[發明專利]一種分片區塊鏈下安全可監管的權益證明方法及系統

有效

• 申請號: 202111045873.0
• 申請日: 2021-09-07
• 公開（公告）號: CN113783700B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 馬建峰;馮曉琴;劉少彬;苗銀賓;楊騰飛;李穎瑩;馬卓然
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32;H04L9/08;G06Q20/38;G06Q40/04
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

一種分片區塊鏈下安全可監管的權益證明方法及系統，方法包括：新節點請求加入公有鏈，監管聯盟鏈中的監管服務器授權區塊鏈注冊證書并認證節點身份；用戶發起交易，監管聯盟鏈中的監管代理驗證交易，利用基于PBFT的一致性協議實現有效交易的一致性序列達成，將交易序列發送至分片公有鏈網絡；監管代理和公有鏈節點利用基于PBFT的一致性協議及基于硬件的權益證明機制對交易序列和正確性達成一致，并在監管聯盟鏈和公有鏈存儲交易內容；硬件模塊利用隨機數產生器的計數器執行交易最終確認，實現交易轉賬；利用交易檢索監管具有無利害關系的惡意公有鏈節點。本發明實現了分布式區塊鏈系統下的節點監管，實現分片區塊鏈下安全和可靠的權益證明。

技術領域

本發明屬于信息技術領域，具體涉及一種分片區塊鏈下安全可監管的權益證明方法及系統，可用于分片區塊鏈下拜占庭協議(BFT)與共識機制的結合使用以安全地實現公有區塊鏈網絡交換信息序列和正確性的達成。

背景技術

作為一種去中心化技術，區塊鏈系統由全部網絡節點利用區塊鏈協議推動和維護，不需要任何第三方的參與。區塊鏈協議得到廣泛研究以發明共識機制來提高區塊鏈共識的安全性和區塊鏈系統的可擴展性。盡管已經提出了一些共識機制(比如Proof ofElapsed Time、Proof of Trust、Ouroboros、Proof of Stake(PoS)、Algorand等)，但現存共識機制仍然存在安全問題。

與此同時，PoS作為一種改善低性能的共識機制在能源效率和降低集中化風險方面具有顯著優勢。雖然基于PoS的區塊鏈協議主要安全問題無利害攻擊和長程攻擊已經得到徹底分析，并且最近的研究表明沒有監管機構時基于PoS的區塊鏈安全性無法徹底攻克，但是可監管PoS區塊鏈的安全保證并沒有受到太多關注。特別地，分片技術實現共識工作并行化，有利于區塊鏈系統的可擴展性，然而在分片的BFT與PoS結合的區塊鏈中，惡意節點更容易成功發起攻擊。因此，PoS不能直接應用于分片區塊鏈中。

發明內容

本發明的目的在于提供一種分片區塊鏈下安全可監管的權益證明方法及系統，針對于解決現有分片區塊鏈中PoS存在無利害、長程和51％攻擊的問題。

為了實現上述目的，本發明有如下的技術方案：

一種分片區塊鏈下安全可監管的權益證明方法，包括以下步驟：

新節點請求加入公有鏈，監管聯盟鏈中的監管服務器授權區塊鏈注冊證書并認證節點身份；

如果用戶發起交易，監管聯盟鏈中的監管代理驗證交易，利用基于PBFT的一致性協議實現有效交易的一致性序列達成，并將交易序列發送至分片公有鏈網絡；

監管代理和公有鏈節點利用基于PBFT的一致性協議以及基于硬件的權益證明機制對交易序列和正確性達成一致，并分別在監管聯盟鏈和公有鏈存儲交易內容；

硬件模塊利用隨機數產生器的計數器執行交易最終確認，實現交易轉賬；

利用交易檢索監管具有無利害關系的惡意公有鏈節點。

一般的，節點作惡成本低，并且對于所有區塊和分叉鏈，全部選擇支持，這就是無利害攻擊。當區塊產生者建完塊且拿回質押的代幣后選擇出售用于創建區塊的密鑰給惡意節點以發起長程攻擊。本發明方法用于在可擴展的分片區塊鏈下與基于PBFT的一致性協議結合，一方面通過聯盟鏈的監管機制安全地監管分片公有鏈節點無利害攻擊，另一方面通過基于硬件的權益證明機制防止分片公有鏈節點發起長程攻擊和雙重支付攻擊及當惡意權益少于51％時即可成功發起51％攻擊，以安全地實現交換信息序列和正確性達成。

作為本發明的一種優選方案，所述的基于PBFT的一致性協議建立過程如下：

向區塊鏈網絡發起交易，一個完整的交易記為Tx_cp，監管代理執行交易處理(區塊驗證)；