【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及信息安全，具体涉及一种基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法。
技术介绍
1、区块链是一种分布式账本技术，提供去中心化、透明和安全的系统。吞吐量和时延是衡量区块链系统性能的两个关键指标。可扩展性差已成为区块链实际应用面临的最大挑战之一，具体表现为吞吐量低、交易时延长。作为一种链上扩容方式，分片技术可以显著提高区块链中交易处理的吞吐量和速度，并在不牺牲中心化程度的同时提高区块链的性能，因此，分片技术逐渐成为区块链扩容的主流方法之一。目前，elastico、omniledger和rapidchain等区块链系统主要采用随机分片方案，然而，随机分片可能导致部分分片内恶意节点所占比例过高，高比例的恶意节点可能会协调行动，以窃取资金或篡改交易历史记录。如果单分片内恶意节点集中发动51％的攻击，单个分片的崩溃或被攻击可能会对整个区块链系统的安全性产生连锁影响。
2、基于此，急需提供一种能够解决传统随机分片方案易受协同攻击、性能低下的问题，以及提升分片安全性的区块链系统。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，本专利技术具有安全、稳定、数据可靠性的优势，从而适用于分片网络中交易数据的安全传播和转发。
2、为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，包括以下步骤：
3、步骤s1、系统初始化，在每轮共识之前，采用vrf-dpos进行随机节点分组，将区块
4、步骤s2、采用dpos对每个分片中的节点进行定义；
5、步骤s3、采用dpos并根据信誉在每个分片中的节点进行委员会节点选举以及leader节点选举；在所有分片中采用dpos并根据信誉对所有的leader节点再次选举得到核心节点；
6、步骤s4、将交易分配给各个委员会节点并对其中的交易信息进行处理，生成相应的submerkleroot哈希值；
7、步骤s5、在一个分片中，leader节点将该分片中所有的submerkleroot哈希值打包，形成最终的merkle根哈希，根据多个分片的merkle根哈希生成多个新区块；
8、步骤s6、通过信誉机制选择可信路径，通过核心节点将多个新区块发布至整个区块链网络。
9、进一步的，在步骤s1中，系统使用rsa算法生成私钥sk和公钥pk；采用n/(3f+1)个分片进行配置，其中n代表区块链网络中的节点总数，f表示故障的或者是潜在的恶意节点数量。
10、进一步的，生成私钥sk和公钥pk时，先选择两个不同的大素数，记为p和q，选择公钥pk，使得1<pk<(p-1)×(q-1)且pk与(p-1)×(q-1)互质，最后计算私钥sk：pk≡e-1{mod[(p-1)×(q-1)]}。
11、进一步的，步骤s2中，每个节点运行dpos算法，使用私钥sk和交易数据作为输入以获得一个结果值v，根据结果值v定义当前节点为竞争节点、main节点或sub节点。
12、进一步的，步骤s3中，节点接收到全部用户交易或达到最大等待时间tw后，进入委员会节点选举阶段；选举标准基于节点的信誉评分，其中信誉评分为局部信誉rl和全局信誉rg，局部信誉rl为每个节点的评分，全局信誉rg为当前分片的评分，通过局部信誉rl的加权平均值计算全局信誉rg；在每个分片中，每个节点由局部信誉rl评分排序在前的多个节点组成委员会，得到委员会节点；在每个分片中，所有竞争节点参与竞争验证过程，竞争节点中，局部信誉rl评分最高的竞争节点当选为本轮的leader节点；在所有分片中，全局信誉rg评分最高的分片中的leader节点作为核心节点。
13、进一步的，交易包含交易发起者、接收者、账户财产信息的交易数据。
14、进一步的，在步骤s4中，通过leader节点的账户地址a对区块链网络中的交易集合t进行筛选，得到leader节点所在分片的交易子集合ta，随后采用委员会节点参与处理交易，将交易子集合ta分配给当前分片中各个委员会节点并对交易子集合ta中的交易信息进行处理，生成相应的submerkleroot哈希值。
15、进一步的，在步骤s5中，每个分片验证通过的交易被用于计算该分片的submerkleroot哈希值，包含本分片内的交易信息，每个节点生成一个submerkleroot哈希值，之后，main节点使用私钥sk进行签名，保障错误merkle根哈希签名不会影响其他诚实的main节点的submerkleroot哈希值，确认身份后将其传输至leader节点，leader节点将所有的submerkleroot哈希值打包，生成一个新区块。
16、进一步的，在步骤s6中，新区块首先在分片内传播，分片内进行节点验证并接受该新区块，每个分片由一个leader节点进行有效管理，多个leader节点之间分享网络拓扑信息，形成整个网络的全局视图，全局视图用于进行跨片路由，计算可信路径，用于新区块在多个分片之间的安全传播，并发布至整个区块链网络。
17、进一步的，在步骤s6中，待发布结束后，判断轮次epoch是否结束，没有结束则跳转至步骤s2继续执行。
18、本专利技术的有益效果：
19、通过混合分片方法进行分片，通过选举随机可信委员会来主导后续的分片阶段，随后，在区块传播阶段引入基于信誉的区块链分片安全路由机制，基于存储在可信区块链中的分片节点的状态和行为数据，计算并应用节点信誉来寻找可靠的区块传播路径，有效确保分片区块链的安全性。
