[发明专利]基于信誉与委员会背书机制的权威证明共识方法及系统

说明书

本发明提供一种基于信誉与委员会背书机制的权威证明共识方法及系统，所述区块链网络中由普通节点、记账节点、认证节点和监管节点组成；记账节点根据信誉排名从认证节点中选出，记账节点收集并验证普通节点发送来交易信息，将验证通过的交易加入生成的新区块；在新区块验证通过后，随机从监管节点中选出若干个节点组成委员会在提交的区块上签名进行背书；记账节点必须收集到足够的监管节点背书，才能把相关信息加入生成的新区块内。通过信誉度排名自动选择和激励记账节点，本发明可以减轻区块链网络的计算压力和延迟率，提高区块链网络的吞吐量；通过引入委员会背书机制解决监管问题。本发明为联盟区块链和私有区块链提供低成本高性能的技术方案。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，提出了一种基于信誉与委员会背书机制的的权威证明共识方法及系统。

背景技术

区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算范式。从本质上讲，它是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。基于这些特征，区块链技术奠定了坚实的“信任”基础，创造了可靠的“合作”机制，具有广阔的运用前景。例如可以广泛适用于车联网自组织网络、智能电网边缘计算架构等物联网。

一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。共识层主要封装网络节点的各类共识算法。如刘懿中的“区块链共识机制研究综述”所述，目前常见的共识算法有工作量证明(Proof of Work,PoW)、股权证明(Proof of Stack,PoS)、授权股权证明(Delegated Proof of Stack,DPoS)等。PoW依赖机器的计算能力来获取记账权，资源消耗大且速度慢。PoS算法提高了区块生成速度，但成本很高。DPoS算法中每个持股人根据比例获得一定的投票权，投票产生记账节点，降低了计算成本但奖励分布不均匀且防御能力弱，安全性较低。

权威证明(Proof of Authority，PoA)是一种用于联盟和私有区块链的拜占庭容错共识算法，权威证明依赖于有限数量的块验证节点，是一种基于声誉的共识算法。块和事务由作为系统管理员的监管机构预先批准的参与者进行验证，权威共识区块链是由可信任的验证节点保护的。验证者负责从客户端收集交易，创建区块并将其添加到链中。该算法轮流运行，在每一轮中，允许验证程序提出一个块。一旦添加了块，便达成了全局共识。

权威共识不需要高性能硬件。与PoW共识相比，PoA共识不需要节点花费计算资源来解决复杂的数学任务。不同于PoW和PoS共识，生成新块的时间间隔是可预测的。授权网络节点以指定的时间间隔按顺序生成块。这提高了验证交易的速度。虽然保证了效率和安全性，但是如S.De Angelis的“PBFT vs proof-of-authority:Applying the CAP theoremto permissioned blockchain”中所述，权威证明共识还存在不易监管和认证节点不作为的问题。

发明内容

针对现有技术不足，本发明提出一种基于信誉与委员会背书机制的的权威证明共识方法。

为了实现上述目的，本发明提出一种基于信誉与委员会背书机制的的权威证明共识方法，所述区块链网络中由普通节点、记账节点、认证节点和监管节点组成；其中，记账节点根据信誉排名从认证节点中选出，记账节点收集并验证普通节点发送来交易信息，将验证通过的交易加入记账节点生成的新区块；在新区块验证通过后，会随机从监管节点中选出若干个节点组成委员会在提交的区块上签名进行背书；记账节点必须要收集到足够的监管节点背书，才能把其相关信息加入所要生成的新区块内。

而且，共识工作过程包含以下三个阶段，

1)准备阶段：实体和监管机构在区块链中实名注册为验证节点和监管节点，据节点信誉度生成信誉排名；