基于斐波那契分组的重要性证明共识算法

权益证明共识算法(PoS)虽然有不需要花费算力的优势,但由于权益越高的节点获得记账权的可能性越大,会造成记账节点具有很强的确定性且容易富者愈富,一旦权益最高的节点无法正常记账出块,其余节点仍要重新竞争记账权,存在系统停滞问题。针对这两个缺陷,特提出基于斐波那契分组的重要性证明共识机制(FPoI)。首先,引入重要性评估方案,依据节点活跃度、交易量、寻找随机数的时间和信誉值计算每轮中节点的重要性分数iValue;其次,为信誉值设置记账最低阈值,防止信誉值过低但重要性仍高的节点恶意记账;最后,按重要性得分高低排名,分数最高节点无法正常记账时,采用斐波那契数列将分数相近的节点分成一组,组内借鉴DPoS思想进行投票并按排名充当备选节点,每完成一个区块创建后都将重要性归零但保留信誉值。实验搭建一个拥有100个节点的FPoI共识机制的区块链,实验结果表明区块链系统平均出块时间稳定10s左右,当恶意节点占比由30%增加到70%时,成功记账的概率由0.25减少到0.06左右,减少了联盟作恶。

基于动态分组的重要性共识优化算法

权益证明共识算法(PoS)虽然具有不需要花费算力的优势,然而由于权益越高的节点获得记账权的可能性越大,因此记账节点具有很强的确定性且容易富者愈富,一旦权益最高的节点无法正常记账出块,其余节点仍要重新竞争记账权,此时系统停滞的概率急剧增大。针对这两个缺陷,提出了一种基于动态分组的重要性共识优化算法(DPoI)。首先,算法引入重要性评估方案,依据节点活跃度、交易占比、寻找随机数的时间和信誉度计算每轮中节点的重要性分数iValue;然后,利用斐波那契数列将iValue相近的节点动态分组,组内借鉴DPoS投票策略排名充当备选节点,形成灾备方案,从而有效避免系统停滞;最后,设计了二进制指数退避算法来快速剔除系统中的恶意节点,从而有效增强了区块链系统的安全性和稳定性。实验结果表明,DPoI出块的速度约为PoI的6倍,大大加快了出块速度。当恶意节点占比达到70%时,二进制指数退避算法仍能有效剔除恶意节点,系统的可靠性得到了充分保障。