一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統及方法，包括步驟一，生成交易節點單元；步驟二，生成節點之間的依賴關系；步驟三，生成Dag數據結構；步驟四，確定區塊鏈投票區塊和跟隨節點；步驟五，達成DPoS共識；該發明專利技術，結合了區塊鏈賬本與有向無環圖，系統中一部分的節點為區塊鏈節點，另一部分的節點為DAG節點，基于Iota賬本Dag結構和Dpos的組合共識算法；解決DAG結構中在產生分片的無序單元之間的雙重支付、數據篡改，因發現不及時可能導致的大量交易最終無效的問題；DPoS共識算法使得區塊鏈網絡保留了一些中心化系統的關鍵優勢，同時又能保證一定的去中心化，系統通過公平選舉，使每個人都有可能成為代表絕大多數用戶的委托人。

【技術實現步驟摘要】
一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統及方法
本專利技術涉及賬本優化系統
，具體為一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統及方法。
技術介紹
IOTA是一種新型的分布是賬本，使用的是有向非循環圖(DAG)，即Tangle(纏結)網絡代替了區塊鏈。對于區塊鏈技術的工作模式，許多交易被打包捆綁在每個區塊之后，由礦工來確認交易的有效性，而IOTA賬本通過使用纏結網絡，每增加一個交易，需要隨機找到其他兩個沒有確認的交易，驗證其有效性，隨后把增加的交易指向這兩筆交易，并發送到網絡由后來的交易檢查和確認。IOTA的架構在本質上是分布在一個沒有區塊鏈可以對應的層面上，在它的網絡架構中，交易的發起人也同時是交易的驗證人，IOTA的設計沒有基于現有的區塊鏈技術，而是對區塊鏈生態系統做出了自己的拓展。但是，IOTA采用的DAG模式本質上是一種異步通訊，所帶來最大的問題在于一致性不可控，即交易時長不可控，因為DAG所面對的是數以億計的海量小型設備節點，與全球萬級別的賬本節點所需要的通訊確認時長要高出很多。另外，DAG雖然可以有效使用大量節點閑置網絡資源，但是帶來的負面影響則是每個節點的網絡通訊量暴增，因此對于整體網絡吞吐量并不一定會得到大幅度提升。從數據結構體系來看，DAG模式是一種典型的謠言傳播算法，本質為異步通訊。異步通訊所帶來最大的問題在于一致性不可控。就好像微服務架構中最讓開發者頭痛的在于各個微服務之間一致性與先后順序控制的邏輯，遠比傳統開發模式復雜許多。在DAG模型中所帶來最大的問題在于交易確認時間完全未知。當然，某種程度上同樣可以認為在鏈式模型中，一個區塊被超過2/3以上節點數接受才算全網最終確認，因此最終確認時間同樣無法準確判斷，但是IOTA的DAG所面對的是數以億計的海量小型設備節點，與全球萬級別的賬本節點所需要的通訊確認時長要高出很多。另一個DAG一直宣稱的利用全部節點帶寬所帶來的優勢，實際上會被網絡中成幾何級數增長的通訊量所迅速湮滅。鏈式結構中僅僅賬本節點記賬，大量的錢包節點僅僅向一個賬本節點通訊即可，因此全網絡賬本節點的數量遠遠小于錢包節點。在這種情況下，所有的數據同步均在賬本節點之間完成，假設網絡中有M個賬本節點，每一條記錄在網絡中傳輸的次數為M+1(即錢包向一個賬本發送數據，同時賬本節點將數據轉發給其他賬本節點)。而對比DAG結構，在全網存在N個設備節點時(N成千上萬倍大于M)，每一個消息都需要在設備間進行點對點通訊，因此對于任何消息的發送，網絡中都會存在N^2次數據發送(每一個節點都嘗試將信息發送給其他鄰居節點)。及時進行優化，每個節點有針對性地發送給相鄰的K個節點，那么其網絡信息傳播速度同樣為K*N，當N取值極大時對整體網絡壓力極為夸張。同時，DAG很難作為嚴格的支付結算手段應用于高速響應的物聯網設備遠程調用。一般來說，服務提供者希望能夠在提供服務之前收取一部分甚至全部費用，或在服務提供后能夠最短時間內得到支付。而以DAG作為結算手段，會造成支付時間完全不可控，而在IOTA給出的實現原理中更沒有對極端情況作出設計，導致一些權重較低的交易長時間甚至永久無法被其他節點審批。對于簡單設備之間的調用命令尚可，但是如果調用命令較為復雜，甚至需要傳輸一段較長的指令代碼，其通訊原理必須使用P2P直連，否則如果所有信息以DAG轉發的形式傳輸會造成嚴重網絡風暴。共識算法的性能直接影響著分布式系統的性能，例如安全性、魯棒性、共識成本和效率等。如何在兼顧安全性和魯棒性的基礎上提高效率是一個需要持續討論和研究的重點。目前關于區塊鏈共識的各種研究也在根據具體應用場景做出多方面的改進，除了技術方案的改進之外，還需要結合經濟和社會等因素尋找更加有針對性、更加完善的解決方案。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統及方法，以解決上述
技術介紹
中提出的問題。為了解決上述技術問題，本專利技術提供如下技術方案：一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統，包括DAG節點和區塊鏈節點，所述DAG節點使用有向無環圖數據結構，所述區塊鏈節點通過DPoS達成共識，所述DAG節點和區塊鏈節點分工有序且數據保持同步，所述優化系統依托于區塊鏈，且區塊鏈結構包含一張被稱為區塊的列表，所述區塊包括區塊頭和區塊體，所述區塊頭包含時間戳、隨機數、Merkle根節點、版本號以及一個與前一區塊的鏈接，所述區塊體包括交易數據和見證人簽名；一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統的方法，包括步驟一，生成交易節點單元；步驟二，生成節點之間的依賴關系；步驟三，生成Dag數據結構；步驟四，確定區塊鏈投票區塊和跟隨節點；步驟五，達成DPoS共識；其中在上述步驟一中，每當交易信息產生時，需要向數據庫中添加數據，通過調用數據庫中的存儲的節點信息，創建一個新的存儲單元并將其廣播給他的對等節點，新交易產生時所生成的存儲單元主要包括以下幾部分：①存儲的交易數據，即一個單元可以包括多個數據包，有許多不同類型的交易信息，且各有自己的結構；②一個或多個用戶的簽名及用戶的地址標識；③由哈希值標識的一個或多個先前的關聯節點單元；其中在上述步驟二中，通過引用父單元，即新增交易單元的內容取決于父母單元哈希值的信息，且每個交易單元最終包括初始單元，以此生成穩定的節點之間的依賴關系；其中在上述步驟三中，生成Dag數據結構包括以下步驟：①對每個交易信息關聯關系生成并更新Dag結構，并通過DAG節點接收交易請求，對交易的合法性進行驗證；②沿著父子鏈索引，當同一單元被多個后來的單元引用時，將觀察到許多分叉，并且當同一單元引用多個較早單元時，許多單元逐漸融合，生成最終的Dag結構；其中在上述步驟四中，由于區塊鏈的結構特性，在不同的區域存在若干的投票節點，每個投票節點所覆蓋的范圍根據區塊鏈的量級進行劃分，該投票節點和普通節點的性質是一樣的，只是作為一個信息匯集的介質，用于對該投票節點范圍內所有關聯節點的主體投票信息進行統計并篩選出得票最高的見證人，所有在該投票節點范圍內的其他區塊鏈網絡的主體即為跟隨節點；其中在上述步驟五中，區塊鏈部分采用見證人機制解決中心化問題，由區塊鏈網絡的主體投票產生的多個見證人對區塊進行簽名達成DPoS共識。根據上述技術方案，所述區塊的列表設置有持續增長并且排列整齊的記錄。根據上述技術方案，所述見證人由使用區塊鏈網絡的主體投票產生的，且通過采用DPoS共識算法產生的若干(單數)區塊，執行交易確認。根據上述技術方案，所述步驟二中，引用父單元時不包括父單元的全部內容。根據上述技術方案，所述步驟三中，各個交易信息所在的節點單元之間是有一定的關聯關系的，每個交易信息節點單元是建立并不局限于連續塊之間的單引用關系，每個節點單元可能會有更多的父母單元和更多的子單元。根據上述技術方案，所述步驟四中，每個被簽名的區塊都有先前區塊被可信任節點簽名的證明。與現有技術相比，本專利技術所達到的有益效果是：本文檔來自技高網...

