[發(fā)明專利]一種基于隨機幻方構(gòu)造的區(qū)塊鏈工作量證明方法

有效

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• 申請日: 2018-08-10
• 公開（公告）號: CN109087103B
• 公開（公告）日: 2022-02-11
• 發(fā)明（設計）人: 謝瑾;丁燁;謝濤
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: G06Q20/38
• 分類號: G06Q20/38
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所(普通合伙) 43108
• 代理人: 顏昌偉

1.一種基于隨機幻方構(gòu)造的區(qū)塊鏈工作量證明方法，其特征在于，包括以下步驟：用隨機幻方構(gòu)造算法生成投票隨機幻方取代區(qū)塊頭中用來進行工作量證明的投票隨機新數(shù)nonce，實現(xiàn)區(qū)塊鏈工作量證明過程的密碼散列值投票計算。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于隨機幻方構(gòu)造的區(qū)塊鏈工作量證明方法，其特征在于：所述投票隨機幻方為部分位置數(shù)字預先設定為一已知隨機幻方的相應位置數(shù)字，并作為投票隨機幻方的約束數(shù)字。

3.根據(jù)權利要求2所述的基于隨機幻方構(gòu)造的區(qū)塊鏈工作量證明方法，其特征在于：相鄰區(qū)塊的投票隨機幻方構(gòu)造實現(xiàn)部分數(shù)字相互關聯(lián)約束，即當前區(qū)塊的投票隨機幻方的約束位置數(shù)字由上一區(qū)塊的記錄隨機幻方所確定，當前區(qū)塊的記錄隨機幻方又作為下一區(qū)塊投票隨機幻方的約束位置數(shù)字，但前后區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字位置互不重疊。

4.根據(jù)權利要求3所述的基于隨機幻方構(gòu)造的區(qū)塊鏈工作量證明方法，其特征在于：所述投票隨機幻方的約束數(shù)字為單行、單列、多行、多列、中心方陣數(shù)字或上下左右四周數(shù)字，或選前后相鄰兩區(qū)塊投票隨機幻方中互不重疊的任意兩部分數(shù)字。

5.根據(jù)權利要求1所述的基于隨機幻方構(gòu)造的區(qū)塊鏈工作量證明方法，其特征在于，前后相鄰區(qū)塊的投票隨機幻方實現(xiàn)關聯(lián)約束構(gòu)造，其步驟如下：

1)計算第0個區(qū)塊的記錄隨機幻方：任意生成一個隨機幻方，以該幻方的C1位置數(shù)字作為第0個區(qū)塊投票隨機幻方的約束條件；計算第0個區(qū)塊體的Merkle樹密碼散列根值W次后，通過約束隨機幻方構(gòu)造算法在C1位置數(shù)字約束條件下生產(chǎn)投票隨機幻方，每生成一個投票隨機幻方計算一次區(qū)塊頭的密碼散列值，直到發(fā)現(xiàn)滿足指定工作量證明密碼散列值難度要求的投票隨機幻方，并記該投票隨機幻方為第0個區(qū)塊的記錄隨機幻方，第0個區(qū)塊頭保存該記錄隨機幻方與相應密碼散列值；第0個區(qū)塊記錄隨機幻方的C2位置數(shù)字作為第1個區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字,C1與C2分別為相鄰區(qū)塊進行投票隨機幻方構(gòu)造關聯(lián)約束的兩個互不重疊的數(shù)字位置區(qū)域；

2)計算第1個區(qū)塊的記錄隨機幻方：計算第1個區(qū)塊體的Merkle樹密碼散列根值W次后，通過約束隨機幻方構(gòu)造算法在C2位置數(shù)字約束條件下生產(chǎn)投票隨機幻方，每生成一個投票隨機幻方計算一次區(qū)塊頭的密碼散列值，直到發(fā)現(xiàn)滿足指定工作量證明密碼散列值難度要求的投票隨機幻方，并記該約束隨機幻方為第1個區(qū)塊的記錄隨機幻方，第1個區(qū)塊頭保存該記錄隨機幻方與相應密碼散列值；第1個區(qū)塊記錄隨機幻方的C1位置數(shù)字作為第2個區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字；

