[發明專利]一種基于遺傳算法的區塊鏈共識節點待打包數據選取方法

在審

• 申請號: 202110295204.2
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN113159319A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發明（設計）人: 武暢;張康;魏學麟;俞浩然;劉思言;張瑩
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;成都暢聯眾智科技有限公司
• 主分類號: G06N3/12
• 分類號: G06N3/12;G06F16/27;H04L29/08
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種基于遺傳算法的區塊鏈共識節點待打包數據選取方法，包括以下步驟：S1：礦工從P2P網絡接收待打包數據，并得到每個待打包數據的體積最大值、塵埃閾值和輸出值；S2：驗證每個待打包數據的合法性，并放入待打包數據池；S3：利用礦工從待打包數據池中獲取合法的待打包數據，并得到每筆合法的待打包數據的激勵值和體積，并給定區塊容量、遺傳算法的最大迭代次數、交叉概率和變異概率；S4：利用遺傳算法確定總激勵值最高的待打包數據組合，完成待打包數據選取。本發明使用遺傳算法，求出礦工選擇待打包數據打包進入區塊的過程中具有最大激勵值的最優解，從而提高礦工挖礦過程獲得的激勵值。

技術領域

本發明屬于區塊鏈技術領域，具體涉及一種基于遺傳算法的區塊鏈共識節點待打包數據選取方法。

背景技術

區塊鏈技術通過建立一個共同維護且不可被篡改的數據庫來記錄過去所有信息傳輸記錄和歷史數據，所有的數據都是分布式存儲且公開透明的。在這種技術下，任何互不相識的網絡用戶都可以通過合約、點對點存儲和數字加密等方式達成信用共識，而不需要任何的中央信任機構。在這種技術下，可以建立數字貨幣、數字資產、智能財產以及智能合約等。

區塊鏈本質上是一個對等網絡(peer-to-peer)的分布式賬本數據庫，它本身其實是一串鏈接的數據區塊，其鏈接指針是采用密碼學哈希算法對區塊頭進行處理所產生的區塊頭哈希值。每一個數據塊中記錄了一組采用哈希算法組成的默爾克樹狀數據狀態信息，這樣保證了每個區塊內的數據不可篡改。一般來說區塊鏈系統由應用層、網絡層和數據層等結構組成。其中，數據層封裝了底層數據區塊、共識算法以及密碼學基礎等。網絡層則包括P2P網絡的組網、傳播機制和驗證機制。應用層則封裝了區塊鏈的各種應用場景和案例。

目前常用的挖礦節點選擇待打包數據的方法首先計算所有待打包數據的優先級，然后按照優先級進行降序排序，按優先級從高向低來選擇。對于一筆待打包數據，如果選擇了待打包數據后，已選的待打包數據總體積之和超過了區塊容量，那么待打包數據不會被挖礦節點選擇，挖礦節點會考慮優先級更低的待打包數據。這種算法只需要對待打包數據按照單位激勵值的高低進行排序，依次選擇，這是一種簡單的貪心算法思想。貪心算法每次所做的選擇，不是從整體最優進行考慮，而是僅考慮當前局部最優的選擇。由于目前主流的區塊鏈應用中規定10分鐘左右產生新區塊，因此礦工會盡量選擇算法復雜度低的算法以保證在規定的時間之內完成待打包數據選擇并完成區塊打包工作，但得到的結果通常不是激勵值最高的待打包數據組合。

發明內容

本發明的目的是為了解決傳統挖礦節點選擇待打包數據不是最優解的問題，提出了一種基于遺傳算法的區塊鏈共識節點待打包數據選取方法。

本發明的技術方案是：一種基于遺傳算法的區塊鏈共識節點待打包數據選取方法包括以下步驟：

S1：利用礦工從P2P網絡接收待打包數據，并得到每個待打包數據的體積最大值、塵埃閾值和輸出值；

S2：根據每個待打包數據的體積最大值、塵埃閾值和輸出值，利用礦工驗證每個待打包數據的合法性，并將合法的待打包數據放入待打包數據池；

S3：利用礦工從待打包數據池中獲取合法的待打包數據，并得到每筆合法的待打包數據的激勵值和體積，并給定區塊容量、遺傳算法的最大迭代次數、交叉概率和變異概率；

S4：基于每筆合法的待打包數據的激勵值、每筆合法的待打包數據的體積、區塊容量、遺傳算法的最大迭代次數、交叉概率和變異概率，利用遺傳算法確定總激勵值最高的待打包數據組合，完成待打包數據選取。

2.進一步地，步驟S2中，驗證待打包數據合法性的方法為：若待打包數據同時滿足四個驗證規則，則該待打包數據合法，否則不合法；

四個驗證規則具體為：該待打包數據未被納入區塊中、該待打包數據的體積小于等于體積最大值、所有待打包數據的輸入值總和大于等于所有待打包數據的輸出值總和以及該待打包數據輸入輸出有效；