基于纳什均衡的区块链共识算法研究

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区块链是一个共享数据库,是随着加密货币而逐渐盛行的一种网络分布式账本系统,在金融、保险等领域被高度重视和应用。从管理角度来看,区块链最显著的特点是“去中心化”,映射到技术层面,实现去中心化就需要引入一种机制:共识机制。目前区块链中广泛使用的共识算法有工作量证明机制(Po W)、权益证明机制(Po S)、股份授权证明机制(Dpo S)、Poo I验证池、实用拜占庭(PBFT)等~1。然而,这些共识算法都是通过投票机制或控制计算力的方式为系统达成一致,收益主要集中在大型节点,而不考虑中小型节点的收益,并且在去中心化的同时带来决策不均衡、产生共识困难等问题,违反了去中心化的初衷,不利于利益的均衡。这种现象的出现就需要采用更加高效的共识机制或是更加先进的系统结构来进行优化。本文引入博弈论思想,讨论基于纳什均衡的共识算法。将区块链节点视为博弈的参与者,在共识过程中将节点策略选择的纳什均衡作为共识目标,提出基于纳什均衡的共识算法。在纳什均衡求解中首先利用轮廓系数评价的聚类算法对同类型节点聚类,然后基于拥挤距离和基于引力搜索算法改进的粒子群优化算法求解以类为基本种群的纳什均衡近似解,将均衡解下所对应的结果作为主节点。使用主节点作为区块链系统的共识节点,从而完成整个系统的共识。本文设计了面向组合投资区块链系统并将此系统作为应用背景,选取了国泰安金融数据库下的交易数据为数据源,对本文提出的基于纳什均衡的共识机制进行实验分析,分别从算法的安全性和扩展性验证了算法的可行性和有效性。
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