一种抽签方法、共识方法、设备和存储介质与流程

本发明涉及区块链技术领域，涉及一种抽签方法、共识方法、设备和存储介质。

背景技术

现有的区块链网络中，由于节点数量大，导致每个区块只能打包较少的交易信息。为了提高区块链网络每秒打包交易数量的性能，现有的解决方法是，挑选出固定的若干个拥有较强公信力的超级节点组成共识委员会。超级节点作为共识委员会成员，对交易信息进行共识，生成区块等操作。由于超级节点是固定不变的，理论上来说，谁也没有办法保证超级节点不会为了利益进行合谋，损害其它节点的利益。

综上所述，当前需要提供一种可以成功杜绝共识委员会成员进行合谋而损害其它节点利益的方法。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的一种抽签方法。

第一方面，本发明提供一种抽签方法，包括：

冻结一定数量的资产，以获取与资产相应数量的第一随机数的资格；

当成为当前区块的记账节点时，根据前n个区块的记账节点所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点所持有的若干第二随机数生成种子信息，其中，n为正整数，一个记账节点生成一个区块，节点获取与资产相应数量的第一随机数的资格后产生n+1个第二随机数，并将所持有的n+1个第二随机数的哈希值广播到区块链网络，并在被选为记账节点后，按照预配置的规则广播所持有的第二随机数；

根据种子信息生成第一随机数；

根据所持有的第一随机数和预配置的难度值判断当前节点是否被选取为共识委员会成员；

广播所持有的第一随机数，并接收其它节点广播的第一随机数，将所持有的第一随机数与其它节点广播的第一随机数排序后，根据预配置的规则将排序结果中各第一随机数对应的共识委员会成员划分为记账节点和共识节点。

第二方面，本发明还提供一种共识方法，包括：

使用bft共识算法进行两阶段投票操作后生成区块。

第三方面，本发明还提供一种设备，包括一个或多个处理器和存储器，其中存储器包含可由该一个或多个处理器执行的指令以使得该一个或多个处理器执行根据本发明各实施例提供的抽签方法和共识方法。

第四方面，本发明还提供一种存储有计算机程序的存储介质，该计算机程序使计算机执行根据本发明各实施例提供的抽签方法和共识方法。

本发明的有益成果为：

本发明设计了一种抽签方法，首先冻结一定数量的资产，以获取与资产相应数量的第一随机数的资格；其次，当成为当前区块的记账节点时，根据前n个区块的记账节点所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点所持有的若干第二随机数生成种子信息，其中，n为正整数，一个记账节点生成一个区块，节点获取与资产相应数量的第一随机数的资格后产生n+1个第二随机数，并将所持有的n+1个第二随机数的哈希值广播到区块链网络，并在被选为记账节点后，按照预配置的规则广播所持有的第二随机数；再根据种子信息生成第一随机数；再根据所持有的第一随机数和预配置的难度值判断当前节点是否被选取为共识委员会成员；最后，广播所持有的第一随机数，并接收其它节点广播的第一随机数，将所持有的第一随机数与其它节点广播的第一随机数排序后，根据预配置的规则将排序结果中各第一随机数对应的共识委员会成员划分为记账节点和共识节点的方法，使得每一轮共识时，共识委员会成员都是由不同的节点组成的，解决了共识委员会成员为了获取利益进行合谋而损害其它节点利益的问题。

本发明设计了一种可以执行上述抽签方法的共识方法，使用bft共识算法进行两阶段投票操作后生成区块，提高了区块链网络每秒打包交易数量的性能。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例提供的一种抽签方法的流程图。

图2为图1所示的一种优选实施方式中步骤s13的场景示意图。

图3为图1所示的一种优选实施方式中步骤s13的流程图。

图4为图1所示的一种优选实施方式中步骤s15的流程图。

图5为图1所示的一种优选实施方式的流程图。

图6为本发明一实施例提供的一种共识方法的流程图。

图7为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方法

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明一实施例提供的一种抽签方法的流程图。如图1所示，在本实施例中，本发明提供一种抽签方法，包括：

s11：冻结一定数量的资产，以获取与资产相应数量的第一随机数的资格；

s13：当成为当前区块的记账节点时，根据前n个区块的记账节点所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点所持有的若干第二随机数生成种子信息，其中，n为正整数，一个记账节点生成一个区块，节点获取与资产相应数量的第一随机数的资格后产生n+1个第二随机数，并将所持有的n+1个第二随机数的哈希值广播到区块链网络，并在被选为记账节点后，按照预配置的规则广播所持有的第二随机数；

s15：根据种子信息生成第一随机数；

s17：根据所持有的第一随机数和预配置的难度值判断当前节点是否被选取为共识委员会成员；

s19：广播所持有的第一随机数，并接收其它节点广播的第一随机数，将所持有的第一随机数与其它节点广播的第一随机数排序后，根据预配置的规则将排序结果中各第一随机数对应的共识委员会成员划分为记账节点和共识节点。

