一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法，采用混合区块链架构，将区块链网络分为开放网络和共识网络；所述开放网络中的普通节点从事交易活动，对区块链上的信息只有查阅权限，普通节点根据服务的供需关系分为服务提供商和消费者；所述共识网络的账本管理节点负责更新、维护区块链，账本管理节点根据信誉值模型分为负责交易验证和区块验证的验证者和负责区块打包及区块更新的领导者。共识协议主要通过四个步骤来完成一次共识活动，分别是共识名单的获取、交易组的验证、区块的验证以及激励与惩罚四个步骤。本发明专利技术所提出的共识协议应用到众包系统中，可以很好解决传统众包所面临的单点故障问题以及不公平问题。不公平问题。不公平问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法


[0001]本专利技术属于区块链领域，涉及一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法。

技术介绍

[0002]众包作为一种新的商业模式，它使得互联网服务行业变得可行。人们通过众包平台可以寻求服务或者提供服务，互联网通信的及时性让这种需求和提供快速建立联系。不过传统的众包应用普遍建立在一种中心化的结构上，这使得众包系统在发展的同时也受限传统中心架构，这主要体现在两个方面：首先是单点故障的问题，众包平台用户的数据依赖一个中心化的数据库，一旦服务器瘫痪或者遭受攻击，一方面会导致用户无法使用众包服务，另一方面也可能造成用户隐私的泄露；其次是公平性，当服务提供商和消费者之间产生争议时，都依赖于众包平台给出的主观仲裁方案，如果仲裁偏向消费者，那么消费者则可以利用这种机制在不付费的情况下，盗取服务提供商的创意，如果仲裁偏向服务提供商的话，那么服务提供商则可以在不提供服务或者提供较次的服务来获取酬金。区块链技术解决了传统众包平台所面临的问题，将众包应用部署在区块链上，把中心化架构改成分布式架构，既能很好解决由于单点故障带了服务瘫痪的问题，又能解决中心化所带来不公平性的问题。
[0003]现有的研究中，将区块链接技术应用到众包系统的在共识层的措施主要分为2种：
[0004]一种是以PoofofTrust
[1]代表的协议，它的特点是将交易的选择权和将交易打包进区块的权利分割开来，由不同的角色来执行，这一类协议利用设计好的信任值模型来计算每个节点的信任值从而区分出不同的角色，通常信任值最高的节点为Leader，主要负责打包区块，剩余的为验证者，主要负责验证交易以及验证区块。但这种协议将交易的选择权和验证权交给了开放网络中的节点，且没有任何激励和惩罚措施对这类参与共识的节点进行约束，容易导致交易中涉及的隐私泄露。
[0005]另一种以zkCrowd
[2]为代表的双链结构技术，zkCrowd含有公有链和私有链两条链，私有链上保存用户敏感信息，采用诸如PBFT共识协议来产生区块，再由零知识证明的方式上传到公有链，公有链则采用传统的共识方法来确认新区块中所涉及的交易。这种方法通过私有链和小范围的共识节点来减少用户的隐私泄露问题，但双链结构在具体实施过程中，当处理的交易越大时，产生一个区块的耗时较长，不能很好满足众包系统所需要的实时性。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提出了一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法，所述方法采用混合区块链架构，即将区块链网络分为开放网络和共识网络。开放网络中的节点从事交易活动，对区块链上的信息只有查阅权限，这类称作普通节点；共识网络的节点负责更新、维护区块链，这类节点称作账本管理节点。开放
网络根据服务的供需关系分为服务提供商和消费者两种角色。共识网络的账本管理节点根据信誉值模型划分两种角色，一种是负责交易验证和区块验证的验证者，另一种是负责区块打包以及区块更新的领导者。
[0007]本专利技术中提出的所述的基于信誉值分权制衡的共识方法的实现利用了一种基于信誉值分权制衡的共识机制，所述共识方法的实现过程包括(以下对共识机制阐述中，如无特别说明，所指的节点仅代表账本管理节点，验证者和验证者节点、领导者和领导者节点分别指代同一对象)：
[0008]步骤一：每一个账本管理节点收集包括自己在内所有账本管理节点涉及信誉值计算的相关的数据；
[0009]步骤二：根据信誉值模型计算所有账本管理节点的信誉值，得到当前一轮的包括所有账本管理节点在内的共识节点名单，其中信誉值最高的节点为领导者节点，剩余节点成为验证者节点；所述信誉值模型是指综合多方面信誉值的计算方法，用于计算最终信誉值的模型；
[0010]步骤三：验证者节点从交易池中挑选一组交易，验证成功后发送给领导者节点；
[0011]步骤四：领导者将验证成功的交易进行打包，产生新块，再将新区块广播至验证者节点进行验证；
[0012]步骤五：领导者将验证成功的区块更新至区块链，一次共识活动完成，重置协议状态。
[0013]本专利技术提出的一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法，步骤一中，账本管理节点需要收集的数据有：节点支付的押金D、节点由共识活动获得的激励I、普通节点作为服务提供商获得的服务评价表FBScore
provider
＝{fb1,fb2,
…
fb
m
}、普通节点作为消费者获得的消费行为评价表FbScore
consumer
＝{fb1,fb2,
…
fb
m
}、节点参与共识活动已经产生的成功次数m以及失败次数n(若成功产生新的区块，则认为是一次成功次数，否则为一次失败次数)。其中，服务评价表生成的方式是，服务提供商在服务完成后会收到来自消费者的服务评价，所有交易获得的服务评价形成一张服务评价表；所述服务评价是指一次交易活动完成，消费者对于其服务提供商的所提供的服务从0到k进行打分，即服务评价表FBScore
provider
