(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210852381.0 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 之江实验室 地址 311121 浙江省杭州市余杭区之江实 验室南湖总部 申请人 天津大学 (72)发明人 邱铁　任林杰　徐天一　侯凯祥　 陈红阳　万志国　 (74)专利代理 机构 天津市北洋 有限责任专利代 理事务所 12 201 专利代理师 刘子文 (51)Int.Cl. G06F 16/27(2019.01) G06F 16/23(2019.01) (54)发明名称 一种具备安全感知及响应策略的区块链共 识方法 (57)摘要 本发明公开一种具备安全感知及响应策略 的区块链共识方法， 包括数据一致性确认和建立 可信度判定模型两部分， 数据一致性确认包括： S1.在区块链分片内部选举出打包节点， 打包节 点负责打包区块信息并将其发送给共识委员会 验证； S2.共识委员会节点对区块信息进行验证 并生成聚合意见， 然后通过可信度判定模型对聚 合意见进行判定， 并形成判定 结果； S3.每个区块 链节点对判定结果有效性进行验证， 并更新本地 区块链分片 的状态； 建立可信度判定模型包括： S11.采集区块链历史数据， 根据共识委员会的信 誉、 聚合意见、 区块信息构建数据集作为可信度 判定模型的特征输入； S12.构建可信度判定模 型； S13.计算可信度判定模型的精度评价指标， 完成可信度判定模型的评价。 权利要求书3页 说明书6页 附图2页 CN 115357660 A 2022.11.18 CN 115357660 A 1.一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 包括数据一致性确 认和建立可信度判定模型两 部分， 所述数据一 致性确认包括： S1.依据Randhound协议将区块链系统中的区块链节点随机划分到不同的区块链分片， 然后在区块链分片内部选举出打包节点， 打包节点负责打包区块信息并将其 发送给共识委 员会验证； S2.共识委员会节点对区块信息进行验证并生成聚合意见， 然后通过可信度判定模型 对聚合意见进行判定， 并形成判定结果； S3.每个区块链 节点对判定结果有效性进行验证， 并更新本地区块链分片的状态； 所述建立可信度判定模型包括： S11.采集区块链历史数据， 根据共识委员会的信誉、 聚合意见、 区块信息构 建数据集作 为可信度判定模型的特 征输入； S12.构建可信度判定模型， 将数据集划分为训练集和测试集， 以k折交叉验证结果为依 据优化超参数； S13.通过测试集验证可信度判定模型的有效性， 根据可信度判定模型的输出结果与真 实标签构建混淆矩阵， 计算可信度判定模型的精度评价指标， 完成可信度判定模 型的评价； 真是标签根据区块链历史数据获取， 可信度判定模 型的精度评价指标包括准确率、 召回率、 F1‑Score。 2.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 区块链节 点包括普通节 点、 开采节 点、 区块打包节点、 共识节点、 委员会节点、 委员会内部的 领导节点。 3.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 步骤S1具体包括： (101)在区块链分片内部的区块链节点通过投票形式选举共识节点， 每个区块链节点 都拥有一票选举代表或成为代表参选， 获票前n名的代表被选择成为共识节点， 共识节点形 成共识委员会， 并对区块链分片生成的最新区块进行验证， 并在共识委员会内部随机产生 一名领导节点来收集并广播共识委员会的共识结果， n为共识委员会中委员会节点的个数， 取奇数； (102)区块链分片内部的开采节点通过竞争或委托类共识竞争最新区块打包权， 成为 区块打包节点 NodeA， 竞争类共识包括Po W， PoS共识， 委托类共识包括D PoS共识； (103)区块打包节点NodeA向共识委员会中广播一条请求消息＜request， BlockN， sign ＞用于传送最新区块和通知新一轮共识的开始， 其中request是请求消息内容， BlockN为最 新区块， 需要被委员会节点进行验证， sign是N odeA对请求消息的签名。 4.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 步骤S2具体包括： (201)共识委员会内部的委员会节点nodei对最新区块BlockN的正确性进行验证， 生成 验证意见m sgi并发送给其领导节点， 0＜i≤n， n 为共识委员会中委员会节点的个数； (202)领导节点将共识委员会中各委员会节点nodei对BlockN的验证意见msgi进行整 和， 并形成聚合意见opinion＝<MSG， h ash， aggregatesign>， 并将聚合意见opinion集成到 BlockN中， 聚合意见中的MSG代表委员会中所有节点验证意见的汇总结果， MSG＝[msg1，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115357660 A 2msg2， ...msgi， ...， msgn]， msgi为委员会节点nodei对BlockN的验证意见， 取值为0、 1、 X， 分别 代表支持、 反对、 缺失， aggregatesign为领导节点将共识委员会节点签名聚合后生成的聚 合签名； (203)领导节点将聚合 意见opinion广播到区块链分片中的其 他区块链 节点； (204)可信度判定模型对聚合意见进行判定， 形成判定结果result， 所有区块链节点验 证判定结果result的有效性。 5.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 步骤S3具体包括： (301)若其他节点Nodeother验证判定结果result有效， 则将最新区块B lockN直接添加到 区块链上， 并更新委员会节点的信誉值； 若Nodeother验证判定结果result无效， 则对最新区 块BlockN进行验证， 并将其验证结果广播给 所有区块链 节点， 并向共识委员会发起弹劾； (302)若弹劾成功， 切换高安全性的共识机制， 区块链分片内所有节点对区块进行验证 并依据结果更新区块链， 并触发共识委员会迭代机制； 若弹劾失败， 则BlockN为有效区块， 并将BlockN添加到区块链上， 同时更新委员会节点的信誉值； 高安全性的共识机制有PoW共 识。 6.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 步骤S11具体包括： (1101)构建数据集D＝{(x(1)， y(1))， (x(2)， y(2))， ...， (x(N)， y(N))}， 输入向量 为 第m轮的特征向量， reputationi表示委员会节点nodei的信誉值， msgi为委员会节点nodei对 Blockm的验证意见； 标签y(N)表示第N轮共识结果的有效性， 取值 为有效或无效； (1102)使用MinMax归一化方法对所有共识委员会的信誉值进行归一化处理， 将信誉值 映射为0到1之间的小数， 同时把有量纲的表达式转换为无量纲的表达式。 7.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 步骤S12具体包括： (1201)初始化可信度判定模型， 可信度判定模型分为输入层、 输出层、 隐藏层； 输入层 和输出层为1层， 隐藏层为3层； (1202)采用k折交叉验证的方法将训练集划分为k个大小相等的子集； 训练过程中依次 遍历这k个子集， 每次把当前子集作为验证集， 其余所有子集作为训练集进行可信度判定模 型的训练和评估， 并通过在当前子集上 的表现调整超参数， 从而提高可信度判定模型泛化 能力。 8.根据权利要求1所述一种具备安全感知及响应策略的区块链共识方法， 其特征在于， 步骤S13具体包括： (1301)将测试集的各维度特征作为输入， 可信度判定模型将输出共识安全的判定结 果； (1302)通过可信度判定模型输出结果与测试集的真实标签值构建混淆矩阵， 并通过混 淆矩阵计算 准确率、 召回率和F1 ‑Score典型指标， 完成可信度判定模型的评价。 9.一种电子设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算 机程序， 其特征在于， 所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至8任一项所述具备安全权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115357660 A 3