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一种基于奖惩机制的 区 块链DPoS共识方法

阅读：1041发布：2020-06-08

专利汇可以提供一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种基于奖惩机制的区块链 DPoS共识方法，首先初始化区块链中所有节点的投票权，且各节点的投票权是均等的；再让各节点投票，根据预设的主节点数目N所获投票最多的前N名节点为主节点；然后判断主节点能否及时产生区块并正确记账，若能，则将主节点标注为CORRECT，反之，则将主节点标注为ERROR；判断后，标注为CORRECT的主节点开始记账并产生区块，直到下一轮投票；最后对于标注为ERROR的主节点，在下一轮投票中失去投票权与被投票权，且投票给该ERROR节点的节点的投票权权重减少20%，投票权重最低降低至0%；投票给CORRECT节点的节点的投票权重增加20%，投票权重最高增加至100%。该方法将奖惩机制引入区块链共识机制中，有效提高整个区块链共识机制的安全性。，下面是一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤S1、初始化区块链中所有节点的投票权，且各节点的投票权是均等的；
步骤S2、各节点投票，根据预设的主节点数目N，所获投票最多的前N名节点为主节点；
步骤S3、判断主节点能否及时产生区块并正确记账，若能，则将主节点标注为CORRECT，反之，则将主节点标注为ERROR；判断后，标注为CORRECT的主节点开始记账并产生区块，直到下一轮投票；
步骤S4、对于标注为ERROR的主节点，在下一轮投票中失去投票权与被投票权，且投票给ERROR的节点的投票权权重减少20％，投票权重最低降低至0％；投票给该CORRECT节点的节点的投票权重增加20％，投票权重最高增加至100％。
2.根据权利要求1所述的一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，其特征在于，所述步骤S1中，各节点的初始投票权为W1＝W2＝…＝Wm＝1，其中，Wm为第m个节点的投票权，各节点的投票权相等，均为1。
3.根据权利要求1所述的一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，其特征在于，所述步骤S2中，各节点投票的得票数计算公式为
其中，V(ni,ndj)为节点ndj给节点ni的投票情况，Wj为节点ndj的投票权重，Vni为节点ni的得票值。
4.根据权利要求1所述的一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，其特征在于，所述步骤S4中，给予投票给ERROR主节点的节点的惩罚为Wi'＝(1-20％)*Wi，其中，Wi'为节点i接受惩罚后的投票权重，Wi为上一轮投票中节点i的投票权重，并且投票权重大于0；给予投票给CORRECT主节点的节点的奖励为Wi'＝(1+20％)*Wi，其中，Wi'为节点i接受奖励后的投票权重，Wi为上一轮投票中节点i的投票权重，并且投票权重小于1。

说明书全文

一种基于奖惩机制的区 块链DPoS共识方法

技术领域

[0001] 本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法。

背景技术

[0002] 区块链(Blockchain)，是比特币的一个重要概念，它本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块。

[0003] 智能合约是区块链的一个重要特征，其可以使区块链各区块的沟通更为便捷和高效。所谓“共识机制”，是通过特殊节点的投票，在很短的时间内完成对交易的验证和确认。目前常用的共识机制有：工作量证明机制、权益证明机制、实用拜占庭机制、股份授权证明机制。

[0004] DPoS(Delegated proof of stake)机制,即股份授权证明机制。一种类似董事会的授权共识机制，该机制让每一个持币人对整个系统的节点进行投票股份授权证明机制与董事会投票类似，该机制拥有一个内置的实时股权人投票系统，就像系统随时都在召开一个永不散场的股东大会，所有股东都在这里投票决定公司决策。基于DPoS机制建立的区块链的去中心化依赖于一定数量的代表，而非全体用户。决定哪些节点可以被信任并代理他们进行验证和记账，同时生成少量的对应奖励。在这样的区块链中，全体节点投票选举出一定数量的节点代表，由他们来代理全体节点确认区块、维持系统有序运行。同时，区块链中的全体节点具有随时罢免和任命代表的权力。如果必要，全体节点可以通过投票让现任节点代表失去代表资格，重新选举新的代表，实现实时的民主。DPoS大幅提高区块链的处理能力，并降低区块链的维护成本，从而使交易速度接近于中心化的结算系统。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，将奖惩机制引入区块链共识机制中，优化节点投票过程，降低恶意投票节点的投票权重，提高善意节点的投票权重，从而提高整个区块链共识机制的安全性。

[0006] 本发明提供一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，包括如下步骤，[0007] 步骤S1、初始化区块链中所有节点的投票权，且各节点的投票权是均等的；

[0008] 步骤S2、各节点投票，根据预设的主节点数目N所获投票最多的前N名节点为主节点；

[0009] 步骤S3、判断主节点能否及时产生区块并正确记账，若能，则将主节点标注为CORRECT，反之，则将主节点标注为ERROR；判断后，标注为CORRECT的主节点开始记账并产生区块，直到下一轮投票；

