[发明专利]基于HK聚类的区块链DPOS共识机制改进方法

说明书

本发明公开了一种基于HK聚类的区块链DPOS共识机制改进方法，包括：选取投票积极性因素指标，根据所述投票积极性因素指标建立节点积极性评价模型；建立所述节点积极性评价模型后，引入基于观点动力学的HK模型聚类算法对节点进行聚类分类；对节点进行聚类分类后，根据不同的类别对不同节点给予不同的投票奖励，从而激励节点投票。本发明通过引入基于HK聚类的区块链DPOS激励机制，给与投票节点适当的奖励，奖励只与用户行为相关，积极性高的节点投票获得的奖励较高，而积极性低的节点能获得的奖励较低，从而激励用户节点积极参与投票，维护DPOS共识机制的运行。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种基于HK聚类的区块链DPOS共识机制改进方法。

背景技术

近些年来，区块链(blockchain)技术被越来越多的人熟知和研究。区块链技术可以简单理解为分布式存储、点对点传输、密码学原理、哈希算法、共识机制等技术组成的一种全新的分布式基础架构与计算范式。区块链自2008年在中本聪的比特币白皮书中被提出后逐渐开始飞速发展，其具有的去中心化和不可篡改的特性可以向第三方证明计算过程的真实可信，从而实现业务逻辑的自证清白，为世界带来可以计算的信任。比特币是区块链1.0的应用，而随着以太坊的出现和发展，区块链已经进入2.0时代。以太坊的应用架构允许人们通过智能合约开发各种区块链架构和DAPP。未来设想的区块链3.0时代，该技术将应用于社会生活的方方面面，利用区块链的特性服务于未来社会。

目前，区块链技术已经在金融、能源、医疗、教育、物联网等众多领域取得了一定的研究成果。现阶段区块链技术的研究热点之一是共识机制。共识机制是实现区块链去中心化特性的关键，是区块链的核心技术。目前主流的共识机制包括工作量证明(POW)、权益证明(PoS)、授权股份证明(DPoS)和实用拜占庭容错(PBFT)算法等。中本聪提出的POW工作量证明机制具有运行效率低、浪费资源和算力的缺点，据统计，比特币挖矿的年耗电量与许多中小型国家相当。为了解决上述问题，学者们开始研究新的共识算法。POS根据内部币龄来改变难度，从而竞争记账权益达成共识，其在一定程度上减少了POW共识算力和资源的浪费，并且缩短达成共识的时间，但它股份式的币龄机制很容易形成权益集中的现象，而且没有改变挖矿的本质。DPOS共识算法在POS的基础上提出的，它采用股份制公司投票的做法，先由各个节点投票选举出可信度较高的代理节点，再由代理节点来完成区块链的产生和验证。完全摒弃挖矿的做法使得DPOS算法能够真正实现区块的秒级验证，是目前公认最快、最有效、最实用和最具商业价值的共识机制。目前，DPOS共识机制已经取得一些应用如著名的EOS项目。但由于目前区块链技术仍然处在发展的初期，DPOS共识机制也存在很多问题，有待进一步的研究与改进，以适应各个领域对区块链技术的要求。

DPOS共识机制的具体流程如下：首先，在一轮共识开始前，任何一个用户都可以申请成为候选人节点，然后用户可以将自己手中的权益数(即票数)投给候选人节点，通常来说只能投给一个或有限个候选人。之后，根据获得的总权益数的大小，选取获得权益数最高的节点当选为代理人节点，一般代理人节点不超过101个并且需要交纳一定的保证金。最后，代理人节点依次生产区块，进行区块链的维护，直到下一轮共识开始。如果该期间代理人节点行为均正常，则将收获系统发放的奖励，而普通节点只在该期间进行监督作用且没有任何奖励，DPOS共识机制的具体工作过程如图1所示。