[發明專利]針對文件區塊鏈的基于貢獻值證明的共識裝置及共識方法

在審

• 申請號: 202210251387.2
• 申請日: 2022-03-15
• 公開（公告）號: CN114741721A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 范榮全;呂俊杰;李亮;王忠毅;馬彥偉;高宏宇;謝偉;吳霄;鄭曉波;吳云生;何立偉;張小瑄
• 申請（專利權）人: 國網四川省電力公司天府新區供電公司
• 主分類號: G06F21/62
• 分類號: G06F21/62;G06F21/64;G06F16/182;H04L67/1097
• 代理公司: 北京正華智誠專利代理事務所(普通合伙) 11870
• 代理人: 陳航

本發明公開了一種針對文件區塊鏈的基于貢獻值證明的共識裝置及共識方法，其共識裝置包括入鏈初始化模塊、信息收集模塊、主節點選取模塊、打包入鏈模塊和文件管理模塊。該共識裝置用于實現共識方法，保證文件管理領域使用區塊鏈技術時的文件上鏈效率，并同時保證文件區塊的完整性和安全性。本發明針對現有虛擬貨幣共識機制在移植到文件管理領域時，設計基于貢獻值證明的方法，將以上區塊的大小、節點的傳輸壓力、通信帶寬、存儲量、性能以及歷史表現等作為計算貢獻值的計算因素，在選擇主記賬節點時充分考慮并選舉出滿足以上各因素要求的主記賬節點，從而滿足文件管理領域的文件上鏈效率，并同時保證文件區塊的完整和安全。

技術領域

本發明屬于區塊鏈應用技術領域，具體涉及一種針對文件區塊鏈的基于貢獻值證明的共識裝置及共識方法。

背景技術

區塊鏈技術在近些年持續發展，其本質是一個共享的數據庫，存儲數據信息或交易記錄，具有可追溯、不可篡改、公開透明等特點，被廣泛應用于醫療，教育，金融等領域。

共識機制是區塊鏈的核心，通過設立一系列規則使互不關聯的多個參與方對事務進行確認或達成一致。區塊鏈中共識機制主要研究記賬權的分配以及對區塊的確認。目前主流共識機制有POW，POS，DPOS，PBFT等。POW即工作量證明要求節點通過算力解決一個HASH數學難題來爭奪區塊記賬權，算法實現簡單且相對公平但會造成大量資源浪費；POS即權益證明提出使系統中擁有最高權益者獲得記賬權，該算法一定程度減少了資源浪費，但極易發生分叉并且可能造成寡頭優勢，導致“富者越富，窮者越窮”的現象；DPOS作為POS的演化版本，提出選取一定數量的代表輪流進行記賬，可以進一步降低資源浪費并且提高區塊確認速度，但存在節點投票不積極問題，導致系統安全性下降。

近些年越來越多檔案管理、醫療病歷等系統與區塊鏈技術相結合，利用區塊鏈可追溯、難以篡改等特性來保證文件的可靠性，此類非虛擬貨幣而是進行文件管理的區塊鏈系統，稱為文件區塊鏈系統。此類系統大多還在研究中，出現了很多與傳統虛擬貨幣系統不同的技術需求和難題。例如，由于文件區塊鏈系統中文件體積普遍較大，因此對通信傳輸、存儲要求較高，對節點性能有一定要求；同時文件區塊鏈系統要求選舉出的主節點具有較高的穩定性與可靠性，因為區塊上鏈的效率以及區塊的完整性對文件區塊鏈系統至關重要；而傳統虛擬貨幣則無此要求，現有的針對于虛擬貨幣傳統共識機制無法滿足文件區塊鏈系統。

綜上所述，傳統針對虛擬貨幣的共識機制在應用到文件區塊鏈系統時表現出的問題有：虛擬貨幣系統中區塊大小普遍較小且相對固定，傳輸壓力小，系統對節點通信、存儲以及性能沒有過多要求；主節點選舉沒有綜合考慮節點歷史表現以及節點安全問題，無法判斷主節點是否穩定可靠，進而無法保證文件區塊上鏈的效率以及區塊的完整性。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有共識機制因為沒有對節點的硬件性能、歷史表現以及貢獻情況進行綜合考慮，導致選舉出的主節點可能為惡意節點或因為通信、存儲或者性能能力不足而無法完成共識流程，進而導致系統無法安全穩定運行的問題，提出了一種針對文件區塊鏈的基于貢獻值證明的共識裝置及共識方法。

本發明的技術方案是：一種針對文件區塊鏈的基于貢獻值證明的共識裝置包括入鏈初始化模塊、信息收集模塊、主節點選取模塊、打包入鏈模塊和文件管理模塊；

入鏈初始化模塊用于構建文件區塊鏈系統，對加入文件區塊鏈系統的節點進行審核，并設定審核通過的節點的初始貢獻度因子數值；

信息收集模塊用于采集并記錄節點的貢獻度因子數值；

主節點選取模塊用于根據節點的貢獻度因子數值確定主節點，并進行打包上鏈操作；

打包入鏈模塊用于針對文件區塊鏈系統中的文件交易，利用主節點將文件區塊鏈系統中進行文件交易產生的文件特征信息打包為文件交易區塊，并進行廣播，將文件交易區塊加入文件區塊鏈；

文件管理模塊用于在文件區塊鏈系統中，根據文件特征信息查找對應的文件。