一种基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法。

背景技术

DPOS(Delegated Proof of Stake，代理权益证明)是一种基于投票选举的共识算法，DPOS共识机制具有不需要耗费能源和硬件设备，缩短了区块的产生时间和确认时间，提高了系统效率同时不需要挖矿，也不需要全节点验证，而是由有限数量的见证节点进行验证，因此简单、高效，但是在DPOS共识机制运用过程中，代理记账节点选举过程中存在巨大的人为操作空间，具有一定的安全风险，因此如何使DPOS共识机制在运行过程中保持选出的代理记账节点为非恶意节点来维护区块链的安全是一个需要解决的问题。

发明内容

本发明实施例提供了一种基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法，通过对节点进行特征提取并采用投票的方式筛选出恶意节点并抑制其获取记账权，同时恶意节点进行管理剔除多次被投票筛选出来的恶意节点，达到了避免了恶意节点获取记账权维护区块链安全的效果。

一种基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法，包括以下步骤：

S1，节点特征提取，对每个加入的节点进行特征提取；

S2，节点特征汇集，将每个加入节点的特征以加入时间的先后顺序，按照时间序列进行排序形成节点特征数据清单库；

S3，第一次投票，每个节点根据节点特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行投票，没有票数的节点判定为恶意节点；

S4，恶意节点特征提取，在节点特征数据清单库提取出判定为恶意节点的节点特征，根据提取出的节点特征遍历节点特征数据清单库，找到特征相似的其他恶意节点；

S5，权限抑制，抑制判定为恶意节点的节点获取下三轮记账权；

S6，新加入节点判定，根据恶意节点的节点特征判断新加入的节点是否为恶意节点，若判定为恶意节点则抑制判定为恶意节点的新加入节点获取下三轮记账权，若未被判定为恶意节点则不抑制其记账权，同时对新加入的节点进行特征提取并记录到节点特征数据清单库中；

S7，第二次投票，在经过三轮记账后，节点特征数据清单库中的节点特征得到更新，每个节点根据更新后的节点特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行投票，没有票数的节点判定为恶意节点；

S8，节点剔除，在恶意节点经过三轮记账后，又重新被判定为恶意节点，对当前重新被判定为恶意节点的节点进行特征提取，并遍历节点特征数据清单库，提取出特征一致的节点，若提取出的特征一致的节点被判定为恶意节点的次数连续大于或等于两次，则对重新被判定为恶意节点和提取出的特征一致被判定为恶意节点的次数连续大于或等于两次的节点进行剔除，若提取出的节点被判定为恶意节点的次数小于或等于一次，则判定为恶意节点并抑制其获取下三轮记账权。

进一步的，所述步骤S1中对节点进行特征提取的过程包括识别每个节点的操作，得到识别结果，将识别结果进行归类形成该节点的特征。

进一步的，识别节点的操作实时进行，在节点存在操作过程时，对节点的操作进行记录并识别，得到的识别结果同步至节点特征数据清单库中。

进一步的，所述步骤S4中相似的节点具体为节点的特征重合度达到90％的其他节点。

进一步的，所述步骤S4中，若当前节点具有票数，且节点的特征同时与恶意节点特征重合度达到90％及以上，需要将当前节点判定为恶意节点。

进一步的，在步骤S7中，所有被判定为恶意节点的节点均需经过三轮记账后才能重新参与投票给其他节点或被其他节点投票。

进一步的，若恶意节点在经过连续三次三轮记账后均获得了票数，则清零其恶意节点的记录。

进一步的，所有的节点在节点特征数据清单库中的数据均保持实时更新。

进一步的，所有节点均可查看节点特征数据清单库中的数据。

本发明实施例提供的上述技术方案的有益效果至少包括：本发明通过对节点进行特征提取并采用投票的方式筛选出恶意节点并抑制其获取记账权，同时恶意节点进行管理剔除多次被投票筛选出来的恶意节点，达到了避免了恶意节点获取记账权维护区块链安全的效果。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明实施例公开的基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

如图1所示，本发明实施例提供一种基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法，包括以下步骤：

S1，节点特征提取，对每个加入的节点进行特征提取；

需要说明的是，对节点进行特征提取的过程包括识别每个节点的操作，所述的操作为当前节点在记账周期中的全部操作。

S2，节点特征汇集，将每个加入节点的特征以加入时间的先后顺序，按照时间序列进行排序形成节点特征数据清单库；

需要说明的是，识别节点的操作实时进行，实现对节点的监控，在节点存在操作过程时，对节点的操作进行记录并识别，得到的识别结果同步至节点特征数据清单库中，得到识别结果，将识别结果进行归类形成该节点的特征。

