一种改进的基于权益的PoW共识算法制造技术

本发明专利技术公开了一种改进的基于权益的PoW共识算法。 共识算法是在工作量证明PoW共识算法的基础上，结合挖矿节点抵押账户余额和已挖区块数，对PoW共识算法进行改进。 与原有的PoW共识算法相比，改进后的PoW共识算法可以有效防止51%攻击，节约社会资源。 同时，它还具有 PoW 逻辑简单、易于实现的特点。

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【技术实现步骤摘要】

一种改进的基于权益的PoW共识算法

该专利技术涉及数字货币领域，具体涉及一种改进的基于权益的工作量证明PoW（Proof of Work）共识算法。

技术介绍

自从数字货币诞生以来，就一直存在着广泛的争议。 在争论中，人们逐渐认识到数字货币的技术性及其未来的应用场景。 近日在重庆举行的智博会上，人们甚至将数字货币的底层技术——区块链、物联网、人工智能列为未来科技的三大技术。 可见，区块链技术得到了越来越广泛的认可。 目前，从中国人民银行到国际货币基金组织，从花旗银行、纳斯达克等金融巨头，到IBM、阿里、微软等科技巨头，都在布局区块链行业。 区块链技术进入大众视野，受到世界各国的广泛关注。 区块链技术基于去中心化的点对点网络，利用开源软件结合密码学原理、时间序列数据和共识机制，保证分布式数据库中各节点的一致性和连续性，使信息可以即时验证可溯源、不可篡改、无屏蔽，从而打造隐私、高效、安全的共享价值体系。 共识算法是区块链技术的核心组成部分，主要解决谁是构建和验证区块的主体，以及如何维护区块链的统一性等问题。 在中心化结构的系统中，整个系统的共识算法由中心决定，每个参与者只需要服从中心。 因此，在中心化系统中，共识算法的建立是极其高效的； 而区块链技术是一个去中心化的系统，其中每个参与的节点都具有平等的地位。 当出现分歧时，共识算法成为解决此类问题的重要方法和手段。 目前，区块链技术中常用的共识算法有PoW（工作量证明）、权益证明（Proof of Stake）、委托权益证明（DPoS）和实用拜占庭容错算法PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）。

其中，工作量证明PoW共识算法相对简单高效。 它的主要特点是客户端需要做一定难度（哈希拼图）才能得到一个结果，而验证者可以很容易地通过结果对客户端进行验证。 没有做相应的工作。 它的缺点也很明显，因为需要大量的哈希计算，浪费了太多的电能，为业界所诟病。 Group（简称矿池）”，各矿池的哈希算力（算力）在不断增加，容易发生所谓的51%攻击。51%攻击造成的危害非常严重。它不是不仅破坏了区块链的去中心化特性，还可能造成取消所有转账、重复支付、随机分叉等问题，给区块链造成不可挽回的损失。2016年8月，两个知名的以太坊项目氪金和Shift遭受损失分别遭受51%攻击；2018年5月，比特币黄金也遭遇51%攻击，并不少见。挖矿节点和已经挖出的区块数量，这种改进的PoW共识算法既简单又高效，可以有效避免51%攻击。

