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申请/专利权人：中国人民解放军陆军工程大学

摘要：本发明公开了一种复杂网络中无线区块链交易转发与验证的双拍卖方法，包含两个拍卖模型：转发拍卖和验证拍卖。在转发拍卖中，转发节点使用GFP拍卖的方法选择交易进行转发，根据所转发交易是否被成功确认上链，节点利用无悔算法来调整转发概率，提高转发效率；在验证拍卖中，验证节点通过VCG机制挑选交易以打包构建区块，并将区块广播，等待其他节点的验证。当验证节点所提出的区块被成功验证并添加到主链上，验证节点和相关转发节点收到对应奖励。此外，通过设计转发奖励和验证奖励的分配形式，所提方法能够成功抵抗女巫攻击。本发明在不牺牲无线区块链网络吞吐量和安全性的前提下，有效地降低了能量和频谱资源的消耗，提高了区块链网络社会福利。

主权项：1.一种复杂网络中无线区块链交易转发与验证的双拍卖方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，由X个转发节点和Y个验证节点组成无线区块链网络；转发节点负责产生和转发交易，验证节点负责产生区块并挑选交易打包上区块，所有节点都会转发区块；各节点间采用gossip协议进行通信；步骤2，当转发节点产生交易信息Tx_msg时，附上竞标信息〈F,Tc,Ts,lt〉，并将消息广播；转发节点将交易费分为转发奖励和验证奖励两部分，并能够抵御女巫攻击；在交易被确认上链之后，根据交易的转发和验证过程，确定交易费的分配；步骤3，收到Tx_msg的转发节点，通过转发拍卖来决定是否转发Tx_msg；步骤4，当验证节点收到Tx_msg时，通过验证拍卖选择交易构建区块Block_msg，然后将Block_msg广播；步骤5，当转发节点收到Block_msg时，判断区块是否合法；若合法，将区块添加到链上，并根据无悔算法来调整转发概率p，之后广播区块；步骤6，当验证节点收到Block_msg时，判断区块是否合法；若合法，将区块添加到链上，并广播区块；步骤7，Block_msg被全网确认并添加到主链之后，相关的转发节点和验证节点会收到相应的转发奖励和验证奖励；循环步骤1～步骤7，完成复杂无线区块链网络中交易和区块产生、传播、验证和确认的整个过程；步骤3中，根据转发拍卖来决定是否转发Tx_msg，具体为：转发节点接收到Tx_msg时，首先根据lt的值和转发概率p来决定是否接收该信息，当lt≥1时，节点有p的概率接收Tx_msg；通过将转发奖励与交易确认的时间联系起来，引入时间权重wt，加速Tx_msg的转发 其中，T表示当前的时间，Tc表示期望的确认时间，Ts表示交易产生时间，表示转发节点所估计的收到的奖励；由于转发过程中不能确定最终的路径长度，转发节点用L+2-lt来预估最终的路径长度；因为转发节点会收到经由不同节点转发至其的同一交易信息，判断是否之前接收过同一交易；若接收过同一交易，则选取奖励值最高的Tx_msg保留，丢弃其他的信息；该过程由下式给出 Ψ=Ψ∪j11其中，j表示奖励值最高的交易，Ψ表示节点的交易池；当交易池Ψ中的Tx_msg数量超过最大转发窗口N时，转发节点采用GFP方法选择前N个奖励值最高的Tx_msg进行转发；在转发时，节点在Tx_msg上签署I,g，其中I是身份标识；此外，节点使用数字签名来保证所签署的转发列表不会发生变化；步骤4中，利用验证拍卖选择交易构建构建区块Block_msg，具体为：验证节点收到Tx_msg时，首先计算所获得的验证奖励 与转发节点不同，验证节点是交易信息的目的节点，因此验证节点能得到精确的转发路径长度，并基于此计算出验证奖励；验证节点只对同一交易保留验证奖励最高的Tx_msg；当验证节点的交易池Ψ中的Tx_msg数量超过区块最大交易数量M时，节点利用VCG机制得出获胜的交易，并计算出相应的支付费用；之后，验证节点构建Block_msgH,I,Nonce,ζ,TB,v，其中，H表示区块高度，I表示身份标识，Nonce表示4比特的随机数，ζ表示区块中所包含的交易，TB表示区块生成的时间戳，v表示验证奖励；验证节点尝试不同的Nonce值来解决哈希难题，当成功找到满足条件的Nonce值时，节点将Block_msg广播；步骤5中，利用无悔算法来调整转发概率，具体为：当转发节点收到Block_msg后，判断区块所包含的交易列表中是否存在自己转发过但未被验证节点确认上链的交易，根据判断结果调整动作集a中各动作的概率；因为对于收到的Tx_msg，转发节点只有转发和不转发两个动作，所以a＝{a0,a1}，其中a0表示不转发，a1表示转发；首先转发节点计算每个动作的代价函数，节点不转发的代价为ca0＝015节点转发的代价为 其中，cf表示转发一次交易的代价；公式16中第一项代表节点转发的交易信息被打包上链，第二项代表节点转发的交易没被打包上链，但被其他节点转发的同一交易被打包上链；根据计算出的每个代价函数，转发节点调整转发概率，具体过程如下式 其中，t表示调整轮数，γ表示学习率，用来调整探索和应用平衡；表示第t轮动作所占权重；cta第t轮动作a的代价，Γt+1表示第t+1动作的权重之和；pt+1a表示第t+1轮动作a的概率。

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