[发明专利]一种基于VRF和门限签名的区块链共识方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于VRF和门限签名的区块链共识方法和装置，首先系统对验证轻节点矿工周期随机采样，形成若干验证组，然后以上一区块的随机数作为PRG函数的随机种子，产生的随机数来确定当前高度验证组。全网提案重节点根据上一块区块的随机数，进行VRF分组，随机选出当前高度提案组，提案成员给出若干个候选区块提案定向广播给当前高度验证组。当前高度验证组以组协作方式，无交互地通过签名投票来完成候选区块验证，并通过门限签名方式达成组内共识向组外广播。本发明通过周期随机采样建组，利用无交互的签名来做投票达成组内共识，并且数据量可以达到最小，基于VRF算法和门限签名（BLS）算法实现了一种高效，安全，去中心化的区块链共识方案。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，涉及一种区块链共识方法，尤其涉及一种基于VRF和门限签名的共识方法。

背景技术

区块链是共识算法、分布式存储、点对点传输、加密算法等计算机技术的新型系统。被广泛应用于证券交易、电子商务、智能合约、物联网、社交通讯以及文件存储等众多领域。当前的区块链技术是由一串使用密码学方法产生的数据块组成的，每一个区块都包含了上一个区块的哈希值（hash），并且确保按照时间顺序在上一个区块之后产生，从创世区块（genesis block）开始连接到当前区块，形成块链。共识算法是区块链的核心技术，其保证区块链平台各节点账本数据一致的关键，它决定着区块链的效率和部分安全性。

目前区块链的主流共识算法很多，主要包括如下几种：

（1）PoW(Proof of Work，工作量证明机制)：PoW机制中根据矿工的工作量来执行货币的分配和记账权的确定。算力竞争的胜者将获得相应区块记账权和比特币奖励。因此，矿机芯片的算力越高，挖矿的时间更长，就可以获得更多的数字货币。PoW在比特币系统中运行了10年时间，经历了时间的考验，是目前最为安全稳定的共识算法。然而，由于近年来大部分算力掌握在几大矿池手中，业界对大矿池算力垄断的担忧日趋严重。PoW对资源的巨大消耗引起了环保人士的批评，此外很低的TPS(即每秒处理交易量，Transactions PerSecond，TPS)，将大多数人排除在挖矿之外导致很低的参与度，偏离了去中心化的设计目标。

（2）PoS(Proof of Stake，权益证明机制)：POS机制采用类似股权证明与投票的机制，选出记帐人，由它来创建区块。持有股权愈多则有较大的特权，且需负担更多的责任来产生区块，同时也获得更多收益的权力。简单地说，PoS就是把PoW由算力决定记账权变成由持有币数来决定记账权。在PoW中，是按照算力占有总算力的百分比，从而决定你获得本次记账权的概率。在PoS中，持有币数占系统总币数的百分比，决定着获得本次记账权的概率。PoS摒弃了算力竞争，能耗更低，让大部分用户可以参与进去，但同时也带来了其它问题，例如：大股东股权垄断、区块高分叉倾向、无利害关系攻击(Nothing-at-Stake)、长程攻击(Long-range-attack)等。

（3）DPoS(Delegated Proof of Stake，股份授权证明机制)：作为一种改进，Daniel Larimer(通过Bitshares，BTS)又提出了DPOS共识。DPoS是在POS基础之上发展起来的。与PoS的主要区别在于持币者投出一定数量的节点，代理他们进行验证和记账。其合规监管、性能、资源消耗和容错性与PoS相似。作为一种改进，Daniel Larimer(通过Bitshares，BTS)又提出了DPOS共识。