合法，矿工才能获得区块奖励。由于全网算力会一直变化，为了保证区块产生的时间间隔较为稳定，目标值也会进行动态调整。根据密码学哈希函数的抗碰撞和抗原像攻击的性质，矿工只能通过穷举nounce值来使哈希值小于目标值。由此可见，基于工作量证明的区块链方案需要消耗巨大算力，浪费大量能源。此外，基于工作量证明的区块链方案会带来算力集中化的问题，网络条件及硬件条件更好的矿池拥有明显的竞争优势，普通用户难以从挖矿中获得收益，这极大的打击了普通用户参与的积极性。此外，矿池的算力聚集还会带来一系列账本安全性问题，这极大地违背了区块链去中心化的初衷。

基于工作量证明的区块链方案的一系列问题促使一些替代方案的相继提出。权益证明(PoS,Proof of Stake)就是其中一种替代方案，在基于权益证明的区块链方案里，矿工挖到下一个区块的概率正比于他当前拥有的代币(Stake)数量，而不是算力，因此矿工无需进行大量的计算，从而有效地解决了能源浪费的问题。然而现有的基于权益证明的区块链方案都比较复杂，比如Algorand需要一部分代币持有者运行某种复杂的拜占庭共识协议。此外，在基于权益证明的区块链同样存在类似于算力聚集的问题，由于矿工获得的区块奖励与其当前代币数量成正比，随着区块链的发展，大部分代币会集中到少数人手中，由此带来的安全性问题会极大地限制区块链的发展。

本专利提出的基于存储证明(PoC,Proof of Capacity)的区块链方案很好的解决了PoW和PoS的问题。在本方案中，矿工需要投入硬盘空间来存储一些数据从而参与挖矿，矿工挖到下一个区块的概率正比于他投入的硬盘空间大小。基于存储证明的区块链方案在显著降低能源消耗的同时，还充分利用了个人电脑里的闲置硬盘空间，这极大的激励了普通用户参与挖矿的积极性，从而保证了区块链系统的去中心化，进一步也保障了区块链系统的安全。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于存储证明的区块链方法及系统。

根据本发明提供的一种基于存储证明的区块链方法，包括：