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申请/专利权人：江苏大学

摘要：本发明公开了一种面向农业物联网的多因素能力证明区块链共识实现方法，基于信誉度机制，设计了一种参议员抽签算法，参议员节点基于多因素能力证明共识机制，利用反映节点对系统贡献程度的信誉度元素和节点通信能力的信噪比元素作为共识的证据，决定记账权的归属。拥有记账权的节点负责收集网络内其它节点生成的物联网事务，其它节点收到区块后经过验证添加到本地区块链的末端完成数据上链保存。本方法可以有效降低基于区块链技术的农业物联网中的事务确认延迟，减轻了节点的计算负担，提高了上述网络的可扩展性和数据安全性。

主权项：1.一种面向农业物联网的多因素能力证明区块链共识方法，其特征在于，包括如下步骤：1构建并初始化基于区块链的农业物联网，所述物联网是一个开放的分布式的点对点对等网络，网络中全部节点数量记为N，包括Nm个矿工节点、1个记账节点和NS个参议员节点；所有节点都保存一条本地区块链副本；在网络的初始化阶段，NS＝0；系统生成一个除hash值以外不包含任何信息的区块作为创世区块，并随机从矿工节点中抽取一个节点作为记账节点；2所有节点抽签选择参议员节点；3参议员节点通过节点的历史行为生成信用评价以更新系统内全部节点的信誉度；4参议员节点依据多因素能力证明重新选择记账节点；5系统内所有节点根据工作场景，生成不同的事务并发送给系统内当前的记账节点，所述事务包含数据采集消息、区块链系统交易和指令执行反馈；6记账节点将收到的事务存入事务池，并判断事务池是否已满，如果事务池已满，转步骤7，否则转步骤6；7记账节点将事务池内的事务打包成区块，并将区块广播到网络中；区块头包含如下信息：public_key，timestamp，前序区块hash值，PoMC共识信息；其中public_key表示参议员节点S的地址，timestamp表示时间戳；8其它节点收到区块后验证该区块的hash值与前序区块的hash值是否相等，如果相等，转步骤9；否则丢弃区块，转步骤10；9将区块添加到本地区块链的末端；10面向农业物联网的多因素能力证明区块链共识方法结束；所述步骤4包括如下步骤：4.1非参议员节点Ni计算干扰系数η，计算公式如下： 其中Pnoise表示系统内的噪声强度，nitf表示干扰节点的数量，表示节点k到参议员节点S1间的距离，a表示信道衰落指数，β1表示节点Ni能够与其距离最近的参议员节点成功通信时的信噪比阈值；4.2非参议员节点Ni计算能够与距离其最近的参议员节点进行成功传输的概率PrSINRi≥v1，计算公式如下： 其中SINRi表示节点Ni与其距离最近的参议员节点进行通信时的信噪比，η为干扰系数；4.3非参议员节点Ni计算信誉度值Ri大于系统信誉度最低需求β2的概率PrRi≥β2，计算公式如下： 其中ERi和DRi分别表示节点Ni的历史信誉度的期望与方差；4.4节点Ni计算自己的多因素能力值MCi，MCi计算公式如下：MCi＝PrSINRi≥β1·PrRi≥β24.5节点Ni构建竞争消息，并将该消息发送给距离最近的参议员节点；所述竞争消息记为ConsMsg{public_key,timestamp,MCi}；4.6参议员节点从收到的的竞争消息中选择MC值最大的一个节点作为候选节点，并将该候选节点的信息在参议员节点内部进行广播；4.7参议员节点收到来自其它参议员节点的候选节点广播信息，将候选节点加入候选节点列表；4.8参议员节点基于到达时间定位算法计算与节点Ni之间的测距估计4.9参议员节点验证节点Ni的信噪比能力值PrSINRi≥β1，若满足参议员节点对节点Ni投肯定票，转步骤4.10；否则参议员节点对节点Ni投否定票，转步骤4.12；其中dij表示节点Ni和节点Nj之间的真实距离，σij和nij为引入的乘性系数和加性系数；4.10参议员节点在本地区块链上查找当前周期内节点Ni的信誉度影响行为，计算得到节点Ni的信誉度估计值4.11参议员节点验证节点Ni的信誉度能力值PrRi≥β2，若满足参议员节点对节点Ni投肯定票，否则参议员节点对节点Ni投否定票；4.12节点Ni得到一个投票集合Vi＝{S1Y,S2N,…SkY},k∈[1,NS]，其中S1Y表示参议员节点S1对候选节点Ni的投票是肯定，S2N对候选节点Ni的投票是否定，若节点Ni得到的肯定票数大于阈值TV，转步骤4.13，否则节点Ni在记账权竞争中落选，转步骤4.14；4.13如果节点Ni的MC值在剩余的候选节点中是最高的，则节点Ni在本轮记账权竞争中胜出，参议员节点广播节点Ni的信息，宣布节点Ni成为记账节点；否则节点Ni在记账权竞争中落选；4.14参议员节点将节点Ni在候选节点列表中移除，基于PoMC的记账节点选择过程结束。

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