基于卫星太空空间位置的区块链共识方法及系统与流程

本发明实施例涉及区块链，尤其涉及一种基于卫星太空空间位置的区块链共识方法及系统。

背景技术：

1、目前的区块链系统中，通常利用pow（proof of work，工作量证明）、pos（proof ofstake，权益证明）、dpos（delegated proof of stake，委托权益证明）、pbft（practicalbyzantine fault tolerance，实用拜占庭容错）等方法进行分布式节点的组网共识，由此产生如下的至少一项技术问题：

2、1. 高能耗：比如pow消耗大量电力，不利于绿色低碳；

3、2. 安全风险：比如pos/dpos导致“富人愈富”，超级节点易受攻击或贿赂；又比如，信任完全建立在数学算法或经济激励上，无法抵抗量子计算攻击；又比如，随机源（如vrf，verifiable random function，可验证随机函数）本质上是伪随机，存在被操控的风险。

技术实现思路

1、本发明实施例提供一种基于卫星太空空间位置的区块链共识方法及系统，以解决上述问题的至少之一。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种基于卫星太空空间位置的区块链共识方法，应用于以卫星为节点的区块链网络，所述方法包括：

3、各卫星节点获取本卫星节点的实时空间位置信息，其中，所述实时空间位置信息受太空物理真随机因素影响；根据所述实时空间位置信息，提取物理真随机数种子；根据所述种子，生成本卫星节点的物理真随机竞争值；并将所述竞争值及本卫星节点的时空凭证，在所述区块链网络中广播，其中，所述时空凭证包括空间坐标、时间戳和公开星历；

4、本卫星节点之外的其它卫星节点根据所述公开星历对所述时空凭证进行验证；

5、各卫星节点彼此验证通过后，根据各卫星节点的竞争值选出块节点。

6、第二方面，本发明实施例提供了一种基于卫星太空空间位置的区块链共识系统，包括：

7、多颗卫星；以及

8、以所述多颗卫星为节点的区块链网络；其中，各卫星节点通过如下方式实现区块链共识：

9、各卫星节点获取本卫星节点的实时空间位置信息，其中，所述实时空间位置信息受太空物理真随机因素影响；根据所述实时空间位置信息，提取物理真随机数种子；根据所述种子，生成本卫星节点的物理真随机竞争值；并将所述竞争值及本卫星节点的时空凭证，在所述区块链网络中广播，其中，所述时空凭证包括空间坐标、时间戳和公开星历；

10、本卫星节点之外的其它卫星节点根据所述公开星历对所述时空凭证进行验证；

11、各卫星节点彼此验证通过后，根据各卫星节点的竞争值选出块节点。

12、综上所述，本发明实施例提供一种基于卫星空间位置的区块链共识方法和系统，以在轨卫星节点为共识主体，以卫星空间坐标的物理真随机性为随机源，以轨道动力学验证为位置真实性保障，解决了现有区块链系统中依赖高能耗计算，以及代币权益或中心化信任等安全风险问题，能够实现如下的有益效果：

13、1. 首次将卫星实时空间位置作为共识随机源，实现了物理真随机，能够抵抗量子攻击。本实施例的随机熵源来自卫星空间坐标的自然随机性（电离层噪声、轨道摄动等），不依赖任何数学困难问题，对shor算法、grover算法等量子攻击免疫。

14、2. 实现了零额外能耗，卫星位置信息是卫星正常工作的副产品，卫星导航接收机也为卫星标配，获取坐标不增加功耗；单次哈希计算能耗可忽略。

15、3. 每颗卫星均为区块链节点：任何在轨卫星均可参与，每颗卫星独立基于自身位置产生竞争值，无需矿池、无需质押、无需额外硬件。

16、4. 提出了对卫星时空凭证的轨道动力学验证。区别于地面节点的静态或低速位置验证，本实施例引入基于开普勒轨道力学的卫星位置预测与校验机制，通过轨道根数预测理论位置与实际位置的比对，以及多时间戳轨迹的连续性校验，确保卫星节点时空凭证的真实性。

17、5. 具有强随机性与不可预测性。卫星坐标的微小变化受多种物理随机因素影响，攻击者无法提前获知未来某一时刻的精确坐标。同时，利用卫星高速运动导致的多普勒频移随机相位分量，结合卫星空间坐标最低有效位的物理随机性，生成不可预测的真随机数作为共识随机源，相对于vrf等伪随机数生成方式，具有更强的随机性和不可预测性，提高安全性。

18、6. 防单点攻击，安全性能更高，即使个别卫星被劫持，其伪造的坐标无法通过星历验证，诚实节点将拒绝其出块权。同时，实现了物理-密码双重安全，其中时空凭证经数字签名+星历交叉验证，攻击需同时破解密码学和伪造物理位置，进一步提高安全性。

19、7. 支持渐进式部署，从单颗卫星即可开始产生竞争值，三颗及以上形成完整共识，与卫星“分批发射、逐步组网”的客观规律适配。

1.一种基于卫星太空空间位置的区块链共识方法，其特征在于，应用于以卫星为节点的区块链网络，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述太空物理真随机因素包括以下至少之一：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述实时空间位置信息包括实时空间坐标、实时姿态，以及卫星自身的高速运动导致多普勒频移的随机相位分量中的至少之一；

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述种子，生成本卫星节点的物理真随机竞争值，包括：

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述种子，生成本卫星节点的物理真随机竞争值，包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述公开星历包括轨道根数；

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述各卫星节点彼此验证通过后，根据各卫星节点的竞争值选出块节点之前，还包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述各卫星节点彼此验证通过后，根据各卫星节点的竞争值选出块节点之后，还包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述区块链网络包括三颗以上卫星节点。

10. 一种基于卫星太空空间位置的区块链共识系统，其特征在于，包括：