计算机工程

作者：鲁明, 陈慈发, 董方敏

单位：1. 三峡大学湖北省建筑质量检测装备工程技术研究中心, 湖北 宜昌 4430022. 三峡大学水电工程智能视觉监测湖北省重点实验室, 湖北 宜昌 4430023. 三峡大学计算机与信息学院, 湖北 宜昌 443002

关键词：共识机制,区块链,权益证明,积分值机制,非线性函数,出块奖励分配

共识机制是区块链的核心。权益证明(PoS)作为一种共识机制, 与工作量证明(PoW)相比显著降低了资源的消耗。但PoS中积极的低权益诚实节点难以获得记账权, 除此之外, 还存在节点区块验证不积极、币龄累计攻击和出块奖励分配不合理的安全问题。为此, 提出了一种基于PoS的改进方案。首先, 通过引入积分机制来提升积极的低权益诚实节点的总权益, 提高节点获得记账权的概率; 其次, 采用非线性函数进行币龄计算, 防止恶意节点累计币龄发动攻击; 最后, 根据节点综合积分占比分配出块奖励, 在规定时间内积极参与验证或投票的节点会得到奖励, 减少“富者越富”现象, 缩短节点之间的贫富差距。实验结果表明, 相比其他PoS, 所提的改进共识机制有效控制币龄的无限增长, 积极的低权益诚实节点获得奖励和记账权的次数提升了约3.6倍和2.6倍, 降低了系统的中心化趋势, 增大了积极的低权益诚实节点的竞争记账权的机会和减小了币龄攻击的可能性, 进一步验证了所提方案的可行性和优越性, 促进了区块链网络的健康发展。

来源：2025年第1期

《计算机工程》期刊编辑部

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