[發(fā)明專利]安全高速輕量級的區(qū)塊鏈系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109639430B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發(fā)明（設計）人: 伍前紅;李大偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;G06Q40/04
• 代理公司: 北京清亦華知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 張潤

1.一種安全高速輕量級的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其特征在于，包括：

初始化模塊，用于在系統(tǒng)初始化時運行，對所述區(qū)塊鏈系統(tǒng)的相關參數(shù)進行設置，并部署點對點網(wǎng)絡，以通過初始階段的區(qū)塊生成將系統(tǒng)功能初始化并達到穩(wěn)定的狀態(tài)；

注冊和交易模塊，用于在用戶加入此系統(tǒng)時，調(diào)用用戶注冊函數(shù)，生成用戶公私鑰對，并將交易單發(fā)送至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，通過網(wǎng)絡節(jié)點驗證交易單合法性，并繼續(xù)將合法的交易廣播至全網(wǎng)；以及

區(qū)塊生成模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)指定的目標區(qū)塊鏈系統(tǒng)中特定區(qū)塊內(nèi)交易參與方地址，確定當前區(qū)塊的礦工候選人集合，所述礦工候選人集合內(nèi)候選人利用共識機制競爭產(chǎn)生新區(qū)塊，其中，所述區(qū)塊生成模塊包括：選定單元，用于根據(jù)所述系統(tǒng)指定的區(qū)塊鏈作為母體區(qū)塊鏈，且以寄生方式產(chǎn)生，通過設置區(qū)塊選定函數(shù)，選定預設時間段之前的區(qū)塊內(nèi)交易參與方作為當前區(qū)塊礦工候選人，允許參與挖礦；第二生成單元，用于將希望參與挖礦的節(jié)點通過所述母體區(qū)塊鏈進行交易，將其公鑰地址作為母體區(qū)塊鏈中交易接收方，生成礦工候選人，以使所述礦工候選人收集當前時段有效交易單，并根據(jù)當前系統(tǒng)共識機制和挖礦難度使新的準區(qū)塊雜湊函數(shù)符合預設難度規(guī)定，根據(jù)系統(tǒng)區(qū)塊格式要求打包生成準新區(qū)塊，并廣播給其他礦工候選人；第三生成單元，用于在每個礦工候選人收到準區(qū)塊后驗證區(qū)塊有效性后，若準區(qū)塊有效，則生成數(shù)字簽名作為確認標記，廣播給其它礦工候選人，若針對任一準區(qū)塊產(chǎn)生的確認標記數(shù)量與礦工候選人總數(shù)的比值超過礦工確認閾值比，則準區(qū)塊礦工將此準區(qū)塊與所有確認標記打包廣播至區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中；激勵單元，用于采用預設激勵機制對礦工、參與確認的礦工候選人按比例進行區(qū)塊生成獎勵，對礦工進行交易費獎勵；驗證與加入單元，用于在礦工廣播新區(qū)塊后，各節(jié)點驗證區(qū)塊有效性，其中，若區(qū)塊有效，則加入本地存儲，并與區(qū)塊鏈中前一區(qū)塊鏈接。

2.根據(jù)權利要求1所述的安全高速輕量級的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其特征在于，所述初始化模塊包括：

第一初始化單元，用于區(qū)塊鏈參數(shù)初始化，并設置系統(tǒng)寄生的主流區(qū)塊鏈，定義所述主流區(qū)塊鏈系統(tǒng)組成、函數(shù)選取、初始挖礦難度、礦工確認動態(tài)閾值比初始值，初始化創(chuàng)世區(qū)塊數(shù)據(jù)；

第二初始化單元，用于區(qū)塊鏈結構初始化，結合初始化參數(shù)，通過挖礦方式生成創(chuàng)世區(qū)塊，并搭建點對點對等網(wǎng)絡，預先開始所述區(qū)塊鏈系統(tǒng)運行，生成新區(qū)塊，維持系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

3.根據(jù)權利要求1所述的安全高速輕量級的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其特征在于，所述注冊和交易模塊包括：

注冊單元，用于接收公私鑰對生成請求后，根據(jù)系統(tǒng)選取的參數(shù)和數(shù)字簽名函數(shù)生成公私鑰對，私鑰發(fā)送至用戶，并將公鑰作為接收支付的地址；

第一生成單元，用于將交易發(fā)送方地址、交易接收方地址、交易金額寫入交易單中，并利用發(fā)送方的私鑰對交易單進行數(shù)字簽名，交易單通過點對點網(wǎng)絡發(fā)送至網(wǎng)絡中；

驗證單元，用于對所述網(wǎng)絡中各節(jié)點對收到的交易單有效性進行驗證，驗證發(fā)送方余額是否充足、數(shù)字簽名是否合規(guī)與輸出交易單有效或無效；

廣播單元，用于在得到交易單有效性后，若交易單無效，則丟棄，若交易單有效，則將有效的交易單繼續(xù)廣播至與其相鄰的周圍節(jié)點。

4.根據(jù)權利要求1所述的安全高速輕量級的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，其特征在于，給參與確認的礦工候選人獎勵占區(qū)塊生成獎勵的預設比例，并平均分配給所有參與確認的礦工候選人，且所述獎勵需在下一區(qū)塊中包含。