3)計算第2個區(qū)塊的記錄隨機幻方：計算第2個區(qū)塊體的Merkle樹密碼散列根值W次后，通過約束隨機幻方構(gòu)造算法在C1位置數(shù)字約束條件下生產(chǎn)投票隨機幻方，每生成一個投票隨機幻方計算一次區(qū)塊頭的密碼散列值，直到發(fā)現(xiàn)滿足指定工作量證明密碼散列值難度要求的投票隨機幻方，并記該約束隨機幻方為第2個區(qū)塊的記錄隨機幻方，第2個區(qū)塊頭保存該記錄隨機幻方與相應密碼散列值；第2個區(qū)塊記錄隨機幻方的C2位置數(shù)字作為第3個區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字；

4)計算第k個區(qū)塊的記錄隨機幻方：計算第k個區(qū)塊體的Merkle樹密碼散列根值W次后，通過約束隨機幻方構(gòu)造算法在C2位置數(shù)字約束條件下生產(chǎn)投票隨機幻方，每生成一個投票隨機幻方計算一次區(qū)塊頭的密碼散列值，直到發(fā)現(xiàn)滿足指定工作量證明密碼散列值難度要求的投票隨機幻方，并記該約束隨機幻方為第k個區(qū)塊的記錄隨機幻方，第k個區(qū)塊頭保存該記錄隨機幻方與相應密碼散列值；第k個區(qū)塊記錄隨機幻方的C1位置數(shù)字作為第k+1個區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字；

5)計算第k+1區(qū)塊的記錄隨機幻方：計算第k+1個區(qū)塊體的Merkle樹密碼散列根值W次后，通過約束隨機幻方構(gòu)造算法在C1位置數(shù)字約束條件下生產(chǎn)投票隨機幻方，每生成一個約束隨機幻方計算一次區(qū)塊頭的密碼散列值，直到發(fā)現(xiàn)滿足指定工作量證明密碼散列值難度要求的投票隨機幻方，并記該投票隨機幻方為第k+1個區(qū)塊的記錄隨機幻方，第k+1個區(qū)塊頭保存該記錄隨機幻方與相應密碼散列值；第k+1個區(qū)塊記錄隨機幻方的C2位置數(shù)字作為第k+2個區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字；

6)計算第k+2區(qū)塊的記錄隨機幻方：計算第k+2個區(qū)塊體的Merkle樹密碼散列根值W次后，通過約束隨機幻方構(gòu)造算法在C2位置數(shù)字約束條件下生產(chǎn)投票隨機幻方，每生成一個約束隨機幻方計算一次區(qū)塊頭的密碼散列值，直到發(fā)現(xiàn)滿足指定工作量證明密碼散列值難度要求的投票隨機幻方，并記該投票隨機幻方為第k+2個區(qū)塊的記錄隨機幻方，第k+2個區(qū)塊頭保存該記錄隨機幻方與相應密碼散列值；第k+2個區(qū)塊記錄隨機幻方的C1位置數(shù)字作為下一區(qū)塊投票隨機幻方的約束數(shù)字；

7)此C1位置與C2位置數(shù)字約束過程交替重復，為記錄下一區(qū)塊進行工作量證明，工作量證明難度通過線性自適應調(diào)節(jié)，確保區(qū)塊鏈的區(qū)塊時間間隔的基本一致性；區(qū)塊鏈網(wǎng)絡每生成一個新區(qū)塊，通過約束隨機幻方構(gòu)造與密碼散列值計算得到滿足指定密碼散列值難度要求的記錄隨機幻方，實現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)不可篡改的記錄過程。