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专利号: 2024103735234
申请人: 广东工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2025-12-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,用于单据管理并帮助自动化缴费,其特征在于,包括以下步骤:A、用户、监管机构、第三方支付平台和服务提供商完成数字身份验证后成为区块链网络节点;

B、椭圆曲线数字签名算法为用户生成主密钥和证书,用于创建账单和存储数据,账单缴费需要用户的私钥签名,区块链节点根据用户的数字证书验证数字签名有效性;

C、结合用户、监管机构、第三方支付平台和服务提供商创建具有多方约束的智能合约;

D、基于侧链锚定机制,建立策略状态侧链,将智能合约部署到侧链网络实现实时验证,其中侧链执行规则包括以用户、第三方支付平台和服务提供商作为验证节点的多层次置信拜占庭共识机制;

E、多层次置信拜占庭共识机制基于拜占庭共识机制,结合运用置信度动态分组算法与最长链选举算法,通过节点评估选择实现置信度分组,在每个小组中根据最长链选举出领导者,实施多小组协作并动态更新;

F、此方法提供基于区块链的政策验证服务,通过智能合约和区块链上的零知识证明实现第三方访问控制;

此方法采用基于多层次置信的拜占庭共识机制,将置信度动态分组算法与最长链选举算法结合运用在拜占庭容错算法中,包括以下过程:过程1:置信度分组形成

根据置信度动态分组算法,将网络中的节点分组,每个小组内的节点具有相似的置信度,确保每个小组内的节点在共识过程中具有相似的行为和性能;

过程2:小组领导者选举

在每个小组中,通过最长链选举算法选择一个节点作为领导者节点,这个节点将负责领导共识过程,并提出新的区块;

过程3:多小组协作

不同小组的领导者节点相互协作,通过消息传递和协商来达成一致,确保整个网络的一致性和安全性;

过程4:动态更新

在共识过程中,根据节点的行为和性能动态更新置信度,并根据新的情况重新分组,保持系统的稳定性和可靠性;

多层次置信拜占庭共识机制将区块链节点分为共识节点、应用节点和候选节点来提高共识效率;

共识节点存储区块链的所有数据并达成交易共识,并部署在大型服务提供商和监管机构;应用节点部署在每家服务提供商,不参与共识,只同步验证数据;候选节点在新一轮共识开始时取代参与上一轮共识的节点,角色将从候选节点转变为共识节点,实现节点参与共识的动态授权;

候选节点的选举采用最长链选举规则,在每轮共识开始时,根据最新的局部节点,使用块高度来选举领导者节点,并选出高度最大的领导者节点,诚实节点作为领导者的选举避免了拜占庭节点的干扰,并结合了一个动态节点列表来取代上一轮参与的共识节点;

多层次置信拜占庭共识机制的置信度算法通过评估选择代理节点实现,当进入视图替换机制时,每个分组节点将对其他节点执行代理节点评估,每个分组中的节点可以评估组中的一个节点,并将评估结果广播到组中的所有其他节点,在一段时间内,所有节点都会收集其他节点的评估结果,其中一个节点的评估结论就是组中所有节点的评估成果,统计公式如下:在上述公式中,Result

2.根据权利要求1所述的基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,其特征在于,包括:验证用户身份后运行椭圆曲线数字签名算法来生成主密钥和公共参数,为用户生成一对公钥和私钥(U_PK,U_SK)及公钥证书U_Cert,使用单向哈希算法从用户公钥计算出字符串作为用户帐户地址U_address,用户所知私钥对应于传统认证系统的密码,再通过安全通道将公钥U_PK、私钥U_SK、数字证书U_Cert和帐户地址U_address发送给用户,用户的注册信息表示为{U_PK、U_SK、U_Cert、U_Address}。

3.根据权利要求1所述的基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,其特征在于,包括:服务提供商在区块链上为用户创建账单并将生活单据及相关信息以被用户的公钥为收件人写入用户账户,平台拥有私钥,用户的生活单据数据存储为结构化数据字段,依次记录在链表中;

区块链上的交易被控制并追溯到特定的用户,自动缴费需要用户的私钥对交易进行签名,区块链节点根据用户的数字证书验证数字签名;

用户设置自动支付规则,在特定日期或达到特定的消费量时,智能合约自动触发审查,匹配缴费条款,调用服务提供商的API验证单据信息,获得批准后,智能合约将自动生成单据账单,账单经过各方数字签署后在链上生效,实现自动数字化生活单据缴费,在整个过程中,区块链加密机制保护用户隐私和数据安全。