[0010] 步骤S4、对于标注为ERROR的主节点，在下一轮投票中失去投票权与被投票权，且投票给该ERROR节点的节点的投票权权重减少20％，投票权重最低降低至0％；对于标注为CORRECT主节点，投票给该CORRECT节点的节点的投票权重增加20％，投票权重最高增加至100％。

[0011] 作为本发明的进一步技术方案，步骤S1中，各节点的初始投票权为W1＝W2＝…＝Wm＝1，其中，Wm为第m个节点的投票权，各节点的投票权相等，均为1。

[0012] 进一步的，步骤S2中，各节点投票的得票数计算公式为

[0013]

[0014]

[0015] 其中，V(ni,ndj)为节点ndj给节点ni的投票情况，Wj为节点ndj的投票权重，Vni为节点ni的得票值。

[0016] 进一步的，步骤S4中，给予投票给ERROR节点的节点的惩罚为Wi'＝(1-20％)*Wi，其中，Wi'为节点i接受惩罚后的投票权重，Wi为上一轮投票中节点i的投票权重，并且投票权重大于0；给予投票给CORRECT节点的节点的奖励为Wi'＝(1+20％)*Wi，其中，Wi'为节点i接受奖励后的投票权重，Wi为上一轮投票中节点i的投票权重，并且投票权重小于1。

[0017] 本发明将奖惩机制与区块链的共识机制相结合，提出了一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，通过对节点实行奖惩机制，可以优化投票过程，降低恶意节点的投票权重，增加善意节点的投票权重，并能避免恶意节点抢夺记账权，提高区块链共识方法的安全性。附图说明

[0018] 图1为本发明的方法流程示意图。

具体实施方式

[0019] 请参阅图1，本实施例提供一种基于奖惩机制的区块链DPoS共识方法，包括如下步骤，

[0020] 步骤S1、初始化区块链中所有节点的投票权，且各节点的投票权是均等的；

[0021] 步骤S2、各节点投票，根据预设的主节点数目N所获投票最多的前N名节点为主节点；

[0022] 步骤S3、判断主节点能否及时产生区块并正确记账，若能，则将主节点标注为CORRECT，反之，则将主节点标注为ERROR；判断后，标注为CORRECT的主节点开始记账并产生区块，直到下一轮投票；

[0023] 步骤S4、对于标注为ERROR的节点2，在下一轮投票中失去投票权与被投票权，且投票给该节点2的节点的投票权权重减少20％，投票权重最低降低至0％；对于标注为CORRECT主节点1和节点3，投票给这两者的节点的投票权重增加20％，投票权重最高增加至100％，[0024] 步骤S1中，各节点的初始投票权为W1＝W2＝…＝Wm＝1，其中，Wm为第m个节点的投票权，各节点的投票权相等，均为1。假设一共有9个节点，则该9个节点的投票权是相等的，W1＝W2＝…＝W9＝1。

[0025] 步骤S2中，各节点投票的得票数计算公式为

[0026]

[0027]

[0028] 其中，V(ni,ndj)为节点ndj给节点ni的投票情况，Wj为节点ndj的投票权重，Vni为节点ni的得票值。假设N＝3，则选出得票量前三名作为主节点，假设前三名分别是节点1，节点2，节点3。

[0029] 步骤S3中，判断主节点能否及时产生区块并正确记账，若能，则将主节点标注为CORRECT，反之，则将主节点标注为ERROR；判断后，标注为CORRECT的主节点开始记账并产生区块，直到下一轮投票。假设节点1和节点3均能正确记账，则节点1和节点3被标注为CORRECT；节点2不能正确记账，则节点2被标注为ERROR。

[0030] 步骤S4中，给予投票给ERROR主节点的节点的惩罚为Wi'＝(1-20％)*Wi，其中，Wi'为节点i接受惩罚后的投票权重，Wi为上一轮投票后节点i的投票权重，并且投票权重大于0；给予投票给CORRECT主节点的节点的奖励为Wi'＝(1+20％)*Wi，其中，Wi'为节点i接受奖励后的投票权重，Wi为上一轮投票中节点i的投票权重，并且投票权重小于1。假设节点4、5、
6、7在投票中，把票数投给了CORRECT节点，则它们在下一轮的投票中的投票权重将获得奖励，即Wi'＝(1+20％)*Wi，Wi为1，Wi'为1.2。但由于权重最高为1，所以它们下轮投票中权重仍为1。假设节点8、9将票数投给了ERROR节点，则它们在下一轮的投票中的投票权重将受到惩罚，即Wi'＝(1-20％)*Wi，Wi为1，Wi'为0.8。

[0031] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

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