S3，第一次投票，每个节点根据节点特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行投票，没有票数的节点判定为恶意节点；

具体的，经过三轮记账后进行投票，特征数据清单库中记载的节点特征均为每个节点的最新节点特征，每个节点根据特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行评价后投票，得票的节点被判定为良性节点，且得票数越高，被信任度越高，在下一轮获取记账权的概率越大，反之，若没有获取票数则会被判定为恶意节点，恶意节点将得到被抑制三轮获取记账权的惩罚，在连续三轮记账周期中不会获得记账权。

S4，恶意节点特征提取，在节点特征数据清单库提取出判定为恶意节点的节点特征，根据提取出的节点特征遍历节点特征数据清单库，找到特征相似的其他恶意节点；

需要说明的是，相似的节点具体为节点的特征重合度达到90％的其他节点，还需要说明的是，若当前节点具有票数，且节点的特征同时与恶意节点特征重合度达到90％及以上，需要将当前节点判定为恶意节点。

S5，权限抑制，抑制判定为恶意节点的节点获取下三轮记账权；

具体的，在下三轮记账周期中，被判定为恶意节点的节点将不会获取到记账权，经过三轮记账周期后没有被再次判定为恶意节点则不再抑制其获取记账权，其可与其他节点进行竞争获取到记账权，另需要说明的是，抑制其获取记账权即禁止恶意节点获取记账权，恶意节点不能参与记账权的竞争。

S6，新加入节点判定，根据恶意节点的节点特征判断新加入的节点是否为恶意节点，若判定为恶意节点则抑制判定为恶意节点的新加入节点获取下三轮记账权，若未被判定为恶意节点则不抑制其记账权，同时对新加入的节点进行特征提取并记录到节点特征数据清单库中；

需要说明的是，新加入的节点优先对其进行恶意节点的判定，在判定前需要等待新加入节点完成当前三轮记账周期后进行判定，若新节点加入时处于三轮记账周期中的第二轮或第三轮，在完成剩余的记账后根据恶意节点的特征对其进行判定，若未被判定为恶意节点则，对其特征进行提取，按照时间序列保存至节点特征数据清单库中。

S7，第二次投票，在经过三轮记账后，节点特征数据清单库中的节点特征得到更新，每个节点根据更新后的节点特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行投票，没有票数的节点判定为恶意节点；

需要说明的是，所有被判定为恶意节点的节点均需经过三轮记账后才能重新参与投票给其他节点或被其他节点投票，每次投票都需要经过三轮记账周期才能进行，即，若需要投票，在投票前需经过三轮记账，此处设置用于对节点的操作进行记录和分析，使每个节点的特征更完善，便于找出恶意节点。

S8，节点剔除，在恶意节点经过三轮记账后，又重新被判定为恶意节点，对当前重新被判定为恶意节点的节点进行特征提取，并遍历节点特征数据清单库，提取出特征一致的节点，若提取出的特征一致的节点被判定为恶意节点的次数连续大于或等于两次，则对重新被判定为恶意节点和提取出的特征一致被判定为恶意节点的次数连续大于或等于两次的节点进行剔除，若提取出的节点被判定为恶意节点的次数小于或等于一次，则判定为恶意节点并抑制其获取下三轮记账权。

需要说明的是，若恶意节点在经过连续三次三轮记账后均获得了票数，则清零其恶意节点的记录，另需要说明的是，恶意节点在经过第一次三轮记账后，在第二次三轮记账中不会抑制其获取记账权，但是其恶意节点的记录仍会被记录，在得票数一致的情况下，其获取记账权的概率低于得同样票数的节点获取记账权的概率，只有经过连续三次三轮记账且未被判定为恶意节点后才会清零其恶意节点记录。

