【摘 要】
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传统的委托权益（Delegated Proof of Stake,DPoS）共识机制中,使用多数投票原则选举出块节点,节点以token为选票投给其认可的节点使区块链系统正常运转,这些被选出的节点称为区块生产者（Block Producer,BP）。在EOS（Enterprise Operation System）中,出块权在21个出块节点之间依次流转。普通节点的投票权重取决于拥有的token数量,
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传统的委托权益（Delegated Proof of Stake,DPoS）共识机制中,使用多数投票原则选举出块节点,节点以token为选票投给其认可的节点使区块链系统正常运转,这些被选出的节点称为区块生产者（Block Producer,BP）。在EOS（Enterprise Operation System）中,出块权在21个出块节点之间依次流转。普通节点的投票权重取决于拥有的token数量,token可视为股份,股份越多,节点的话语权就越大。区块链系统的运行状况关系到节点的利益,选出代表大多数节点利益的BP可以使区块链系统更加安全。因此设计一种公平合理的选举机制,确保系统安全与高效,对于投票类共识算法的研究具有十分重要的意义。在DPoS共识机制中,BP的选取很少发生变动,使之几乎成为一种多中心化系统,违背了区块链技术的去中心化特性。对于DPoS等投票类共识机制的改进,主要分为投票机制改进和奖励机制改进两种思路。目前DPoS机制对于投票理论的研究还比较少,并且相关改进算法大部分仍采用多数投票原则。对于出块节点的选举不够合理,仅代表少数节点的利益,而不能代表大多数节点的偏好。此外,对于节点投票奖励机制的研究也不多,很少考虑如何保证系统中参与投票的节点占比维持在相对较高水平,而不至于退化为一个中心化或弱中心化系统。本文主要对上述问题进行了相关研究:1)针对DPoS算法中投票方案不能代表大多数节点偏好的问题,提出一种基于计分投票法的出块节点选举方案,将其命名为CVDPoS（Count Vote Delegated Proof of Stake）,使得系统运行更加符合大多数节点的利益。针对普通节点投票积极度不足的问题,提出一种自调节机制,使系统中参与投票的节点占比保持相对稳定,保证系统活跃度。通过仿真实验证明,改进的DPoS算法能够有效解决上述问题。2)针对出块节点信息公开而容易招致恶意节点攻击问题,提出一种基于可验证随机函数（Verifiable Random Function,VRF）的DPoS算法,命名为DPoSV（Delegated Proof of Stake with Verifiable Random Function）。通过VRF进行出块节点的选取,实现不可预测和可验证等特性,使出块权分配更加均衡,进一步减少贫富差距。针对验证节点参与度不足问题,设计一种随机奖励机制,提升节点的验证积极性。通过仿真实验证明,基于VRF改进的DPoS算法可以较好地解决上述问题。
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