具体的，在本实施例中，假设资产为资产代币，每冻结10000个资产代币可以获取获得1个第一随机数的资格；假设节点e有10000个资产代币，节点e所持有的第一随机数小于预配置的难度值；节点获取1个第一随机数的资格后产生n+1个第二随机数，并将所持有的n+1个第二随机数对应的第二随机数的哈希值广播到区块链网络，并在被选为记账节点后，按照预配置的规则广播所持有的第二随机数，其中，n为正整数；节点a、节点b、节点c、节点d都各自有10000个资产代币，各自获取获得1个随机数的资格；节点a为区块高度为h的区块的记账节点，节点b为区块高度为h+1的区块的记账节点，节点c为区块高度为h+2的区块的记账节点，节点d为区块高度为h+3的区块的记账节点，节点e为区块高度为h+4的区块的记账节点。

假设n为4，节点a获取1个第一随机数的资格后产生5个第二随机数，分别为a1，a2，a3，a4，a5，并将这5个第二随机数对应的第二随机数哈希值hash(a1)、hash(a2)、hash(a3)、hash(a4)、hash(a5)广播到区块链网络；节点b获取1个第一随机数的资格后产生5个第二随机数，分别为b1，b2，b3，b4，b5，并将这5个第二随机数对应的第二随机数哈希值hash(b1)、hash(b2)、hash(b3)、hash(b4)、hash(b5)广播到区块链网络；节点c获取1个第一随机数的资格后产生5个第二随机数，分别为c1，c2，c3，c4，c5，并将这5个第二随机数对应的第二随机数哈希值hash(c1)、hash(c2)、hash(c3)、hash(c4)、hash(c5)广播到区块链网络；节点d获取1个第一随机数的资格后产生5个第二随机数，分别为d1，d2，d3，d4，d5，并将这5个第二随机数对应的第二随机数哈希值hash(d1)、hash(d2)、hash(d3)、hash(d4)、hash(d5)广播到区块链网络；节点e获取1个第一随机数的资格后产生5个第二随机数，分别为e1，e2，e3，e4，e5，并将这5个第二随机数对应的第二随机数哈希值hash(e1)、hash(e2)、hash(e3)、hash(e4)、hash(e5)广播到区块链网络。

在步骤s11中，节点e冻结10000个资产代币，节点f获取获得1个随机数的资格；

在步骤s13中，节点e根据前4个区块的记账节点所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点所持有的若干第二随机数生成种子信息；

在步骤s15中，节点e根据种子信息生成第一随机数；

在步骤s17中，节点e根据所持有的第一随机数和预配置的难度值判断当前节点是否被选取为共识委员会成员；由于节点e的所持有的第一随机数小于预配置的难度值，因此节点e被选取为共识委员会成员。

在步骤s19中，节点e广播所持有的第一随机数，并接收其它节点广播的第一随机数，将所持有的第一随机数与其它节点广播的第一随机数排序后，根据预配置的规则将排序结果中各第一随机数对应的共识委员会成员划分为记账节点和共识节点。

图2为图1所示的一种优选实施方式中步骤s13的场景示意图。如图2所示，在一优选实施例中，区块高度为h的区块的记账节点为节点a，区块高度为h+1的区块的记账节点为节点b，区块高度为h+2的区块的记账节点为节点c，区块高度为h+3的区块的记账节点为节点d；当前区块高度为h+4，区块高度为h+4的区块的记账节点为节点e；节点e根据前4个区块的记账节点，即节点a、节点b、节点c、节点d所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点，即节点e所持有的若干第二随机数生成种子信息。