本发明提出的基于信任机制的区块链DPoS共识机制改进方法，通过对每个加入的节点的操作进行识别并提取出特征，将每个加入节点的特征以加入时间的先后顺序，按照时间序列进行排序形成节点特征数据清单库，在经过三轮记账后，每个节点根据特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行评价后投票，得票的节点被判定为良性节点，若没有获取票数则会被判定为恶意节点，恶意节点将得到被抑制三轮获取记账权的惩罚，在连续三轮记账周期中不会获得记账权，同时根据恶意节点特征遍历节点特征数据清单库找到特征相似的其他恶意节点并抑制其三轮获取记账权，恶意节点不能参与记账权的竞争，新加入的节点优先对其进行恶意节点的判定，若未被判定为恶意节点则，对其特征进行提取，按照时间序列保存至节点特征数据清单库中，在经过三轮记账后，节点特征数据清单库中的节点特征得到更新，每个节点根据更新后的节点特征数据清单库中记载的节点特征分别对其他节点进行投票，没有票数的节点判定为恶意节点，在恶意节点经过三轮记账后，又重新被判定为恶意节点，对当前重新被判定为恶意节点的节点进行特征提取，并遍历节点特征数据清单库，提取出特征一致的节点，若提取出的特征一致的节点被判定为恶意节点的次数连续大于或等于两次，则对重新被判定为恶意节点和提取出的特征一致被判定为恶意节点的次数连续大于或等于两次的节点进行剔除，若提取出的节点被判定为恶意节点的次数小于或等于一次，则判定为恶意节点并抑制其获取下三轮记账权，本发明通过对节点进行特征提取并采用投票的方式筛选出恶意节点并抑制其获取记账权，同时恶意节点进行管理剔除多次被投票筛选出来的恶意节点，达到了避免了恶意节点获取记账权维护区块链安全的效果。

应该明白，公开的过程中的步骤的特定顺序或层次是示例性方法的实例。基于设计偏好，应该理解，过程中的步骤的特定顺序或层次可以在不脱离本公开的保护范围的情况下得到重新安排。所附的方法权利要求以示例性的顺序给出了各种步骤的要素，并且不是要限于所述的特定顺序或层次。

在上述的详细描述中，各种特征一起组合在单个的实施方案中，以简化本公开。不应该将这种公开方法解释为反映了这样的意图，即，所要求保护的主题的实施方案需要清楚地在每个权利要求中所陈述的特征更多的特征。相反，如所附的权利要求书所反映的那样，本发明处于比所公开的单个实施方案的全部特征少的状态。因此，所附的权利要求书特此清楚地被并入详细描述中，其中每项权利要求独自作为本发明单独的优选实施方案。

本领域技术人员还应当理解，结合本文的实施例描述的各种说明性的逻辑框、模块、电路和算法步骤均可以实现成电子硬件、计算机软件或其组合。为了清楚地说明硬件和软件之间的可交换性，上面对各种说明性的部件、框、模块、电路和步骤均围绕其功能进行了一般地描述。至于这种功能是实现成硬件还是实现成软件，取决于特定的应用和对整个系统所施加的设计约束条件。熟练的技术人员可以针对每个特定应用，以变通的方式实现所描述的功能，但是，这种实现决策不应解释为背离本公开的保护范围。

结合本文的实施例所描述的方法或者算法的步骤可直接体现为硬件、由处理器执行的软件模块或其组合。软件模块可以位于RAM存储器、闪存、ROM存储器、EPROM存储器、EEPROM存储器、寄存器、硬盘、移动磁盘、CD-ROM或者本领域熟知的任何其它形式的存储介质中。一种示例性的存储介质连接至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于ASIC中。该ASIC可以位于用户终端中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于用户终端中。

对于软件实现，本申请中描述的技术可用执行本申请所述功能的模块(例如，过程、函数等)来实现。这些软件代码可以存储在存储器单元并由处理器执行。存储器单元可以实现在处理器内，也可以实现在处理器外，在后一种情况下，它经由各种手段以通信方式耦合到处理器，这些都是本领域中所公知的。

上文的描述包括一个或多个实施例的举例。当然，为了描述上述实施例而描述部件或方法的所有可能的结合是不可能的，但是本领域普通技术人员应该认识到，各个实施例可以做进一步的组合和排列。因此，本文中描述的实施例旨在涵盖落入所附权利要求书的保护范围内的所有这样的改变、修改和变型。此外，就说明书或权利要求书中使用的术语“包含”，该词的涵盖方式类似于术语“包括”，就如同“包括，”在权利要求中用作衔接词所解释的那样。此外，使用在权利要求书的说明书中的任何一个术语“或者”是要表示“非排它性的或者”。