的评价分数fb
m
∈0
…
k。同理，消费者完成交易并对服务进行评价后，服务提供商会对其消费行为进行从0到k进行打分评价，所有交易的消费行为评价分数形成一张消费行为评价表，即FBScore
consumer
。
[0014]本专利技术提出的一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法，所述的步骤二中，产生共识节点名单的步骤为：
[0015]步骤2.1：每一个账本管理节点计算包括自身在内的所有账本管理节点的信誉值，并根据信誉值的大小排列得到一份共识节点名单。计算得到名单后，若节点i的信誉值为最高，则由节点i作为领导者，并由节点i对名单进行签名后广播给其他账本管理节点，其他账本管理节点则等待由节点i传来的名单；
[0016]步骤2.2：其他账本管理节点接收到名单后，和本地计算得到一份共识节点名单进行对比，如果一致，则广播一个名单确认消息，否则将名单丢弃；
[0017]步骤2.3：所有账本管理节点统计网络上传来的名单确认消息，若在超时时间内收集到的消息数量超过账本管理节点数的三分之二，则认为这份名单有效，否则触发视图切
换协议。
[0018]视图切换是当协议进入异常时的处理状态，主要是确认异常发生后共识集群能否重新达到共识，而名单确认是协议正常进行的一个状态，两个消息是不同状态下的消息。视图切换在常见的共识协议如PBFT和RAFT里均有应用。
[0019]当名单确认消息的数量未超过账本管理节点数2/3时，会触发视图切换。
[0020]本专利技术提出的一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡共识方法，步骤2.1中，计算单个账本管理节点信誉值的步骤为：
[0021]步骤2.1.1：根据财富和信誉转换公式，计算出每个账本管理节点由财富获得的信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于众包系统的基于信誉值分权制衡的共识方法，其特征在于，所述方法采用混合区块链架构，将区块链网络分为开放网络和共识网络；所述开放网络中的节点从事交易活动，对区块链上的信息只有查阅权限，称作普通节点，所述普通节点根据服务的供需关系分为服务提供商和消费者；所述共识网络的节点负责更新、维护区块链，称作账本管理节点，所述账本管理节点根据信誉值模型分为负责交易验证和区块验证的验证者和负责区块打包及区块更新的领导者。2.如权利要求1所述的共识方法，其特征在于，所述共识方法包括如下步骤：步骤一:每一个账本管理节点收集包括自己在内的所有账本管理节点涉及信誉值计算的相关的数据；步骤二:根据信誉值模型计算所有账本管理节点的信誉值，得到当前一轮的包括所有账本管理节点在内的共识节点名单，其中信誉值最高的节点为领导者节点，剩余节点成为验证者节点；步骤三:验证者节点从交易池中挑选一组交易，验证成功后发送给领导者节点；步骤四:领导者将验证成功的交易进行打包，产生新块，再将新区块广播至验证者节点进行验证；步骤五:领导者将验证成功的区块更新至区块链，一次共识活动完成，重置协议状态。3.如权利要求2所述的共识方法，其特征在于，所述的步骤一中账本管理节点需要收集的数据有：账本管理节点支付的押金D、账本管理节点由共识活动获得的激励I、普通节点作为服务提供商获得的服务评价表FBScore
provider
＝{fb1,fb2,
…
fb
m
}、普通节点作为消费者获得的消费行为评价表FbScore
consumer
＝{fb1,fb2,
…
fb
m
}、账本管理节点参与共识活动的成功次数m以及失败次数n。4.如权利要求3所述的共识方法，其特征在于，所述服务评价表生成的方式是服务提供商在服务完成后会收到来自消费者的服务评价，所有交易获得的服务评价形成一张服务评价表；所述服务评价是指一次交易活动完成，消费者对于其服务提供商的所提供的服务从0到k进行打分，即服务评价表FBScore
provider
的评价分数fb
m
∈1
…
k；所述消费行为评价表生成方式为消费者完成交易并对服务进行评价后，服务提供商会对其消费行为进行从0到k进行打分评价，所有交易的消费行为评价分数形成一张消费行为评价表，消费行为评价表FbScore
consumer
的评价分数fb
m
∈0
…
k；当账本管理节点参加公式活动成功产生新的区块记为一次成功次数，否则记为一次失败次数。5.如权利要求2所述的共识方法，其特征在于，所述的步骤二中产生共识节点名单的步骤为：步骤2.1：每一个账本管理节点计算所有账本管理节点的信誉值，并根据信誉值的大小排列得到一份共识节点名单，得到名单后，若节点i的信誉值为最高，则由节点i作为领导者，并由节点i对名单进行签名后广播给其他账本管理节点，其他账本管理节点则等待由节点i传来的名单；步骤2.2：其他账本管理节点接收到该名单后，和本地计算得到一份共识节点名单进行对比，如果一致，则广播一个名单确认消息，否则丢弃该名单；步骤2.3：每个账本管理节点统计网络上传来的名单确认消息，若在超时时间内收集到的消息数量超过账本管理节点数的三分之二，则认为这份名单有效，否则触发视图切换协
议。6.如权利要求5所述的共识方法，其特征在于，所述的步骤2.1中计算单个账本管理节点信誉值的步骤为：步骤2.1.1：根据财富和信誉转换公式，计算出每个账本管理节点由财富获得的信誉值，其计算方式为M(t)＝sigmod(σlog(D+I))，其中σ为转换因子，D为账本管理节点支付的押金，I为账本管理节点获得的激励；步骤2.1.2：根据账本管理节点在交易活动中形成的服务评价表和消费行为评价表，计算出每个节点的正反馈评价α和负反馈评价β，节点的服务评价表或消费行为评价表{...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭建，李鸿儒，蒲戈光，
申请(专利权)人：上海工业控制安全创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：