图3为图1所示的一种优选实施方式中步骤s13的流程图。如图3所示，在一优选实施例中，步骤s13包括：

s131：从前n个区块的各记账节点所持有的第二随机数中各获取1个第二随机数；

s133：从当前记账节点所持有的若干第二随机数中获取1个第二随机数；

s135：将所获取的n+1个第二随机数组合运算后进行哈希运算，得到种子信息。

具体的，以图2所示的应用场景为例，假设当前的区块高度为h+4，节点e为区块高度为h+4的区块的记账节点。

在步骤s131中，从节点a、节点b、节点c、节点d所持有的第二随机数中各获取1个第二随机数，例如，取a5、b4、c3、d2四个第二随机数；

在步骤s133中，从节点e所持有的若干第二随机数中获取1个第二随机数，例如，取e1；

在步骤s135中，将获取的a5、b4、c3、d2、e1组合运算后进行哈希运算，得到种子信息seed，seed＝sha256(a5+b4+c3+d2+e1)。

需要说明的是，在当前实施例中，哈希运算使用的是sha256()算法，种子信息的获取方法为：首先从节点a、节点b、节点c、节点d所持有的第二随机数中各获取1个第二随机数，例如，取a5、b4、c3、d2，其次从节点e所持有的若干第二随机数中获取1个第二随机数，例如取e1，最后将获取的a5、b4、c3、d2、e1组合运算后进行哈希运算，得到种子信息seed，在更多实施例中，哈希运算可以是md5、sha1、sha2或其它计算哈希值的算法；种子信息的获取方法可以是：首先从前n个区块的各记账节点所持有的第二随机数中各获取若干个第二随机数，例如a5、b2、c1、c3、d2，其次从当前记账节点所持有的若干第二随机数中获取若干个第二随机数，例如，取e3、e4，最后将所获取的n+1个第二随机数组合运算后进行哈希运算，得到种子信息，均可实现相同的技术效果。

在一优选实施例中，被选为记账节点后，按照预配置的规则广播所持有的第二随机数的步骤包括：

节点当成为当前区块的记账节点时向区块链网络广播所持有的第一第二随机数；；

在当前区块的下一个区块高度时，广播所持有的第二第二随机数；

在当前区块的下两个区块高度时，广播所持有的第三第二随机数；

重复上述步骤，直至在当前区块的下n个区块高度时，广播所持有的第n+1第二随机数；

具体的，以图2所示的应用场景为例，n为4，同时以节点a为例，节点a为区块高度为h的区块的记账节点；

在区块高度为h时，节点a被选为记账节点，节点a向区块链网络广播所持有的第一第二随机数a5；

在区块高度为h+1时，节点a向区块链网络广播所持有的第二第二随机数a4；

在区块高度为h+2时，节点a向区块链网络广播所持有的第三第二随机数a3；

在区块高度为h+3时，节点a向区块链网络广播所持有的第四第二随机数a2；

在区块高度为h+4时，节点a向区块链网络广播所持有的第五第二随机数a1。

共识委员会成员可以通过比对区块链网络中节点a广播的第二随机数与节点a一开始广播的第二随机数对应的哈希值，判断节点a广播的第二随机数的正确性。

图4为图2所示的一种优选实施方式中步骤s15的流程图。如图4所示，在一优选实施例中，步骤s15包括：

s151：对种子信息和当前节点的公钥进行哈希运算，得到第一哈希值；

s153：通过当前节点的私钥对第一哈希值进行签名，生成签名信息；

s155：对签名信息进行哈希运算，得到第一随机数。

具体的，在步骤s151中，节点e对种子信息seed和节点e的公钥pub(e)进行哈希运算，得到第一哈希值，hash1＝sha256(head(h-1)+pub(e))；

在步骤s153中，节点e通过节点e的私钥priv(e)对第一哈希值hash1进行签名，生成签名信息，sign＝sign(priv(e),hash1)；

在步骤s137中，节点e对签名信息sign进行哈希运算，得到第一随机数，r＝sha256(sign)。

随机数的生成具有随机性和可验证性，既不能被预测也不能被造假。需要说明的是，在当前实施例中，哈希运算使用的是sha256()算法，上一个区块的公开信息为上一个区块的区块头信息；在更多实施例中，哈希运算可以是md5、sha1、sha2或其它计算哈希值的算法，上一个区块的公开信息可以是上一个区块的梅克尔根或其它公开信息，均可实现相同的技术效果。

在一优选实施例中，比对当前节点所持有的随机数和预配置的难度值的大小判断当前节点是否被选取为共识委员会成员，若当前节点所持有的随机数小于预配置的难度值，则当前节点被选取为共识委员会成员。

在一优选实施例中，广播当前节点所持有的第一随机数，并接收其它节点广播的第一随机数，将当前节点所持有的第一随机数与其它节点广播的第一随机数排序后，根据预配置的规则将排序结果中各第一随机数对应的共识委员会成员划分为记账节点和共识节点包括：

