[发明专利]用于跨计算机网络任务分配的基于累加器协议的计算机实现的系统和方法

说明书

本文所述的技术可用于实现一种协议，所述协议用于从多个工作节点中无偏地选择特定工作节点执行计算任务。分布式网络中的节点可通过生成数值进行注册以加入群成员，所述数值至少部分源自参数由管理节点定义的分层数据结构，例如，累加树。所述管理节点可利用所述多个工作节点提供的数值从所述多个工作节点中无偏地选择一个工作节点来执行计算任务。本发明尤其适合但不限于用在比特币等区块链网络中。至少在某些情况下，所述管理节点无法根据所述工作节点提供的数值确定是否选择了特定工作节点来执行所述计算任务。

技术领域

本发明总体涉及一种用于在多个计算节点内分配计算任务的协议，所述多个计算节点在本文中称为计算机网络中的工作节点(worker node，工人节点)。作为所述协议的一部分，分布式网络中的节点可通过生成数值(quantity)注册到成员群，所述数值至少部分得自参数由管理节点(manager node，管理人节点)定义的累加树。作为所述协议的一部分，所述管理节点可利用所述多个工作节点提供的数值从所述多个工作节点中无偏选择一个工作节点来执行计算任务(例如，执行计算机程序)。本发明尤其适合但不限于在区块链网络中使用。至少在某些情况下，所述管理节点无法根据所述工作节点提供的数值确定是否选择了特定工作节点来执行所述计算任务。

背景技术

区块链是一种点对点(peer-to-peer)的电子分类账(ledger)，其实现为基于计算机的去中心化的分布式系统，所述系统由区块(block)组成，而区块又由交易(transaction)组成。每个交易都是一种数据结构，所述数据结构对所述区块链系统参与者之间的数字资产控制权的转移进行编码，并且包括至少一个输入和至少一个输出。每个区块都包含前一个区块的哈希值，因此区块被链接在一起，以创建自所述区块链创建以来写入其中的所有交易的永久性的不可更改的记录。交易包括嵌入到其输入和输出中的小程序，称为脚本，这些脚本指定如何以及由谁访问所述交易的输出。在比特币平台上，这些脚本是使用基于堆栈的脚本语言编写的。

为了将交易写入所述区块链，必须对其进行“验证”。网络节点(矿工)进行工作以确保每个交易均有效，而无效交易则被网络拒绝。安装在所述节点上的软件客户端通过执行其锁定和解锁脚本对未花费的交易支出(Unspent Transaction Output，简称UTXO)执行此验证工作。如果所述锁定和解锁脚本的执行评估为真(TRUE)，则所述交易有效，将所述交易写入所述区块链。因此，为了将交易写入所述区块链，所述交易必须：i)由接收所述交易的第一个节点进行验证—如果所述交易通过验证，则此节点将其中继到网络中的其他节点；ii)添加到由矿工建造的新区块中；iii)已开采(mined)，即，添加到过去交易的公共分类账中。

虽然区块链技术最广为人知的是用于加密货币实现，但数字企业家已经开始探索如何利用比特币所基于的加密安全系统和可以存储在区块链上的数据来实现新系统。如果区块链可以用于不限于加密货币领域的自动任务和过程，则会非常有利。这种解决方案将能够利用区块链的优势(例如，永久的、防篡改的事件记录、分布式处理等)，同时其应用将更加广泛。

在本文中，“区块链”一词涵盖所有形式的基于计算机的电子分布式分类账。这些分类账包括基于共识的区块链和交易链技术、许可和非许可的分类账、共享分类账及其变体。虽然已提出并开发了其他区块链实施方案，但是区块链技术最广为人知的应用是比特币分类账。尽管出于方便和说明的目的在本文中可能会提及比特币，但需要说明的是，本发明不限于与比特币区块链一起使用，其他的区块链实施方式和协议也属于本发明的范围。“用户”一词在本文中可指人员或基于处理器的资源。“比特币”一词可包括源自或基于比特币协议的任何版本或变体。

发明内容

因此，期望提供可计算验证的以下保证：在区块链网络等分布式网络中，在所述网络中的节点之间公平地分配计算任务(即，以无偏的方式分配计算任务)。例如，使用一个选择过程可能是有用和有利的，在所述选择过程中，在计算任务完成前，进行所述选择的节点无法基于多个工作节点提供的数值预见是否选择了特定节点执行所述计算任务。

现在已设计出这种改进的解决方案。