申请/专利权人：北京理工大学长三角研究院(嘉兴);北京理工大学

申请日：2023-12-11

公开（公告）日：2024-05-24

公开（公告）号：CN118070068A

主分类号：G06F18/22

分类号：G06F18/22;G06F21/62;G06F21/64

优先权：

专利状态码：在审-实质审查的生效

法律状态：2024.06.11#实质审查的生效;2024.05.24#公开

摘要：本发明涉及一种基于最小消耗时间的区块链委员会共识算法匹配技术，属于区块链跨链技术领域。本发明将由贪心算法得到的次优解转化为近似最优解。委员会共识算法匹配技术在委员会总能量消耗的约束下，对每个跨链交易分配最合适的共识算法，以达到总交易共识时间最小的目的。本发明根据委员会的安全性状态，匹配相应的共识算法，能够在保证共识一致性的情况下，压缩跨链共识时间，提高了中继链共识效率，节约了跨链交互成本。对于不同物联网区块链均可使用本发明实现跨链交互，降低了维护成本。

主权项：1.一种基于最小消耗时间的区块链委员会共识算法匹配技术，其特征在于：定义一组跨链交易集合Tr，委员会共识组包括两个特性：安全性和活性，安全性表示为S，活性为L；根据安全性-活性二分法，有2L+S100％，根据不同的L和S组合，计算出委员会共识组的最小规模SC：Pr2-k，Pr指坏事件发生的概率，k为安全系数；根据委员会安全性和活性所达到的不同程度，对委员会所采取的共识算法进行分类；当安全性0S≤30％时，为弱安全性共识；当30％S≤60％时，为一般安全性共识；当60％S≤90％时，为强安全性共识；当90％S100％时，为完全安全性共识；对于每个跨链交易Tr[i]，在不同共识类型下的时间消耗CT能量消耗CE不同，在能量约束CE_max下，使跨链交易集合的共识时间消耗CT最小，该问题称为最小时间消耗的交易共识策略分配问题，简称TCSAMT，其输入包括跨链交易集合Tr，不同共识类型下每个交易的时间消耗CT和能量消耗CE，总能量约束CE_max，总能量消耗为CE_total，总时间消耗为CT_total，输出为一组跨链交易共识算法匹配方案；共识算法包括以下四种类型：弱安全性共识：交易数量为Nweak，时间消耗集合为CT_weak，能量消耗集合为CE_weak；一般安全性共识：交易数量为Nnormal，时间消耗集合为CT_normal，能量消耗集合为CE_normal；强安全性共识：交易数量为Nstrong，时间消耗集合为CT_strong，能量消耗集合为CE_strong；完全安全性共识：交易数量为Ncomplete，时间消耗集合为CT_complete，能量消耗集合为CE_complete；跨链交易集合的总数目与采用各共识类型的交易数目的关系，如下式所示：NTr＝Nweak+Nnormal+Nstrong+Ncomplete10＜CE_total＜CE_max2 CT_min＝MinCT_total5 其中，t为腐败节点个数，n为中继链节点总数，FAIL表示在规模为SC的委员会中，腐败节点数量超过t个的概率；步骤1：根据安全性-活性二分法，计算委员会最小规模SC；步骤1.1：给定中继链节点总数为N，腐败节点数为t，委员会规模表示为SC；在安全性不断增强，活性不断降低的同时，计算坏事件发生的概率Pr，使其保证在安全范围内，即Pr2-k；步骤1.2：记录当安全性S分别达到30％、60％、90％的委员会规模，分别为SC1、SC2、SC3；步骤1.3：根据安全性S达到30％、60％、90％为分界点，形成四种安全性-活性的不同组合状态，并找到每种状态下的规模大小；步骤2：使用最优共识策略分配算法，为每种跨链交易分配共识类型；其中，输入包括所有交易的列表tr和最大能量约束Emax，输出最终的共识分配方案TSPlan，最终给不同的交易分配共识类型；具体地，步骤2包括以下步骤：步骤2.1：给定跨链交易集合为tr，集合中的第i个交易表示为tr[i]，0in，四种共识类型分别为C1、C2、C3、C4，tr[i]在四种共识类型下的时间消耗分别为T1[i]、T2[i]、T3[i]、T4[i]，能量消耗分别为E1[i]、E2[i]、E3[i]、E4[i]；步骤2.2：执行交易成本映射算法，构建不同共识模式下不同交易的时间和能量成本映射表，分别为T_table、E_table；步骤2.3：采用贪心算法获得初始共识模式分配方案ES；该方案以最小能量消耗为优先级，不考虑时间消耗；步骤2.4：使用步骤2.1生成的E_table和步骤2.3生成的初始共识方案ES作为输入，执行参考标准表生成算法；参考标准表生成算法的输出是一个能量标准化表ES′；步骤2.5：使用智能能量转换算法，通过智能切换操作，得到新的中间共识方案ES-plan；步骤2.6：使用步骤2.1中生成的T_table和步骤2.5中生成的新的中间共识计划ES-plan作为输入，再次执行参考标准表生成算法；算法的输出是一个时间标准化表TS；步骤2.7：执行智能时间转换算法，通过智能切换操作将次优解转化为近优解；步骤3：得到最终的共识分配方案TSPlan，计算最小消耗时间；参与四种共识类型的交易数量分别为Num1、Num2、Num3、Num4，计算总时间消耗为Ttotal。

全文数据：

权利要求：

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