将当前节点所持有的第一随机数与接收其它节点广播的第一随机数进行排序操作；

选取数值最小的第一随机数所对应的节点为当前区块的记账节点，除去记账节点外的共识委员会成员为当前区块的共识节点。

图5为图1所示的一种优选实施方式的流程图。如图5所示，在一优选实施例中，根据种子信息生成第一随机数，包括：

设置超时时长；

当成为当前区块的记账节点时，根据前n个区块的记账节点所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点所持有的若干第二随机数生成种子信息，

根据种子信息生成第一随机数；

根据所持有的第一随机数和预配置的难度值判断当前节点是否被选取为共识委员会成员；

在超时时长内，根据共识委员会成员数和预配置的共识委员会成员数的阈值判断共识委员会成员数是否形成完整的共识委员会，若否，则不形成所述共识委员会，不划分记账节点和共识节点。

具体的，以图2所示的应用场景为例，设置超时时长为15s，设定参与共识的共识委员会成员共有33个，在超时时长内，共识委员会成员未到达33个，未形成共识委员会。

在步骤s21中，设置超时时长，超时时长为15s；

在步骤s23中，节点e根据前n个区块的记账节点所持有的若干第二随机数及当前区块的记账节点所持有的若干第二随机数生成种子信息；

在步骤s25中，节点e根据种子信息生成第一随机数；

在步骤s27中，节点e根据所持有的第一随机数和预配置的难度值判断当前节点是否被选取为共识委员会成员，由于节点e的随机数小于预配置的难度值，因此节点e被选取为共识委员会成员；

在步骤s29中，节点e在超时时长内，根据共识委员会成员数和预配置的共识委员会成员数的阈值判断共识委员会成员数是否形成完整的共识委员会，由于在15s内，共识委员会成员未到达33个，未形成共识委员会，不划分记账节点和共识节点。

在一优选实施例中，上一个区块高度未形成所述共识委员会时，区块链网络在当前区块高度调整预配置的难度值，包括：

在当前区块高度时调整预配置的难度值，以供在超时时长内，有足够的节点被选取为共识委员会成员；

在超时时长内形成完整的共识委员会。

具体的，设定参与共识的共识委员会成员共有33个。假设上一个区块高度为h+5，且在15s内，只有30个节点所持有的随机数小于预配置的难度值，未形成共识委员会。在区块高度为h+6时，区块链网络调整预配置的难度值，使得在15s内，有大于或等于33个节点被选取为共识委员会成员，从而形成完整的共识委员会。

在本实施例中，假设通过改变难度系数的值来调整预配置的难度值。假设预配置的难度值d与难度系数c的关系为：d＝33*c；由于上一个区块高度为h+5，且在15s内，只有30个节点所持有的随机数小于预配置的难度值，未形成共识委员会，因此在区块高度为h+6时，应增大难度系数c，从而增大难度值d；预配置的难度值d的数值越高，节点越容易满足所持有的随机数r小于预配置的难度值d的条件，在超时时长15s内，有足够的节点被选取为共识委员会成员，从而使区块高度为h+6的区块可以形成完整的共识委员会。需要说明的是，在更多实施例中，可以通过加法、乘法等其它算法改变预配置的难度值，均可实现相同的技术效果。

图6为本发明一实施例提供的一种共识方法的流程图。如图6所示，在本实施例中，本发明提供一种共识方法，包括：

s31：使用bft共识算法进行两阶段投票操作后生成区块。

在一优选实施例中，当记账节点生成正确的区块时，记账节点将获取一定数额的资产作为奖励。

在一优选实施例中，当共识节点对记账节点生成区块做出两阶段正确的投票操作后，共识节点将获取一定数额的资产作为奖励。

图7为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。

如图7所示，作为另一方面，本申请还提供了一种设备700，包括一个或多个中央处理单元(cpu)701，其可以根据存储在只读存储器(rom)702中的程序或者从存储部分708加载到随机访问存储器(ram)703中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram703中，还存储有设备800操作所需的各种程序和数据。cpu701、rom702以及ram703通过总线704彼此相连。输入/输出(i/o)接口705也连接至总线704。

以下部件连接至i/o接口705：包括键盘、鼠标等的输入部分706；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分707；包括硬盘等的存储部分708；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分709。通信部分709经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器710也根据需要连接至i/o接口705。可拆卸介质711，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器710上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分708。

特别地，根据本公开的实施例，上述任一实施例描述的股权证明共识方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行抽签方法和共识方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分709从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质711被安装。

作为又一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的抽签方法和共识方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。