技术实现思路

该专利技术的目的是提出一种改进的基于权益的PoW共识算法。 与原有的PoW共识算法相比，改进后的PoW共识算法可以有效防止51%攻击，节省社会资源，同时PoW逻辑也很简单。 易于实施的功能。 本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：工作量证明PoW共识方法，该方法主要包括以下步骤： 步骤1：区块链中的节点收到未确认的交易Tx，并将其组织成一个区块； 第二步：对区块和随机数Nonce=Random()进行哈希运算，记为HV=Hash(BlockHeader,Nonce)； 第三步：将哈希运算得到的值作为HV和目标值记录在区块Target_Value中（区块链目标值=最大目标值/难度值，难度值会随着难度的增加而更新），如果HV>Target_Value , 然后重复步骤 2; 若为HVbalance_ratio，则此时挖矿无效，无法获得区块奖励； 第八步：打包区块，确认后将挖出的区块写入区块链。 附图说明图1是基于PoW共识算法的区块链生成示意图图2是基于PoW共识算法的流程图图3是改进的基于权益的PoW共识算法流程图图4是一种改进的基于权益的PoW共识 算法示意图 区块链生成 具体实施方式 为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合专利技术对本专利技术作进一步详细说明。附图和实施例。 图 1 是基于 PoW 共识算法的区块链生成示意图。 PoW共识算法主要采用SHA256哈希算法对前一个区块的哈希值、当前区块交易的Merkle根哈希、时间戳和随机数nonce计算哈希值。 通过不断尝试随机数nonce，计算出的哈希值小于某个目标值比特币采用了PoW共识算法，才能被全链识别。 图2是基于PoW共识算法的流程图。 图3是改进的基于权益的PoW共识算法的流程图，下面通过具体例子进行说明： 步骤s301，节点开始参与时在挖矿时，它首先将自己挖到的块数设置为0，即dig_num=0； 步骤s302，记录区块链中所有抵押账户的总币量为balance_pledge_total，记录与挖矿账户关联的抵押账户的币量为balance_pledge_account。 此时，该挖矿账户关联的抵押账户余额与该区块链中所有抵押账户余额总和的比值称为权益比，即balance_ratio=balance_pledge_account/balance_pledge_total； 步骤s303，确定挖矿账户关联的抵押账户币种余额

【技术保护要点】

1、改进的基于权益的PoW共识算法。 与原有的PoW共识算法相比，改进后的PoW共识算法可以有效防止51%攻击，节约社会资源。 它还具有简单的 PoW 逻辑和易于实现的特点。 其特点如下： 步骤1：初始时，记下挖矿账户挖出的区块数为dig_num=0； 第二步：设置区块链中所有抵押账户的总币量为balance_pledge_total，当前挖矿账户记为balance_account，与该挖矿账户关联的抵押账户金额记为balance_pledge_account，权益计算当前挖矿账户关联的抵押账户比例，记录为balance_ratio=balance_pledge_account/balance_pledge_total； 第三步：判断此时关联的挖矿账户抵押账户余额是否有变化，如果有变化，重复步骤1和2； 如果没有变化，转到步骤4； 第四步：如果与挖矿账户关联的抵押账户余额没有发生变化，则可以根据工作量证明PoW算法进行Hash计算； 第五步：如果哈希拼图没有解开，继续重复以上步骤； 如果hash puzzle被解出并且满足当前区块链的难度值比特币采用了PoW共识算法，广播验证； 第六步：验证通过后，计算该挖矿账户关联的抵押账户自上次变更以来经历的区块数，记为T，计算挖矿比例，记为dig_ratio=(dig_num+1)/T； 第七步：判断dig_ratio是否小于等于balance_ratio，如果dig_ratio=

【技术特点概要】

1、改进的基于权益的PoW共识算法。 与原有的PoW共识算法相比，改进后的PoW共识算法可以有效防止51%攻击，节约社会资源。 它还具有简单的 PoW 逻辑和易于实现的特点。 其特点如下： 步骤1：初始时，记下挖矿账户挖出的区块数为dig_num=0； 第二步：设置区块链中所有抵押账户的总币量为balance_pledge_total，当前挖矿账户记为balance_account，与该挖矿账户关联的抵押账户金额记为balance_pledge_account，权益计算当前挖矿账户关联的抵押账户比例，记录为balance_ratio=balance_pledge_account/balance_pledge_total； 第三步：判断此时关联的挖矿账户抵押账户余额是否有变化，如果有变化，重复步骤1和2； 如果没有变化，转到步骤4； 第四步：如果与挖矿账户关联的抵押账户余额没有发生变化，则可以根据工作量证明PoW算法进行Hash计算； 第五步：如果哈希拼图没有解开，继续重复以上步骤； 如果hash puzzle被解出并且满足当前区块链的难度值，广播验证； 第六步：验证通过后，计算该挖矿账户关联的抵押账户自上次变更以来经历的区块数，记为T，计算挖矿比例，记为dig_ratio=(dig_num+1)/T； 第七步：判断dig_ratio是否小于等于balance_ratio，如果dig_ratio=

【专利技术性质】

技术研发人员：谢东福、滕海明、李伟明、

申请人（专利权）：杭州弗兰克信息安全技术有限公司，

类型：发明

国家省市：浙江，33

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