【技術保護點】
1.一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統，包括DAG節點和區塊鏈節點，其特征在于：所述DAG節點使用有向無環圖數據結構，所述區塊鏈節點通過DPoS達成共識，所述DAG節點和區塊鏈節點分工有序且數據保持同步，所述優化系統依托于區塊鏈，且區塊鏈結構包含一張被稱為區塊的列表，所述區塊包括區塊頭和區塊體，所述區塊頭包含時間戳、隨機數、Merkle根節點、版本號以及一個與前一區塊的鏈接，所述區塊體包括交易數據和見證人簽名。/n

【技術特征摘要】
1.一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統，包括DAG節點和區塊鏈節點，其特征在于：所述DAG節點使用有向無環圖數據結構，所述區塊鏈節點通過DPoS達成共識，所述DAG節點和區塊鏈節點分工有序且數據保持同步，所述優化系統依托于區塊鏈，且區塊鏈結構包含一張被稱為區塊的列表，所述區塊包括區塊頭和區塊體，所述區塊頭包含時間戳、隨機數、Merkle根節點、版本號以及一個與前一區塊的鏈接，所述區塊體包括交易數據和見證人簽名。


2.一種基于DPoS共識算法的Iota賬本優化系統的方法，包括步驟一，生成交易節點單元；步驟二，生成節點之間的依賴關系；步驟三，生成Dag數據結構；步驟四，確定區塊鏈投票區塊和跟隨節點；步驟五，達成DPoS共識；其特征在于：
其中在上述步驟一中，每當交易信息產生時，需要向數據庫中添加數據，通過調用數據庫中的存儲的節點信息，創建一個新的存儲單元并將其廣播給他的對等節點，新交易產生時所生成的存儲單元主要包括以下幾部分：
①存儲的交易數據，即一個單元可以包括多個數據包，有許多不同類型的交易信息，且各有自己的結構；
②一個或多個用戶的簽名及用戶的地址標識；
③由哈希值標識的一個或多個先前的關聯節點單元；
其中在上述步驟二中，通過引用父單元，即新增交易單元的內容取決于父母單元哈希值的信息，且每個交易單元最終包括初始單元，以此生成穩定的節點之間的依賴關系；
其中在上述步驟三中，生成Dag數據結構包括以下步驟：
①對每個交易信息關聯關系生成并更新Dag結構，并通過DAG節點接收交易請求，對交易的合法性進行驗證；
②沿著父子鏈索引，當同一單元被多個后來的單元引用時，將觀察到許多分叉，
并且當同一單元引用多個較早單元時...

【專利技術屬性】
技術研發人員：譚宜勇，
申請(專利權)人：常州一仙智能科技有限公司，
類型：發明
國別省市：江蘇;32