[發明專利]一種基于VRF和門限簽名的區塊鏈共識方法和裝置

有效

• 申請號: 202010210413.8
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111090892B
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 呂晟珉;龐先富;吳軼群
• 申請（專利權）人: 呂晟珉
• 主分類號: G06F21/64
• 分類號: G06F21/64
• 代理公司: 北京成實知識產權代理有限公司 11724
• 代理人: 陳永虔

本發明公開了一種基于VRF和門限簽名的區塊鏈共識方法和裝置，首先系統對驗證輕節點礦工周期隨機采樣，形成若干驗證組，然后以上一區塊的隨機數作為PRG函數的隨機種子，產生的隨機數來確定當前高度驗證組。全網提案重節點根據上一塊區塊的隨機數，進行VRF分組，隨機選出當前高度提案組，提案成員給出若干個候選區塊提案定向廣播給當前高度驗證組。當前高度驗證組以組協作方式，無交互地通過簽名投票來完成候選區塊驗證，并通過門限簽名方式達成組內共識向組外廣播。本發明通過周期隨機采樣建組，利用無交互的簽名來做投票達成組內共識，并且數據量可以達到最小，基于VRF算法和門限簽名（BLS）算法實現了一種高效，安全，去中心化的區塊鏈共識方案。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，涉及一種區塊鏈共識方法，尤其涉及一種基于VRF和門限簽名的共識方法。

背景技術

區塊鏈是共識算法、分布式存儲、點對點傳輸、加密算法等計算機技術的新型系統。被廣泛應用于證券交易、電子商務、智能合約、物聯網、社交通訊以及文件存儲等眾多領域。當前的區塊鏈技術是由一串使用密碼學方法產生的數據塊組成的，每一個區塊都包含了上一個區塊的哈希值（hash），并且確保按照時間順序在上一個區塊之后產生，從創世區塊（genesis block）開始連接到當前區塊，形成塊鏈。共識算法是區塊鏈的核心技術，其保證區塊鏈平臺各節點賬本數據一致的關鍵，它決定著區塊鏈的效率和部分安全性。

目前區塊鏈的主流共識算法很多，主要包括如下幾種：

（1）PoW(Proof of Work，工作量證明機制)：PoW機制中根據礦工的工作量來執行貨幣的分配和記賬權的確定。算力競爭的勝者將獲得相應區塊記賬權和比特幣獎勵。因此，礦機芯片的算力越高，挖礦的時間更長，就可以獲得更多的數字貨幣。PoW在比特幣系統中運行了10年時間，經歷了時間的考驗，是目前最為安全穩定的共識算法。然而，由于近年來大部分算力掌握在幾大礦池手中，業界對大礦池算力壟斷的擔憂日趨嚴重。PoW對資源的巨大消耗引起了環保人士的批評，此外很低的TPS(即每秒處理交易量，Transactions PerSecond，TPS)，將大多數人排除在挖礦之外導致很低的參與度，偏離了去中心化的設計目標。

（2）PoS(Proof of Stake，權益證明機制)：POS機制采用類似股權證明與投票的機制，選出記帳人，由它來創建區塊。持有股權愈多則有較大的特權，且需負擔更多的責任來產生區塊，同時也獲得更多收益的權力。簡單地說，PoS就是把PoW由算力決定記賬權變成由持有幣數來決定記賬權。在PoW中，是按照算力占有總算力的百分比，從而決定你獲得本次記賬權的概率。在PoS中，持有幣數占系統總幣數的百分比，決定著獲得本次記賬權的概率。PoS摒棄了算力競爭，能耗更低，讓大部分用戶可以參與進去，但同時也帶來了其它問題，例如：大股東股權壟斷、區塊高分叉傾向、無利害關系攻擊(Nothing-at-Stake)、長程攻擊(Long-range-attack)等。

（3）DPoS(Delegated Proof of Stake，股份授權證明機制)：作為一種改進，Daniel Larimer(通過Bitshares，BTS)又提出了DPOS共識。DPoS是在POS基礎之上發展起來的。與PoS的主要區別在于持幣者投出一定數量的節點，代理他們進行驗證和記賬。其合規監管、性能、資源消耗和容錯性與PoS相似。作為一種改進，Daniel Larimer(通過Bitshares，BTS)又提出了DPOS共識。