【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及区块链共识算法，具体地说是一种可用于物联网用户身份隐私保护的基于信誉环签名的区块链共识方法。
技术介绍
1、物联网由海量的物联网设备组成。随着越来越多的设备连接，将所有计算能力集中在传统物联网系统的中央服务器上会是一个巨大的负担。因此，将计算能力置于边缘已经成为实现兼顾安全和效率的主流手段，这可以使物联网设备节点也成为边缘设备节点。然而边缘网络中，各个不同的物联网设备节点之间缺乏合作的保障和信赖关系，难以形成安全可靠的数据共享局面，因此急需一个适用于物联网边缘节点的可信高效方案。换句话说，在传统物联网结构中加入边缘计算的概念，将计算能力放在边缘设备上，并在此基础上通过去中心化的区块链账本保护用户隐私。同样类似地，每个边缘设备同时是区块链中的一个节点，物联网中的设备节点同时也是区块链网络中的节点。作为去中心化的分布式账本数据库，区块链技术(blockchain)可以为天然具备分布式特征的物联网提供其关于安全隐私方面问题的解决途径。区块链技术可以为物联网提供信任、透明、安全的通信保障，通过去中心化的共识机制建立物联网身份验证机制，提高物联网的安全性和私密性。因此，区块链、边缘计算和物联网三者的结合有望为物联网的安全、隐私和高延迟问题提供解决方案。
2、通过将建立去中心化分布式网络的需求代入拜占庭将军问题，网络中的每个节点相当于拜占庭帝国里的每个将军，实用拜占庭容错(practical byzantine faulttolerance，pbft)算法作为bft类共识的经典代表算法被提出。在存在恶意节点的情况下
3、然而，在物联网环境中采用bft类共识算法还存在如下缺点：
4、1.主节点的选取：首先，如果主节点的选择是固定的，例如按照节点的ip地址或者编号顺序来轮流选择，那么攻击者可以通过占领一些节点的ip地址或者欺骗系统，使得它们成为主节点，从而控制整个系统，很容易受到攻击；其次，如果主节点的选择是随机的，那么节点之间的同步会变得更加复杂——主节点随机选择和节点之间可能存在的时钟不同步的情况会导致一些节点无法正确地获得区块链的更新。这样会导致区块链分叉的问题，从而降低整个系统的可靠性和安全性；此外，在pbft共识算法中，主节点的选举需要进行密集的通信，这可能会导致在物联网环境中的能耗过高，从而影响节点的生命周期和系统的可持续性。
5、2.通信开销损耗：pbft算法的核心是通过消息传递实现节点间的共识，而消息传递需要进行多轮通信，每轮都需要进行消息广播、验证和确认等操作，因此通信开销较大。在物联网设备环境中，由于设备资源有限，节点间的通信可能会受到网络延迟、带宽限制等因素的影响，处理延迟过高可能会导致数据丢失或其他问题，从而导致通信开销进一步增大，增加延迟和网络拥塞的风险。此外，由于物联网设备分布式部署、数量众多、规模庞大，节点的故障、失效或者恶意行为等情况也难以避免，这些因素都会对pbft算法的通信开销造成一定的影响。
6、通过文献检索，检索到了以下相关文献，这些文献所提出的共识算法可以实现一定程度的物联网安全隐私保护，但都没有彻底解决上述存在的两个问题如：
7、中国专利cn201911138814.0，区块链共识方法、电子装置及存储介质，专利权人：上海链颉科技有限公司。该专利公开了一种区块链共识方法，包括以下步骤：构建共识节点池；并行执行第一阶段和第二阶段，所述第一阶段包括从所述共识节点池选取提案节点，并由所述提案节点生成提案区块，所述第二阶段包括从共识节点池选取验证节点，利用所述验证节点对所述提案区块进行bft验证；判断所述提案区块是否通过验证，若是，则生成最终区块。该专利技术实施仅考虑了优化通信流程，还使bft验证效率变低，且没有考虑到主节点选取的安全性问题，与高安全的物联网场景需求相违背。
8、中国专利cn202010240054.0，一种区块链共识算法中主节点选取的方法和装置，专利权人：上海玳鸽信息技术有限公司。该专利提供了一种区块链共识算法中主节点选取的方法和装置，获取各节点的算力，确定满足预设标准算力的至少一个节点；获取至少一个节点的积分增长率，其中积分增长率表示对区块链系统的贡献量化值；获取至少一个节点的得票数；根据至少一个节点的算力、积分增长率、得票数，评分模型以及共识机制，确定最终的主节点。本专利技术通过获取的节点的算力、节点积分增长率、节点得票数三项指标来制衡投票所决定的全部选举权，让每一个候选节点更加公平的去竞选主节点，让更有能力的节点成为区块生产者，这样记账节点的产生方式更加公平，降低了选举过程中贿选的作用。但该专利没有考虑到通信开销，提出的选主方式反而增加了通信成本，当网络中节点数量增多时，网络达成一次共识的时间大大增加，与低延迟的物联网场景需求相违背。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种基于信誉环签名的区块链共识方法(credit ringbyzantine fault tolerance，crbft)，同时将算法应用到物联网系统模型上。首先，为了获得更高可靠性的主节点，提出了一种信誉评价分类协议对节点进行分类和奖惩，并通过改进的信誉评价分类协议将参与共识过程的所有节点赋予相应的权限，确保只有具有高信誉的节点才能担任主节点；其次，为了确保主节点足够隐蔽和安全，引入了优化的环签名算法去帮助真实主节点隐藏其身份并避免受到恶意攻击，有效保护主节点身份的同时，减少了视图更改的可能性，降低了额外的通信浪费可能；最后，为了进一步降低通信复杂度和开销，优化了pbft共识算法的共识协议，将通信复杂度从o(n2)降低到了o(n)。
2、该方法包含以下步骤：网络初始化、节点分类、选择并模糊主节点、判断参与共识的节点中是否存在拜占庭节点。与现有的技术相比，本专利技术具有保证主节点安全隐私的同时提高网络共识效率等优点。
3、一种基于信誉环签名的区块链共识方法，其特征在于，包括以下步骤：
4、步骤1)网络初始化：
5、对于系统中的所有节点进行初始化赋值，设ci表示为节点nodei的信誉值，令新添加到系统的节点的初始信誉值为cinitial。随机选择主节点，使用pbft共识算法完成第一轮共识。系统中有且仅存在唯一本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于信誉环签名的区块链共识方法，其特征在于，包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于信誉环签名的区块链共识...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈发裕，陈聪，陈文明，聂彩娇，郑嘉利，冯敏瑜，
申请(专利权)人：广西大学，
类型：发明
国别省市：
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