[發(fā)明專利]面向復雜數(shù)字資產(chǎn)的多階段PBFT共識系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2017-12-29
• 公開（公告）號: CN108108967B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 鄭永清;孔蘭菊;李慶忠;肖宗水;楊春燕
• 申請（專利權(quán)）人: 山大地緯軟件股份有限公司
• 主分類號: G06Q20/12
• 分類號: G06Q20/12;G06Q30/06
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
• 代理人: 許振強;杜正國

本發(fā)明提供了一種面向復雜數(shù)字資產(chǎn)的多階段PBFT共識系統(tǒng)及方法，其中，面向復雜數(shù)字資產(chǎn)的多階段PBFT共識系統(tǒng)，包括：交易檢驗器，在Commit階段完成與交易相關的一致性、安全性校驗；主節(jié)點自檢器，在ViewChange消息處理過程中進行處理；交易批量共識器，負責將多筆交易批量處理；View輪轉(zhuǎn)器，用于完成在ViewChange協(xié)議過程中的主節(jié)點的選擇、新一輪view的更新以及記錄上一個view信息確保新view的延續(xù)；共識消息處理器，通過不同階段的共識過程實現(xiàn)消息在全局的一致性；區(qū)塊構(gòu)建器，能夠完成與區(qū)塊相關的交易提交、排序以及區(qū)塊的構(gòu)建、區(qū)塊校驗、區(qū)塊防分叉保證等操作。

技術領域

本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈技術領域，具體而言涉及一種面向復雜數(shù)字資產(chǎn)的多階段PBFT共識系統(tǒng)及方法。

背景技術

數(shù)字資產(chǎn)是以電子數(shù)據(jù)形式存在的各種資產(chǎn)，如數(shù)字貨幣、數(shù)字音樂等。目前數(shù)字資產(chǎn)管理平臺如電子商務平臺、物流平臺等，采用單一中心化機制，所有數(shù)據(jù)(數(shù)字資產(chǎn))和相關服務均集中在單一中心化平臺上。由于數(shù)字資產(chǎn)管理平臺是中心化運行的，一旦中心化服務器出現(xiàn)問題，就會對整個市場災難性的后果，同時增加數(shù)據(jù)的維護成本。當單一中心化平臺遭受攻擊或者平臺內(nèi)部人員私自篡改數(shù)據(jù)時，由于數(shù)據(jù)只保存在單一中心化平臺上，不與其他平臺進行數(shù)據(jù)交叉驗證，被篡改的數(shù)據(jù)也會被作為真實數(shù)據(jù)，故單一中心化平臺提供的數(shù)據(jù)的可信性難以保證。區(qū)塊鏈具有不可篡改、全網(wǎng)共享數(shù)據(jù)等特性，可保證數(shù)據(jù)不可篡改，實現(xiàn)數(shù)據(jù)高可信，故可基于區(qū)塊鏈重構(gòu)高可信的數(shù)字資產(chǎn)交易環(huán)境。

共識機制保障了區(qū)塊鏈技術在分布式場景下能夠達成一致性，并且使用去中心化的思想解決節(jié)點之間的信任問題，使眾多節(jié)點達到一種較為平衡的狀態(tài)。在傳統(tǒng)的比特幣等貨幣型區(qū)塊鏈的共識方法大多存在浪費能源、效率低下、無法達到最終一致性等問題，PoW工作量證明機制依賴機器算力來獲得記賬權(quán)，資源消耗巨大；PoS權(quán)益證明機制根據(jù)節(jié)點所占代幣的比例進而相應比例地降低挖礦難度，從而獲得記賬權(quán)，其方法在一定程度上縮短了共識的時間，但是本質(zhì)上仍需要挖礦。DpoS與PoS原理相同，DpoS通過持幣者持幣比例確定投票影響力，持幣者投票選舉出一定數(shù)量的節(jié)點，由選舉出的代理節(jié)點完成驗證和記賬，該方法極大減少了驗證和記賬節(jié)點的數(shù)量，但是整個共識機制依賴于代幣。Fabric使用的拜占庭容錯算法(PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance)提供了(n-1)/3的容錯性，該容錯算法將共識階段分為Request、Pre-prepare、Prepare、Commit、Reply五個階段，實現(xiàn)了基于余額的交易一致性保證，但是，對于形式多樣的數(shù)字資產(chǎn)來說，其狀態(tài)并非一個簡單的余額可以表示，為了適應更多種類的數(shù)字資產(chǎn)，需要進一步對該算法進行擴充。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種面向復雜數(shù)字資產(chǎn)的多階段PBFT共識系統(tǒng)及方法，以達到如下目的：解決區(qū)塊鏈技術在分布式場景下的高效共識，提供了一種多階段PBFT共識系統(tǒng)及方法。多階段PBFT共識系統(tǒng)在PBFT容錯算法共識五階段的基礎上加入了交易批量共識器、交易校驗器、主節(jié)點自檢器、區(qū)塊構(gòu)建器等部分，完成了多階段的消息處理和校驗處理，實現(xiàn)了消息的高效傳輸，從而為數(shù)字資產(chǎn)狀態(tài)一致性和數(shù)字資產(chǎn)多狀態(tài)安全轉(zhuǎn)換提供了保障。多階段PBFT共識系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)了更少的錯誤率，保證了高效的共識流程和健壯的共識結(jié)構(gòu)。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

本發(fā)明的一樣態(tài)，一種面向復雜數(shù)字資產(chǎn)的多階段PBFT共識系統(tǒng)，包括：交易檢驗器100，在Commit階段完成與交易相關的一致性、安全性校驗；主節(jié)點自檢器200，在ViewChange消息處理過程中進行處理；交易批量共識器300，負責將多筆交易批量處理；View輪轉(zhuǎn)器400，用于完成在ViewChange協(xié)議過程中的主節(jié)點的選擇、新一輪view的更新以及記錄上一個view信息確保新view的延續(xù)；共識消息處理器500，通過不同階段的共識過程實現(xiàn)消息在全局的一致性；區(qū)塊構(gòu)建器600，能夠完成與區(qū)塊相關的交易提交、排序以及區(qū)塊的構(gòu)建、區(qū)塊校驗、區(qū)塊防分叉保證等操作。