4.根据权利要求1所述的基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,其特征在于,包括:服务提供商将账单部署到智能合约上,验证策略信息与生成的唯一哈希值匹配后通过区块链发布智能合约,通过调用智能合约来启动数据存储和查询,数据真实可追溯;

服务提供商修改用户缴费单条款或信息时,必须获得用户授权,且仅能在预先约定的指定区域内进行更改,并在所述智能合约中添加时间日志,记录修改数据。

5.根据权利要求1所述的基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,其特征在于,包括:此方法建立策略状态侧链来实现实时验证,将智能合约部署到侧链网络,其中所述侧链执行规则包括以用户、第三方支付平台、服务提供商和监管机构作为验证节点的多层次置信拜占庭共识机制;

服务提供商通过以主链上的用户为侧链,建立账单状态通道,专门记录账单状态的实时变化;

监管机构通过运行专门的监管智能合约,全天候实时跟踪侧链上特定的监管最新政策数据,一旦用户或服务提供商修改保单,智能合约将自动同步新状态到监管节点。

6.根据权利要求1或者权利要求4所述的基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,其特征在于,包括:基于置信度的动态分组拜占庭容错共识机制包含以下步骤:

步骤1:请求

客户端向共识网络发送交易请求,客户端c向第一层代理发送<REQUEST,m,c,t>请求联盟链执行请求,其中,REQUEST表示客户端发送的消息,m为特定消息,c为客户端地址,t为时间戳;

客户端向联盟链发送请求消息时,仅向x个代表节点发送消息,x表示模型中预设的数据包数量,如果区块链系统的共识节点总数小于或等于数据包数量x,则无需分层搜索代理节点;

步骤2:预准备

代理节点将向除区域之外的所有节点发送消息,其中PRE-PREPARE表示客户端发送的信息,v是当前视图编号,n是请求消息的序列号,d是m的散列,即数据摘要,m是客户端请求的消息的内容,p是代理节点,副本节点i确认哈希数据与代理节点数据后接受消息;

步骤3:准备

区域中的所有节点都收到代理节点广播的预先准备好的消息并进行检查验证,然后每个节点将该消息转发到区域内的其他所有节点,节点发送准备消息以进入准备阶段,并将准备消息写入其本地消息日志,其中PREPARE表示客户端发送的信息,v是当前视图编号,n是请求消息的序列号,d是m的散列,即数据摘要,i为节点的序列号;

步骤4:提交

在确认阶段开始时,节点i向其他组节点发送,其中COMMIT表示节点i发送的信息,v是当前视图编号,n是请求消息的序列号,d是m的散列,即数据摘要,i为节点的序列号,p是代理节点,当组节点i的提交区域(v,n,d,i,p)检查为真,且节点i已接收到包括其自身在内的2f+1个相同的确认消息时,即满足确认条件,此时副本节点i在消息日志中写入确认消息;

步骤5:回复

数据包内的所有节点将数据包的内部投票结果返回给代理节点,代理节点将区域中的节点共识结果发送给客户端,客户端根据接收到的REPLY消息的总数是否大于f+1来确定是否接收到共识结果,由于分组和置信度模型的存在,该阶段大量节点不需要向客户端发送回复消息,客户端能够根据不同的代理节点所代表的不同置信度组,自行为不同的置信度分组分配权重,并为低置信度分组指定较低的权重,而可靠分组被赋予更高的权重,最终计算出基于置信度的一致性结果,客户端和整个区块链以更高的置信度获得共识结果,并获得下一轮共识。

7.根据权利要求1所述的一种基于多层次置信拜占庭共识机制的区块链生活单据缴费方法,此方法提供基于区块链的政策验证服务,通过智能合约和区块链上的零知识证明实现第三方访问控制,其特征在于,包括:第三方作为轻量级节点连接到区块链,通过接口与区块链交互,直接查询区块链上的政策交易记录,验证保单的存在和有效性与交易中的数字签名;

第三方通过智能合约和区块链上的零知识证明加密技术来实现访问控制,用户选择保单与披露内容通过智能合约加密数据,并将加密数据发送到验证服务器,第三方获得交易验证ID后通过平台接口查询区块链和服务器,提供验证结果;

用户和服务提供商审核第三方访问记录,确保其行为符合规定,并保护用户的隐私和数据安全。