[发明专利]一种基于信用评价的区块链共识方法

摘要

本发明涉及一种基于信用评价的区块链共识方法，涉及区块链共识技术领域，通过引入信用评价机制和基于信用的投票奖惩机制提高节点的积极性，同时针对PBFT的一致性协议和检查点协议进行优化，提高系统的效率和灵活性。本发明方法根据节点的信用评价决定节点是否参与全局共识，使用选举方式选出生成账本信息的节点，按照共识结果对节点信用进行动态信用调整，维持系统的良性运转。使用本发明方法在长期运行下能够大幅降低异常节点参与共识的概率，从而使系统的效率有效提高，系统的稳定性显著增强。

主权项

1.一种基于信用评价的区块链共识方法，其特征在于，包括：步骤S1，在已有区块链基础网络上，根据预设规则求取每一节点的信用系数，所述信用系数根据节点在区块链中的行为动态变化；根据节点的信用系数，获取节点信任状态；步骤S2，根据节点信任状态，获取可投票节点，通过可投票节点对候选节点进行投票；根据投票结果决定候选节点是否能参与到最终的全局共识；步骤S3，经过S2投票选出的节点，依照改进的PBFT协议进行区块链共识；所述步骤S1中，信用系数C_ij表示组织Org_i的第j个节点的信用程度的参数；其中，1≤i≤N，1≤j≤n_i，N表示组织的总数，n_i表示组织内节点总数；C_ij∈[C_min,C_max]，C_max表示信用系数的上限，C_min表示信用系数的下限；有C_good、C_bad、C_init满足C_min<C_bad<C_init<C_good<C_max，其中，C_good表示节点可信的信用阈值，C_bad表示节点不可信的信用阈值，C_init表示节点初始的信用系数，对于每个首次加入的节点，信用系数C_ij等于初始值C_init；所述预设规则包括：根据节点行为对系统造成的影响进行奖励或惩罚的信用奖惩规则，以及随着时间的推移让节点信用系数逐渐回归初始值的信用恢复规则；信用奖励的方式表示如下：C_ij＝C_ij+X信用惩罚的方式表示如下：C_ij＝C_ij‑X其中，X表示信用奖惩量，是一个常量；所述信用恢复规则表示如下：其中，t表示节点上一次参与投票到这一次参与投票开始的时间，T是一个常量，表示恢复周期；S表示信用恢复速度；所述节点信任状态包括：σ(Node_ij)＝{credible,normal,excepted,invalid}，其中，可信状态credible表示节点在一段时间T内没有产生无效区块，且信用系数C_ij超过信用阈值C_good；普通状态normal表示节点的正常状态；异常状态excepted表示节点在一段时间T内有产生无效区块，但信用系数C_ij不低于信用阈值C_bad；非法状态invalid表示节点在一段时间T内有产生无效区块，且信用系数C_ij低于信用阈值C_bad；所述步骤S2中，当节点信任状态不为invalid时为可投票节点；所述通过可投票节点对候选节点进行投票包括：通过所述可投票节点对各组织的主节点投票；其中，投票种类包括支持票、反对票和弃权票；每一次投票中，可投票节点都可以投出支持票或者弃权票，每个节点在一段时间T内只能获得一次投出反对票的机会；各组织主节点投票结果的统计公式如下：其中，Result_ij表示节点的投票结果，对Result_ij进行排名取前预设比例的节点参与全局共识，state_ij表示各组织主节点信用状态系数，若状态为credible取值为1，若状态为normal取值为0.5，若状态为excepted和invalid取值为0；C_ij表示各组织主节点的信用系数，N参与投票的组织的总数，n表示组织内参与投票的节点总数；Vote_kl表示投票种类，支持票取值为1，弃权票取值为0，反对票取值为‑1；所述步骤S3中，所述改进的PBFT协议包括基于信用的一致性协议和基于时间戳的检查点协议；所述基于信用的一致性协议包括：节点信用状态为credible节点有权担任主节点并且在主节点选择的时候优先获取；normal节点可以在credible节点选择过之后或没有credible节点时被选择担任主节点；excepted节点不能担任主节点，但可以作为从节点；invalid无法参与共识；在一致性协议中，若节点顺利完成区块生成，则给予信用奖励；若节点出现故障或恶意攻击导致区块生成不顺利，则给予信用惩罚，受到惩罚时节点状态变为excepted。