[發明專利]一種基于PoW共識機制的設備算力評價方法及系統

有效

• 申請號: 202011464087.X
• 申請日: 2020-12-10
• 公開（公告）號: CN112600919B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發明（設計）人: 劉偉偉;王洋;須成忠;葉可江
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L9/06
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

本發明涉及信息技術領域，公開了一種基于PoW共識機制的設備算力評價方法及系統。該評價方法包括：選擇使用PoW共識算法的區塊鏈計算設備，作為待評價設備；完成hash運算問題，所述hash運算問題以0串開頭，設定一個0串開頭長度作為難度標記；將hash運算問題分為較為簡單或較為困難的；統計待評價設備在單位時間內完成較為簡單的hash運算問題的個數；統計待評價設備完成一個較為困難hash運算問題所花費的時間。本發明針對基于PoW共識機制的區塊鏈計算設備并針對其存在的異構性，分別以單位時間內完成較為簡單的hash運算問題的個數、及完成一個較為困難hash運算問題所花費的時間，來分別對算力較強和算力較弱的區塊鏈計算設備進行評價，其針對性更強、兼容性也更好。

技術領域

本發明涉及信息技術領域，更具體的說，特別涉及一種基于PoW共識機制的設備算力評價方法及系統。

背景技術

目前區塊鏈技術是較為前沿的研究領域，比特幣、以太坊等區塊鏈應用生態越發成熟。隨著區塊鏈技術的發展，越來越多的區塊鏈特定設備被開發出來，例如區塊鏈計算卡、區塊鏈網絡卡、區塊鏈存儲卡等等。這些區塊鏈特定設備大都是在傳統的計算機架構基礎上，針對區塊鏈的特性進行了專門的優化，以適應區塊鏈系統的一些特性。區塊鏈計算卡是最典型的一種區塊鏈特定的計算設備。

傳統的通用計算設備在設計時強調計算能力的通用性，在指令設計、主頻、流水線結構等方面更趨向于均衡，兼顧日常使用、娛樂辦公等需求。與之相區別，特定于區塊鏈的計算設備并不需要兼顧功能和使用上的均衡性，在功能上只需要能夠高效、準確的完成特定于區塊鏈系統的復雜計算任務即可。因此，用來評價傳統計算設備的浮點運算性能、主頻等指標并不完全適用于區塊鏈特定設備的評價標準，需要重新設計一種算力評價標準來適應區塊鏈系統中新的計算需求，更好的指導區塊鏈特定設備的開發和研制。

目前已有的技術方案包括：

(1)以浮點運算性能作為性能評價指標的方案。這類方案是傳統的算力評價算法中常用的評價指標，其基本原理是：科學計算涉及到大量的高精度浮點運算，如果一臺機器能夠在單位時間內完成更多的高精度浮點運算，其相應的運算能力就越強。這種算力評價方案的特定性較強，主要針對科學運算、超大型混合計算架構。

(2)以計算加速比作為性能評價指標的方案。這種方案相比方案(1)免去了特定計算任務的限制，其基本原理是：以某一臺計算機針對某一項任務的計算能力為基準，測量其他機器針對同一任務的計算能力為比較數據，從而得出不同計算機針對不同任務時的計算能力的差異。這一方案的測量指標是不同計算機針對同一計算任務計算時間上的比值。

當具體到特定于區塊鏈系統的計算設備算力評價時，上述兩種方案均存在一些問題：

(1)以浮點運算性能作為性能評價指標的方案主要針對的是通用計算架構和超大型科學計算任務機器兩種計算結構，以單位時間內能夠完成的浮點運算作為算力評價的指標。在以PoW作為共識算法的區塊鏈系統中，浮點運算的占比很少，主要的算力消耗集中在hash運算、移位運算等操作上。因此，使用浮點運算性能來評價區塊鏈特定設備是不準確的。

(2)以計算加速比作為性能評價指標的方案相比之下能夠避免方案(1)中特定于硬件設備和計算任務的問題，但是其最終得到的計算能力評價指標數據與具體的應用程序相綁定，未能從硬件層面分析具體計算行為。因此，這種算力評價算法雖然相對于方案(1)針對性更強，但是也需要進行相應的改進。

除此之外，上述兩種方案都是針對于傳統計算任務而言的，這與PoW共識算法所需要大量使用的hash運算、移位運算、邏輯判斷等運算指令不符。在設計特定于區塊鏈系統的算力評價算法時，需要重新考慮這些計算指令對運算速度、運算結果的影響。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術存在的技術問題，提供一種基于PoW共識機制的設備算力評價方法及系統，其針對性強、兼容性也更好。

為了解決以上提出的問題，本發明采用的技術方案為：