20、在网络中存在恶意节点的情况下，本专利技术的bodh通过信誉机制能够快速准确地识别诚实节点和恶意节点，从而降低区块链被攻击的风险。并在复杂的真实网络环境中，相较于其他分片方案，能够实现更高的交易吞吐量。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，在步骤S1中，系统使用RSA算法生成私钥sk和公钥pk；采用n/(3f+1)个分片进行配置，其中n代表区块链网络中的节点总数，f表示故障的或者是潜在的恶意节点数量。
3.如权利要求2所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，生成私钥sk和公钥pk时，先选择两个不同的大素数，记为p和q，选择公钥pk，使得1<pk<(p-1)×(q-1)且pk与(p-1)×(q-1)互质，最后计算私钥sk：pk≡e-1{mod[(p-1)×(q-1)]}。
4.如权利要求1所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，步骤S2中，每个节点运行DPOS算法，使用私钥sk和交易数据作为输入以获得一个结果值v，根据结果值v定义当前节点为竞争节点、main节点或sub节点。
5.如权利要求2所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，步骤S3中，节点
6.如权利要求5所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，交易包含交易发起者、接收者、账户财产信息的交易数据。
7.如权利要求2所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，在步骤S4中，通过leader节点的账户地址A对区块链网络中的交易集合T进行筛选，得到leader节点所在分片的交易子集合TA，随后采用委员会节点参与处理交易，将交易子集合TA分配给当前分片中各个委员会节点并对交易子集合TA中的交易信息进行处理，生成相应的subMerkleRoot哈希值。
8.如权利要求7所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，在步骤S5中，每个分片验证通过的交易被用于计算该分片的subMerkleRoot哈希值，包含本分片内的交易信息，每个节点生成一个subMerkleRoot哈希值，之后，main节点使用私钥sk进行签名，保障错误Merkle根哈希签名不会影响其他诚实的main节点的subMerkleRoot哈希值，确认身份后将其传输至leader节点，leader节点将所有的subMerkleRoot哈希值打包，生成一个新区块。
9.如权利要求1所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，在步骤S6中，新区块首先在分片内传播，分片内进行节点验证并接受该新区块，每个分片由一个leader节点进行有效管理，多个leader节点之间分享网络拓扑信息，形成整个网络的全局视图，全局视图用于进行跨片路由，计算可信路径，用于新区块在多个分片之间的安全传播，并发布至整个区块链网络。
10.如权利要求1所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，在步骤S6中，待发布结束后，判断轮次epoch是否结束，没有结束则跳转至步骤S2继续执行。
...【技术特征摘要】
1.一种基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，在步骤s1中，系统使用rsa算法生成私钥sk和公钥pk；采用n/(3f+1)个分片进行配置，其中n代表区块链网络中的节点总数，f表示故障的或者是潜在的恶意节点数量。
3.如权利要求2所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，生成私钥sk和公钥pk时，先选择两个不同的大素数，记为p和q，选择公钥pk，使得1<pk<(p-1)×(q-1)且pk与(p-1)×(q-1)互质，最后计算私钥sk：pk≡e-1{mod[(p-1)×(q-1)]}。
4.如权利要求1所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，步骤s2中，每个节点运行dpos算法，使用私钥sk和交易数据作为输入以获得一个结果值v，根据结果值v定义当前节点为竞争节点、main节点或sub节点。
5.如权利要求2所述的基于动态混合分片机制的区块链系统优化方法，其特征在于，步骤s3中，节点接收到全部用户交易或达到最大等待时间tw后，进入委员会节点选举阶段；选举标准基于节点的信誉评分，其中信誉评分为局部信誉rl和全局信誉rg，局部信誉rl为每个节点的评分，全局信誉rg为当前分片的评分，通过局部信誉rl的加权平均值计算全局信誉rg；在每个分片中，每个节点由局部信誉rl评分排序在前的多个节点组成委员会，得到委员会节点；在每个分片中，所有竞争节点参与竞争验证过程，竞争节点中，局部信誉rl评分最高的竞争节点当选为本轮的leader节点；在所有分片中，全局信誉rg评分最高的分片中的leader节点作为核心节点。
6.如权利要求5所述...
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