基于贡献值证明共识机制的区块链系统设计与实现

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共识机制是区块链系统的核心,目前主流的共识机制主要包括PoW(Proof of Work,工作量证明)、PoS(Proof of Stake,权益证明)、DPoS(Delegated Proof of Stake,委托权益证明)等,但是这些共识机制具有其自身的限制,例如:PoW类共识机制需要消耗大量能源;PoS类共识机制中大部分代币在少数人手中,中心化严重;DPoS类共识机制中矿工的选取依赖于股权持有人,所以共识掌握在少数人手中。因此设计一个能源友好,去中心化程度更高并且更加安全高效的共识机制是一个十分值得研究的课题。针对以上问题,基于贡献值证明(Proof of Contribution,PoC)的共识机制采用选取委员会的方式,在委员会内部进行轮流出块,不需要进行计算,从而解决了PoW共识机制中能源消耗的问题;其次PoC共识机制提出基于智能合约贡献值的共识委员会选取方法,通过对智能合约转入的代币数量进行统计,选出排名前N的智能合约,由这些智能合约的部署者组成共识委员会,从而解决了DPoS共识机制选取委员会中心化的问题;最后PoC共识机制提出基于智能合约贡献比例激励方法,通过根据当前委员会周期的奖励系数,与每个委员会节点对应智能合约的贡献值两个因素对出块节点给予奖励,从而解决了PoS共识机制代币囤积的问题。基于PoC共识机制实现了基于贡献激励的区块链系统(Contribution-Rewarded Blockchain System,CRBS),通过安全性分析,CRBS可以抵御女巫攻击(Sybil Attack),自私挖矿(Selfish Mining),分叉攻击等安全威胁。测试结果表明,CRBS每秒钟交易处理量可以达到1000笔左右。
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