[发明专利]可扩展和安全的共识方法、系统、存储介质、智能终端

说明书

本发明属于分布式系统共识机制和区块链公链技术领域，公开了一种可扩展和安全的共识方法、系统、存储介质、智能终端，包括节点注册、区块生成和区块同步三个协议；节点注册协议，新节点生成初始信息和初始化权益信息，使用公共信息和权益信息生成节点注册交易，再发送到共识网络进行节点注册成为网络节点；区块生成协议，共识节点生成节点权益份额表和随机数进行候选者选举，然后由候选者生成压缩候选区块并广播，其他节点验证候选区块信息后选择符合条件的作为领导者生成区块；区块同步协议，未同步节点计算当前共识轮次并对收到的链的合法性验证，使用链选择规则选择一条链进行同步。本发明提高方案的安全属性，有效提升了方案的可扩展性。

技术领域

本发明属于分布式系统共识机制和区块链公链技术领域，尤其涉及一种可扩展和安全的共识方法、系统、存储介质、智能终端。

背景技术

目前：区块链技术是构建在分布式点对点网络上的一种全新的分布式基础架构与计算范式，使用链式数据结构、共识算法、密码学技术和自动化智能合约等技术来存储和管理数据，并保证数据安全性。公有链是无需许可、节点规模大的区块链网络，具有去中心化和去信任等优秀特性，在多方参与的分布式身份、数据防篡改、数据溯源、社会治理和去中心化应用领域具有技术优势。

分布式系统共识机制是多个对等节点之间对某个问题达成一致的协议和方案。传统的分布式系统共识机制针对的是失效节点的一致性协议，即系统运行时节点因网络或自身因素导致失效的情况下如何保证系统正常对外提供服务，节点之间默认是互相信任且不会作恶的。区块链的共识机制还包括互不信任且存在恶意节点的网络，能够适用于更加灵活的应用场景。

目前最接近的现有技术是基于Ouroboros的Cardano。Ouroboros是一个基于权益证明机制的公链共识机制，旨在解决工作量证明的资源消耗问题并保证数据安全性。Cardano项目由Charles Hoskinson在2017年发布，致力于创建一个完善的区块链智能合约平台，使得用户在点对点支付网络中快速并且低费用的交易，同时保证交易安全性。该项目的底层区块链网络共识协议的原型就是Ouroboros，通过这个协议来保证网络节点数据的一致性和安全性。

然而Ouroboros共识方案主要关注的是公链共识方案的安全性，协议中还引入了精确时钟来进行区块生成，实现代价较高。另外Ouroboros没有考虑方案的可扩展性问题，以及权益机制对共识方案的影响，使得方案不适用于性能要求不断增加的实际应用场景。Cardano的具体实现中要求具有一定比例以上的节点才能参与共识，实际上违背了区块链的去中心化属性，使得Cardano并不能完全成为一个去中心化公链系统。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

(1)现有Ouroboros共识方案主要关注的是公链共识方案的安全性，协议中还引入了精确时钟来进行区块生成，实现代价较高。

(2)现有Ouroboros没有考虑方案的可扩展性问题，以及权益机制对共识方案的影响，使得方案不适用于性能要求不断增加的实际应用场景。

(3)现有Cardano的具体实现中要求具有一定比例以上的节点才能参与共识，实际上违背了区块链的去中心化属性，使得Cardano并不能完全成为一个去中心化公链系统。

解决以上问题及缺陷的难度为：减少方案对第三方如全局时钟的依赖同时保证方案安全性较难；设计完整可行且可扩展性高的新共识方案需要考虑多个方面的因素；去中心化公链系统需要平衡每个节点的功能与作用，系统设计存在困难。

解决以上问题及缺陷的意义为：能够使得公链共识方案减少对第三方的依赖，更加去中心化，保证公链安全性；能够提高使用该可扩展性高的共识方案的公链的性能，使得公链能够适用于更多领域，推动公链技术的应用和发展。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种可扩展和安全的共识方法、系统、存储介质、智能终端。