[發(fā)明專利]基于無區(qū)塊的DAG技術(shù)的共識(shí)和賬本數(shù)據(jù)組織方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810587159.6
• 申請(qǐng)日: 2018-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN108985732B
• 公開（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任偉;金銘
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號(hào): G06Q20/06
• 分類號(hào): G06Q20/06;G06Q20/38;G06Q40/04
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 郝明琴

1.一種基于無區(qū)塊的有向無環(huán)圖技術(shù)的共識(shí)和賬本數(shù)據(jù)組織方法，其特征在于，包含賬本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、交易結(jié)構(gòu)、共識(shí)機(jī)制的設(shè)計(jì)：

(1)賬本數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：將區(qū)塊和交易融合在一起，每一筆交易無區(qū)塊直接上鏈，賬本采用有向無環(huán)圖結(jié)構(gòu)，每筆交易須驗(yàn)證一個(gè)或多個(gè)以前的交易；在有向無環(huán)圖中，交易的權(quán)重與發(fā)送這筆交易的節(jié)點(diǎn)所投入的工作量成正比，交易的累積權(quán)重為這筆交易的權(quán)重與其他直接或間接驗(yàn)證這筆交易的所有交易的權(quán)重之和，交易的積分為這筆交易的權(quán)重與所有它直接或間接驗(yàn)證的那些交易的權(quán)重之和，Tips為未被驗(yàn)證過的交易，交易的深度為自這筆交易到某個(gè)tip的最長路徑，交易的驗(yàn)證數(shù)為一筆交易所直接驗(yàn)證的交易數(shù)目；

(2)交易結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：交易的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)包括：

A1交易頭：包括：該筆交易的哈希值、該筆交易驗(yàn)證的一筆或多筆交易的哈希值所構(gòu)成的表、用于工作量證明算法的難度目標(biāo)及用于工作量證明算法的計(jì)數(shù)器Nonce；

A2交易信息：包括：該筆交易的大小、交易輸入的數(shù)量、交易輸出的數(shù)量、交易時(shí)間；

A3交易輸入：包括：之前某筆交易的哈希值及交易發(fā)起者的簽名；

A4交易輸出：包括：輸出金額以及交易地址的輸出腳本；

(3)共識(shí)機(jī)制：網(wǎng)絡(luò)中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)起和驗(yàn)證交易，當(dāng)節(jié)點(diǎn)發(fā)起一筆交易時(shí)，必須驗(yàn)證之前的一個(gè)或多個(gè)交易，具體步驟如下：

(3.1)創(chuàng)建交易信息，驗(yàn)證若干個(gè)先前的交易，若驗(yàn)證通過，則引用它們，否則，尋找其他的先前交易直至驗(yàn)證通過；

(3.2)構(gòu)造交易頭，將被驗(yàn)證的交易的哈希值構(gòu)造成表，放到交易頭中；

(3.3)構(gòu)建完整交易，做pow,將該交易發(fā)布到網(wǎng)絡(luò)，放進(jìn)DAG結(jié)構(gòu)中；

(3.4)每當(dāng)新的交易加入DAG結(jié)構(gòu)后，部分先前的交易的累積工作量證明增加，每個(gè)交易會(huì)驗(yàn)證若干個(gè)先前的交易，并形成自己的驗(yàn)證路徑，隨著其他的新交易加入DAG結(jié)構(gòu)后，形成一個(gè)完整的協(xié)同驗(yàn)證；某筆交易在DAG結(jié)構(gòu)中越來越深，累積工作量證明越來越大，確認(rèn)性越來越高，當(dāng)每一筆新的交易的驗(yàn)證路徑上都會(huì)有該筆交易時(shí)，則認(rèn)為該筆交易已經(jīng)得到全網(wǎng)的共識(shí)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無區(qū)塊的有向無環(huán)圖技術(shù)的共識(shí)和賬本數(shù)據(jù)組織方法，其特征在于，步驟(3.1)中驗(yàn)證過程包括對(duì)pow的檢查,交易輸入中簽名的檢查以及驗(yàn)證路徑上不存在沖突的交易。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無區(qū)塊的有向無環(huán)圖技術(shù)的共識(shí)和賬本數(shù)據(jù)組織方法，其特征在于，步驟(3.3)中節(jié)點(diǎn)做pow具體包括：尋找一個(gè)隨機(jī)數(shù)Nonce，使交易頭的哈希值小于難度目標(biāo)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無區(qū)塊的有向無環(huán)圖技術(shù)的共識(shí)和賬本數(shù)據(jù)組織方法，其特征在于，還包括雙花避免的設(shè)計(jì)：

(4)雙花避免算法：tips選擇策略來避免雙花；假設(shè)某一筆交易x當(dāng)前的累積權(quán)重為Hx，具體算法描述如下：

(4.1)獲取累計(jì)權(quán)重在L和2L之間的所有交易，其中L為預(yù)設(shè)數(shù)值，L的設(shè)定要使L和2L之間的交易有足夠的深度；

(4.2)隨機(jī)選擇所述所有交易中的N個(gè)交易，N為預(yù)設(shè)的正整數(shù)；

(4.3)讓選擇的N個(gè)交易進(jìn)行獨(dú)立的離散時(shí)間隨機(jī)行走，這個(gè)行走是朝向tips的，行走的基本規(guī)則是：當(dāng)且僅當(dāng)交易y能夠驗(yàn)證交易x，就可以從x轉(zhuǎn)到y(tǒng)；隨機(jī)行走的轉(zhuǎn)移概率按如下方式定義：如果交易y驗(yàn)證交易x：y→x，那么轉(zhuǎn)移概率P_xy為：

其中γ為預(yù)設(shè)值且γ≥1；

(4.4)選擇一個(gè)固定的參數(shù)α∈(0，1)，得到先到達(dá)tips的αN個(gè)隨機(jī)行走，選取對(duì)應(yīng)的tips，其中αN不為整數(shù)時(shí)進(jìn)行取整處理；

(4.5)選擇一個(gè)固定的參數(shù)β∈(0，1)，然后對(duì)步驟(4.4)的αN個(gè)tips基于交易積分排序，選取最前βαN個(gè)tips，即為最終要進(jìn)行驗(yàn)證的tips；其中βαN不為整數(shù)時(shí)進(jìn)行取整處理。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于無區(qū)塊的有向無環(huán)圖技術(shù)的共識(shí)和賬本數(shù)據(jù)組織方法，其特征在于，

在選擇交易進(jìn)行驗(yàn)證時(shí)，若驗(yàn)證路徑上存在沖突交易，則多次運(yùn)行tips選擇算法，并查看兩個(gè)交易中的哪一個(gè)更有可能被所選tips直接或間接驗(yàn)證，則認(rèn)為那筆交易是合法的。