[發明專利]基于獎懲的數據區塊鏈授權參與共識的拜占庭容錯方法及其獎懲方法

在審

• 申請號: 201710559333.1
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107423962A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 拉伊莫馬爾科姆赫爾穆特李萊德
• 申請（專利權）人: 成都勵睿德企業管理有限公司
• 主分類號: G06Q20/06
• 分類號: G06Q20/06;G06Q20/38;G06Q20/40;G06Q30/02;G06Q40/04;G06F11/07
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司51214
• 代理人: 袁春曉

技術領域

本發明涉及數據區塊鏈的容錯技術，尤其是一種基于獎懲的數據區塊鏈授權參與共識的拜占庭容錯方法及其獎懲方法。

背景技術

數據區塊鏈使用算法來保證容錯。傳統方法使用工作量證明（Proof of Work）進行容錯。只要多于50%的網絡的全部計算能力是誠實的，就可以保證容錯的能力。然而工作量證明是需要花費大量的能源。較新的技術使用權益證明（Proof of stake）進行容錯，其中節點需要為它們的區塊鏈版本押上證明或“賭注”。有了權益證明，節點就可以在經濟損失的威脅下保持誠實，只要網絡中50%以上的“賭注”是誠實的，那么就保證了容錯能力。

為了得到一個更有效的權益證明，數據區塊鏈可以使用一個委托負責參與共識的拜占庭容錯算法。數據區塊鏈可以通過不同的方式，比如普通節點的投票，任命特別共識決策的節點稱為“共識節點”。這些“共識節點”代替整個網絡進行共識游戲，提高效率，而仍然確保和完整的網絡接近的容錯。

雖然“共識節點”可以增加網絡找到共識的速度，而和完整的網絡有接近的容錯，但是誠實的行為沒有被鼓勵，不誠實的行為也沒有被阻礙。普通的節點和“共識節點”都可以隨意實施不誠實的行為，而不會有沒有任何的處罰。因為“共識節點”不是把自己的利益受到經濟損失的威脅，它只是代表普通節點發送命令，所以一個惡意的節點成為“共識節點”會對整個網絡造成非常大的威脅。一個惡意的“共識節點” 可以拒絕所有誠實的命令，造成更多的共識游戲迭代才達成共識，影響網絡速度。在最壞的情況下，一個拒絕所有誠實的命令的“共識節點”可以造成無限僵局，讓數據區塊重新選“共識節點”，給更多惡意的節點機會成為“共識節點”，最后接管網絡。此外，一個惡意的普通節點可以隨便發不誠實的命令，因為它不親自參與共識游戲，它只是發送命令，所以它自己的利益不會受到任何經濟損失的威脅。另外，因為“共識節點”是代表普通節點發送命令，所以它也不能為發送不誠實的命令負責。

鑒于有必要提供一種能有效防止上述情形發生的方法。

發明內容

本發明使用一個節點獎懲算法確保授權參與共識的拜占庭容錯數據區塊鏈中的節點發送的命令都是誠實的。

本發明提供的基于獎懲的數據區塊鏈授權參與共識的拜占庭容錯方法，包括：

步驟1：選舉出數據區塊鏈中的共識節點，共識節點數量小于數據區塊鏈中的節點總數；

步驟2：共識節點進行共識游戲對數據區塊鏈中的節點發送的命令的真偽判斷達成共識；

步驟3：基于共識節點達成共識的結果對區塊鏈中的節點進行獎懲。

進一步，步驟3還包括：基于共識節點達成共識的結果，對發送或轉發偽命令的節點進行懲罰，對判斷結果與共識結果相反的共識節點進行懲罰；對發送或轉發真命令的節點進行獎勵，對判斷結果與共識結果一致的共識節點進行獎勵。

進一步，步驟2還包括：當共識節點無法達成共識時，共識節點重復共識游戲直到得出共識結果。

進一步，步驟3還包括：基于共識節點達成共識的結果，對發送或轉發偽命令的節點進行懲罰，對各次共識游戲中至少一次判斷結果與共識結果相反的共識節點進行懲罰，且懲罰程度與該共識節點各次共識游戲的判斷結果與共識結果相反的次數成正比；

對發送或轉發真命令的節點進行獎勵，對各次共識游戲的判斷結果均與共識結果一致的共識節點進行獎勵，且獎勵程度與共識游戲的次數成正比。

進一步，步驟3中，依據以下至少一條對區塊鏈中的節點進行獎懲：

P1：如果共識結果為所述命令應被判為真，則最近一次發送該命令的節點被獎勵；

P2:如果共識結果為所述命令應被判為真，則得出該命令為真的判斷結果的共識節點被獎勵；

P3：如果共識結果為所述命令應被判為偽，則得出該命令為偽的判斷結果的共識節點被獎勵；

P4：如果共識結果為所述命令應被判為偽，則最近一次發送該命令的節點被懲罰；

P5：如果共識結果為所述命令應被判為偽，則得出該命令為真的判斷結果的共識節點被懲罰；

P6：如果共識結果為所述命令應被判為真，則得出該命令為偽的判斷結果的共識節點被懲罰；

P7：如果共識結果為所述命令應被判為真，則沒有得出該命令為真的判斷結果的共識節點被懲罰；

P8：如果共識結果為所述命令應被判為偽，則沒有得出該命令為偽的判斷結果的共識節點被懲罰；或者，如果共識結果為所述命令應被判為偽，則沒有得出該命令為真的判斷結果的共識節點被獎勵。