(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210713110.7 (22)申请日 2022.06.22 (71)申请人 济南量子技术研究院 地址 250101 山东省济南市高新区舜华路 747号 (72)发明人 周飞　高洁　王琳　 (74)专利代理 机构 天津易企创知识产权代理事 务所(普通 合伙) 12242 专利代理师 魏凤程 (51)Int.Cl. H04L 9/06(2006.01) H04L 9/08(2006.01) H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种基于器件无关量子随机数信标的区块 链共识方法 (57)摘要 本发明提出一种基于器件无关量子随机数 信标的区块链共识方法， 利用区块链 排序算法对 参与共识的各个节点进行排序， 各个节点按顺序 向信标服务网络申请获取私有的器件无关量子 随机数块， 对信标的数字签名进行验证， 通过验 证的节点参与本次共识过程， 根据约定的算法， 对分配给通过验证的各个节点的随机数块与第 二散列值进行运算， 运算结果满足阈值条件的节 点作为选定节 点， 验证其他节点的随机数块的真 实性和有效性， 若验证通过， 则本轮共识完成。 本 发明提出的基于器件无关随机数信标服务的共 识机制具有较高安全性和公平 性， 可以通过信标 服务网络申请到私有的器件无关随机数块， 选举 过程功耗低、 更为高效， 且更利于网络 拓展。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115276954 A 2022.11.01 CN 115276954 A 1.一种基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤一， 在共识过程开始时， 根据各个节点的ID， 利用区块链排序算法对参与共识的各 个节点进行排序； 步骤二， 各个节点按顺序向信标服务网络申请获取私有的器件无关量子随机数块， 每 一个节点获取 的器件无关量子随机数块都是不同的； 所述器件无关量子随机数块值包含： 新产生的具有均匀随机性的器件 无关量子随机数、 时间戳、 信标的数字签名、 以及前一个随 机数块的哈希值； 步骤三， 各个节点接收到所述器件无关量子随机数块后， 保存各自的随机数块且不对 外进行公布， 并对所述信标的数字签名进行验证， 通过验证的节点 参与本次共识过程； 步骤四， 所有节点对上一个区块的交易数据 取哈希值， 得到第一散列值， 所有节点将当 前交易数据和第一散列值组合在一起得到一组交易数据包， 对所述交易数据包取哈希值， 得到第二散列值， 每个节点公布得到的第二散列值； 若所述第二散列值与所述第一散列值 相同， 则该节点通过验证； 根据约定的算法， 对分配给通过验证的各个节点的随机数块与第 二散列值进行运 算， 运算结果满足阈值条件的节点作为选 定节点； 步骤五： 验证各个节点随机数块的真实性、 记账节点或认证节点的有效性； 所有节点公 布各自分配的随机数块， 根据排序和已公布的随机数块， 并根据每个随机数块带有的时间 戳、 数字签名、 上一个随机数块的哈希值， 来验证其他节点的随机数块的真实性， 如果各个 节点的随机数块的真实性验证通过， 进一步验证选定节点公布的运算结果是否符合阈值要 求， 如符合阈值条件， 则确定该记账节点 为有效的记账节点或认证节点， 则本轮共识完成。 2.根据权利要求1所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 采用Fisher ‑Yates shuffle洗牌算法打乱所有参与共识 节点的顺序， 并给 出排序列表。 3.根据权利要求2所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 通过所述排序列表， 将区块链 节点随机且等 概率排序。 4.根据权利要求1所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 每一轮共识中， 信标服 务网络只为每一个节点发送一次随机数块。 5.根据权利要求1所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 所述步骤四中， 所述约定的算法为： 计算随机数块与新的散列值的差值； 所述阈值条件 为： 选择差值 最小或者 最大的节点 为记账节点或见证节点。 6.根据权利要求1所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 所述步骤四中， 所述约定的算法是计算随机数块与新的散列值的差值或和值， 所述阈值 条件作为后续确定记账节点或见证节点的判断条件。 7.根据权利要求6所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 所述步骤五中， 如果验证通过， 则进一步验证记账节点或见证节点 公布的运算结果是否 符合阈值要求， 如验证通过， 则确定该记账节点 为有效的记账节点或见证节点。 8.根据权利要求1所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 在新一轮共识之前， 所有区块链节点接入信标服务网络， 所述信标服务网络对各个节 点 进行身份认证， 所述信标服务网络为身份认证通过 的每一个节点分配合法的域名， 每个节 点均能够实时从所述信标服务网络中申请到私有的器件无关量子随机数块； 同时， 节点从 所述信标服 务网络中申请信标的公钥。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115276954 A 29.根据权利要求8所述的基于器件无关量子随机数信标的区块链共识方法， 其特征在 于， 所述公钥通过安全的加密方式获取。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115276954 A 3