[发明专利]一种移动边缘设备参与的区块链共识方法、系统与装置

权利要求书

1.一种移动边缘设备参与的区块链共识系统，其特征在于，系统由有限的服务器节点和较多的移动边缘设备节点组成；

服务器节点：保存区块链中包括所有的区块、所有账户余额、所有节点公钥在内的所有系统相关信息，服务器节点会接收用户请求上链的交易，并在服务器间广播；服务器节点本身不参与交易的验证过程，但会参与共识过程，包括将多笔交易打包为区块、选取移动边缘设备节点形成验证节点子集以验证交易、向任何请求区块链相关信息的节点返回对应数据及在共识过程中收集节点签名信息并聚合签名；

移动边缘设备节点：有基础的通信和存储能力，不保存任何区块链信息，负责交易的实际验证和共识流程的实现，当某个移动边缘设备节点被选为某个待验证区块的验证组成员后，会根据待验证交易随机地向多个服务器请求验证交易所需数据，完成验证后，通过共识算法与其他移动边缘设备节点对待验证交易的验证结果达成共识。

2.根据权利要求1所述的移动边缘设备参与的区块链共识系统，其特征在于，两种节点分别对应服务器节点和移动边缘设备节点两种装置，两种节点分别对应服务器节点和移动边缘设备节点两种装置，服务器节点包括区块链信息存储模块，通信模块，身份认证模块，节点选择模块，移动边缘设备节点包括通信模块，身份认证模块，共识模块，交易验证模块；

所述区块链信息存储模块，建立在现有的数据库存储引擎之上，用于存储区块链上所有区块、区块链相关所有账户信息及系统所有节点IP信息；

所述通信模块，用于帮助节点传递和接收区块、交易信息、验证信息；

所述身份认证模块，用于帮助节点处理签名相关事务，包括对所有本节点输出的信息签名，通过签名验证消息来源，以及将达到阈值数量的签名进行签名聚合；

所述节点选择模块，用于帮助服务器从极多的移动边缘设备节点中随机选择部分节点进行交易验证，节点选择模块以待验证区块中服务器的聚合签名为随机种子，其选择的边缘节点是随机的、不可预测的和可验证的；

所述共识模块，用于帮助移动边缘设备节点在某个移动边缘设备节点验证子集中，就某个待验证区块中所有交易的验证结果达成共识，模块可以选择多种共识方案；

所述交易验证模块，用于帮助移动边缘设备节点验证交易，即帮助移动边缘设备节点从多个服务器请求的验证所需信息，并验证待验证区块中交易的合法性。

3.一种移动边缘设备参与的区块链共识方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1：系统初始化，每个服务器和移动边缘设备节点各自生成公私钥对，将各自公钥和IP打包为节点身份信息，移动边缘设备节点通过通信模块将各自的节点身上传多个服务器，服务器间相互广播各自拥有的节点身份信息，最终确保每个服务器节点都有系统所有节点公钥及相关信息；

S2：用户将待验证交易发给任意的服务器，服务器将待验证交易广播其他服务器节点，收到信息的服务器节点将交易写入交易池待打包，当某个服务器简称服务器A收集到足够数量待验证交易后，服务器A将多笔待验证交易打包为待验证交易集Txs；

S3：服务器A将待验证交易集Txs在服务器间广播，各个服务器对待验证交易集Txs签名，并返回服务器A；

S4：当足量服务器节返回对待验证交易集Txs的签名，服务器A聚合签名，并向其他服务器发送该聚合签名，服务器A将待验证签名、选择的父区块hash、交易集合、验证集合打包形成待验证区块B，服务器A从所有边缘节点中随机选择有限个数移动边缘设备节点，形成一个验证节点子集，称为验证节点子集C，服务器A向验证节点子集C中节点发送待验证区块B；

S5：基于待验证区块B内容，验证节点子集C中移动边缘设备节点各自向多个随机选取的服务器请求验证所需的信息，得到对待验证区块B的验证结果，随后，验证节点子集C中节点通过共识模块就验证结果达成共识，将共识结果返回服务器A；

S6：服务器A聚合边缘节点签名，打包为已验证区块，将区块广播其他服务器，各服务器验证签名后保存，交易验证完成，区块上链。

4.根据权利要求3所述的移动边缘设备参与的区块链共识方法，其特征在于，所述步骤S3中，除服务器A以外服务器在收到待验证区块B后，之后打包的区块都不包含待验证区块B中已包含的交易；若服务器节点收到两个不同但打包有相同待验证交易的待验证区块，服务器节点只对其中一个区块签名并返回，以此确保交易不被重复打包。

5.根据权利要求3所述的移动边缘设备参与的区块链共识方法，其特征在于，所述步骤S4中，打包操作包括：从DAG区块链中随机选择两个最新区块为待验证区块的父区块；以区块中所有交易为参数形成默克尔树，得到默克尔根；以默克尔根、选择的两个父区块hash和服务器A公钥为参数生成新区块hash；将新区块hash、父区块hash、相关验证节点参数、待验证交易和聚合服务器签名打包为区块。