[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

说明书

本发明公开了一种移动边缘设备参与的区块链共识方法、系统与装置。系统由有限的(例如百台)服务器和较多的(例如数百万)移动边缘设备组成。用户发起的待验证交易在服务器间互相传播，服务器打包交易后随机选取部分移动边缘设备节点形成边缘节点验证子集，子集内节点与服务器合作验证交易。节点间验证并共识交易验证结果后，将区块在服务器间广播以上链。所述区块链采用DAG结构，不同服务器可以同时选取多个边缘设备子集验证不同区块，使系统具有高并发、交易高速上链的特性。由于移动边缘设备节点数量大，故每个移动边缘设备被选中参与共识频率低，系统不会对移动边缘设备带来过多的存储、通信和电量负担，故可以将已有移动边缘设备如手机等纳入共识过程，减少区块链系统应用成本，增加了去中心化属性。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，更为具体地讲，涉及一种移动边缘设备参与的区块链共识方法、系统与装置。

背景技术

区块链是一种可靠的数字证据保存手段，具有去中心化，数据不可更改等特性。但由于区块链信息只增不减，共识消耗大量带宽、电量、算力等缺点，传统区块链验证节点一般由独立且专门的服务器构成，随时间发展，传统区块链显现出一定的集中化属性，这意味着系统安全性的下降。另一方面，传统区块链的链状结构导致系统只能串行验证被打包进区块的交易，导致交易验证速度有限，新交易上链时间长等问题。基于有向无环图(DAG)的区块链通过并行出块的方式提高了区块链的吞吐量，且有效的缩短了交易上链时间。

移动边缘设备指的是终端用户附近的节点，每个节点都有一定的存储、计算和通信能力，可以与云端服务器通信，分摊终端用户对云端服务器的请求压力。随着物联网和雾计算的推广，移动边缘设备数量逐步增加，网络中存在可观的冗余算力、带宽和空间。若能将单个移动边缘设备的冗余能力利用起来，将移动边缘设备与区块链结合，就能在提高移动边缘设备利用率的同时，保证区块链的去中心化属性，提高区块链的安全性。

在2022年08月12日授权公告的、授权公告号为CN112153067B、发明名称为“基于区块链的边缘计算安全系统”的中国发明专利中，针对现有移动边缘设备安全性检测问题，将系统划分为共享数据库、边缘计算模块、安全模块、通信模块和移动边缘设备，令多个模块相互通信，将区块链用于数据的可信保存，确保收集的移动边缘设备计算历史结果可靠。但该系统依旧采用原始的区块链，其有限的吞吐量反而可能限制系统效率。

在2022年07月01日授权公告的、授权公告号为CN113553375B、发明名称为“一种面向图式区块链的分片存储装置及方法”的中国发明专利中，设计一种面向图式区块链的分片存储装置，此方法缓解了图式区块链系统节点的数据存储压力和交易处理压力，同时结合节点间资源的异构性，动态地划分节点、交易和数据，在进一步提升图式区块链系统性能的同时兼顾系统资源的高效利用。其交易交由不同节点验证并存储，系统并不存在全节点，相比于有全节点的系统，查找信息相对麻烦，且存在跨片等复杂操作。

在2022年07月12日授权公告的、授权公告号为CN110956463B、发明名称为“基于可扩展分布式查询系统的可信存证方法与系统”的中国发明专利中，在存入的过程中采用有向无环图帐本结构配合nRW共识机制，采用了跳数优化的方法构造具有较为平衡网络的P2P网络系统，从而把查询结果的处理运算均匀地分配到网络中的所有节点上，并根据节点的计算能力动态调节出度的大小，但该专利并没有应用到边缘设备网络，且不存在全节点，交易查询需要通过P2P路由。

发明内容

针对当边缘节点利用率不足，区块链随时间推移出现中心化趋势、吞吐量有限、交易上链慢等问题，本发明提出一种适用于移动边缘设备的区块链共识方法、系统与装置，保留部分服务器节点，服务器节点存储所有区块历史和系统相关信息并组织共识过程；通过调动移动边缘设备参与共识及利用DAG的并发性，推动低能耗、高吞吐量、交易高速上链、稳定去中心化的区块链应用。

为实现上述发明目的，本发明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(例如百台)服务器节点和较多的(例如数百万)移动边缘设备节点组成。