[發(fā)明專利]基于無線空中計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011030241.2
• 申請(qǐng)日: 2020-09-27
• 公開（公告）號(hào): CN112202868B
• 公開（公告）日: 2021-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 化存卿;顧鵬文龍;吳越
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L29/08
• 分類號(hào): H04L29/08;H04L9/32;H04L9/06
• 代理公司: 上海恒慧知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

1.一種基于無線空中計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，在無線區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中包括N個(gè)無線終端節(jié)點(diǎn)和一個(gè)基站，通過無線信道通信，其特征在于，該方法包括如下步驟：

步驟1.在每一輪共識(shí)的開始，基站將更新請(qǐng)求信息廣播到所有終端節(jié)點(diǎn)；

步驟2.各終端節(jié)點(diǎn)根據(jù)基站發(fā)出的請(qǐng)求完成打包出塊，計(jì)算生成區(qū)塊哈希值并將其編碼發(fā)送至基站，具體步驟如下：

(2-1)各終端節(jié)點(diǎn)根據(jù)基站請(qǐng)求中的時(shí)間窗口信息，各自在其交易池中提取相應(yīng)的交易并打包成新區(qū)塊，在區(qū)塊頭部加入輪次、時(shí)間戳以及上一個(gè)區(qū)塊哈希值，并計(jì)算新生成區(qū)塊的哈希值；

(2-2)各終端節(jié)點(diǎn)采用如下的lattice編碼技術(shù)完成對(duì)新生成區(qū)塊的哈希值編碼：

首先，定義歐幾里得空間中的k維lattice碼的生成方式如下：

C＝{uG mod p:u∈Z^k},

其中G是一個(gè)完整的生成器矩陣，p是質(zhì)數(shù)；

然后，定義Λ_F為細(xì)粒度lattice，Λ_C為粗粒度lattice，分別通過Λ_F＝C+pZ^k和Λ_C＝pZ^k給出，且

最后，定義嵌套lattice的集合為其中是粗粒度latticeΛ_C的基礎(chǔ)Voronoi區(qū)域，且嵌套lattice集合Λ的基礎(chǔ)Voronoi區(qū)域表示為：

通過將哈希值映射到所生成的k維lattice碼集合Λ中的一個(gè)碼字，實(shí)現(xiàn)哈希值的編碼，其編碼過程可以表示為將屬于l有限域的信息映射為碼本范圍內(nèi)的一個(gè)lattice編碼x_i；

(2-3)所有終端節(jié)點(diǎn)根據(jù)其與基站間的無線信道狀態(tài)信息，對(duì)編碼信號(hào)發(fā)射功率進(jìn)行控制以補(bǔ)償其信道衰落，然后采用相同的信道同時(shí)傳給基站；

步驟3.基站通過計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)(Compute-and-forward)方式，將接收到的哈希值的線性疊加信號(hào)量化后，通過模運(yùn)算得到賦型區(qū)域(shaping region)內(nèi)的線性疊加λ并將其廣播至所有參與共識(shí)的節(jié)點(diǎn)；

步驟4.節(jié)點(diǎn)從基站接收到所有哈希向量的線性疊加λ之后，通過其對(duì)應(yīng)的粗粒度lattice信息還原原始線性疊加并采用兩階段哈希驗(yàn)證方法確定是否達(dá)成共識(shí)；

步驟5.如果達(dá)成共識(shí)，則新生成的區(qū)塊將分布式存儲(chǔ)在各終端節(jié)點(diǎn)上，各終端節(jié)點(diǎn)將確認(rèn)信息發(fā)送到基站以完成本輪共識(shí)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于無線空中計(jì)算的區(qū)塊鏈共識(shí)協(xié)議的實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于，所述的步驟3中，基站接收到所有終端節(jié)點(diǎn)的線性疊加信號(hào)，通過計(jì)算轉(zhuǎn)發(fā)方式進(jìn)行處理，然后廣播至所有參與共識(shí)的節(jié)點(diǎn)，具體如下：

(3-1)基站收到的N個(gè)終端節(jié)點(diǎn)的線性疊加信號(hào)y如下：

式中，x_i為終端節(jié)點(diǎn)i發(fā)送的編碼信號(hào)，z為高斯白噪聲；

(3-2)基站采用縮放因子向量α對(duì)線性疊加信號(hào)y進(jìn)行縮放，得到

(3-3)基站對(duì)進(jìn)行量化處理，即將其映射到細(xì)粒度lattice中的最近點(diǎn)，獲取線性疊加信號(hào)的估計(jì)值：

根據(jù)該量化結(jié)果，可以獲得線性疊加信號(hào)的估計(jì)值：其中a_i為向量α中的第i個(gè)元素；

(3-4)通過模運(yùn)算將無噪聲的線性疊加映射回粗粒度latticeΛ_C的賦型區(qū)域內(nèi)：

其中λ為所得到的線性疊加；

(3-5)基站將所得到的λ，以及所對(duì)應(yīng)的粗粒度lattice信息，廣播到所有節(jié)點(diǎn)。