基于沙普利值计算的区块链中PoS共识机制的改进

刘怡然; 柯俊明; 蒋瀚; 宋祥福

doi:10.7544/issn1000-1239.2018.20180439

基于沙普利值计算的区块链中PoS共识机制的改进

¹(山东大学计算机科学与技术学院济南 250000)
²(山东大学软件学院济南 250000) (sdnulyr@126.com)

基金项目: 国家自然科学基金重点项目(61632020)；国家自然科学基金项目(61572294，61602287)；山东省自然科学基金项目(ZR2017MF021)；山东省重点研发计划(2018GGX101037)；山东省科技重大创新工程项目(2018CXGC0702)；中央高校基本科研业务费专项资金项目(2017JC019)；山东省高等学校科学技术计划项目(J15LN16)

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中图分类号: TP301
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出版历程
- 发布日期: 2018-09-30

Improvement of the PoS Consensus Mechanism in Blockchain Based on Shapley Value

¹(School of Computer Science and Technology, Shandong University, Jinan 250000)
²(Software College, Shandong University, Jinan 250000)

摘要

摘要: 区块链由于其去中心化、防篡改、可验证等显著特点，引起人们的普遍关注. 其中，去中心化的共识机制在区块链中尤为关键.目前常见的典型共识机制有工作量证明机制(proof of work, PoW)、权益证明机制(proof of stake, PoS)和行动证明机制(proof of activity, PoA)等.但是这些共识机制几乎没有对参与生成区块节点的收益分配给出一种具体的方案.基于博弈论中计算沙普利值的原理对权益证明机制(PoS)中的收益分配方式进行改进，使得PoS机制中参与生成区块的节点的收益分配更加公平合理，改善现在区块链中的社会分层现象，大幅度提高新加入的小节点获得收益的可能性，抵制系统中心化的趋势.此外还将该思想应用到了Ouroboros协议中，对Ouroboros协议的收益分配算法进行了改进，使其满足存活性和持久性.
- 权益证明机制 /
- 沙普利值 /
- 收益分配 /
- Ouroboros协议 /
- 博弈论
Abstract: Blockchain has attracted much attention for its decentralization, tamper-proof, easy to verify and other notable advantages. But for the blockchain, its most fundamental attribute is decentralization. This requires a good consensus mechanism to be established. At present, the common consensus mechanisms include the proof-of-work (PoW) consensus mechanism, the proof-of-stake (PoS) consensus mechanism, the proof-of-activity (PoA) consensus mechanism, and so on. However, these consensus mechanisms didn’t give a specific scheme for the reward distribution of participating nodes. Based on the principle of calculating Shapley value in Game Theory, this paper improves the distribution of reward in the mechanism of the PoS consensus mechanism, makes the reward distribution of the nodes participated in the generated block in the PoS mechanism more fair and reasonable, and it can also reverse the social stratification in the blockchain, thus greatly improving the possibility of the new small node gaining the benefit. In addtion, we apply the same ideas in the Ouroboros protocol to improve its revenue distribution algorithm so that it satisfies survivability and durability.
- proof-of-stake /
- Shapley value /
- reward distribution /
- Ouroboros protocol /
- game theory

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施引文献(75)

期刊类型引用(21)

1.	杜晓丽，李登峰. 基于大老板博弈的国际贸易物流区块链网络共识研究. 中国管理科学. 2024(04): 120-129 . 百度学术
2.	徐吟歌，郑康宁，周鎏瑜. 基于共识机制的供应链金融信息共享合作博弈研究. 现代商业. 2024(18): 41-45 . 百度学术
3.	杨朝东，关景火，米群，孙文军，张艳波，刘源淞. 基于区块链DPoS共识机制的三七溯源体系研究. 云南农业科技. 2024(05): 9-15 . 百度学术
4.	王捷，葛丽娜，张桂芬. 区块链的激励机制权益证明共识算法改进方案. 郑州大学学报(工学版). 2023(05): 62-68 . 百度学术
5.	谭春桥，杨慧娟，易文桃. 基于纳什谈判的共享经济区块链网络Po S共识传播博弈分析. 控制与决策. 2022(01): 219-229 . 百度学术
6.	邓小鸿，王智强，李娟，王俊彬，黎康婷. 主流区块链共识算法对比研究. 计算机应用研究. 2022(01): 1-8 . 百度学术
7.	张沁楠，朱建明，高胜，熊泽辉，丁庆洋，朴桂荣. 基于区块链和贝叶斯博弈的联邦学习激励机制. 中国科学:信息科学. 2022(06): 971-991 . 百度学术
8.	张旺，葛云生. 基于节点分组的权益证明共识机制. 计算机应用与软件. 2022(05): 267-272+298 . 百度学术
9.	何帅，黄襄念. 基于信誉授权的DPoS共识机制改进研究. 四川轻化工大学学报(自然科学版). 2022(03): 66-75 . 百度学术
10.	付晓东，漆鑫鑫，刘骊，彭玮，丁家满，代飞. 基于权力指数的DPoS共谋攻击检测与预防. 通信学报. 2022(12): 123-133 . 百度学术
11.	康海燕，邓婕. 区块链数据隐私保护研究综述. 山东大学学报(理学版). 2021(05): 92-110 . 百度学术
12.	李凌霄，袁莎，金银玉. 基于区块链的联邦学习技术综述. 计算机应用研究. 2021(11): 3222-3230 . 百度学术
13.	何帅，黄襄念，刘谦博，江杨靖. DPoS区块链共识机制的改进研究. 计算机应用研究. 2021(12): 3551-3557 . 百度学术
14.	孙晶，徐晓雅，赵会群. 基于PSO优化博弈的区块链共识算法. 计算机应用与软件. 2021(12): 251-261+340 . 百度学术
15.	杨坤桥，王煜翔，郭兵，李强. 委托股权证明共识机制的改进研究. 计算机工程与应用. 2021(24): 107-114 . 百度学术
16.	陈梦蓉，林英，兰微，单今朝. 基于“奖励制度”的DPoS共识机制改进. 计算机科学. 2020(02): 269-275 . 百度学术
17.	李萌，武帅，谭建. 基于区块链技术的供应链金融平台优化设计. 信息技术与信息化. 2020(03): 95-97 . 百度学术
18.	付瑶瑶，李盛恩. 授权股份证明共识机制的改进方案. 计算机工程与应用. 2020(19): 48-54 . 百度学术
19.	赖英旭，薄尊旭，刘静. 基于改进PBFT算法防御区块链中sybil攻击的研究. 通信学报. 2020(09): 104-117 . 百度学术
20.	江雨燕，郑炜晨，邵金. 基于改进PBFT算法的区块链技术在供应链溯源中的应用. 南阳理工学院学报. 2020(04): 23-29 . 百度学术
21.	连耿雄. 基于区块链的可信移动应用市场. 计算机与现代化. 2019(03): 58-61+67 . 百度学术