[發明專利]一種區塊鏈領導人選舉方法及其裝置

在審

• 申請號: 201811560491.X
• 申請日: 2018-12-20
• 公開（公告）號: CN109728941A
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 王春峰;李軍
• 申請（專利權）人: 北京比新科技有限公司
• 主分類號: H04L12/24
• 分類號: H04L12/24;H04L29/08
• 代理公司: 北京邦創至誠知識產權代理事務所(普通合伙) 11717
• 代理人: 吳強

本發明提供了一種區塊鏈領導人選舉方法及其裝置，本發明方法根據節點能力和既定策略預先確定備份節點，從而在到期后或者突發情況下快速實現領導人節點更迭，核心節點可快速轉為參選節點，并通過投票方式快速選出新的領導人節點，防止許可鏈中領導人缺位。由此，領導人更迭速度快，效率高，同時可以選擇較為復雜的節點選擇規則，兼顧效果、效率和靈活性。

技術領域

本發明涉及信息技術領域，尤其是涉及一種區塊鏈領導人選舉方法及其裝置。

背景技術

區塊鏈是一個分布式系統，一致性是分布式系統的關鍵問題。所謂一致性是指：對于系統中的多個服務節點，在共識機制的保障下，多個服務節點對處理結果達成一致。因此，區塊鏈借助共識機制解決了分布式場景中節點間互相信任和一致性的問題。

現有區塊鏈中采用的共識機制方法包括：工作量證明(POW)、權益證明(POS)、實用拜占庭容錯算法(PBFT)以及Raft等。有的共識算法適用于公鏈，有的適用于許可鏈(聯盟鏈和私有鏈)。在許可鏈中，雖然其共識機制運行于預先選定的服務節點至上，較公鏈的效率有非常大的提升，但如何進一步提升許可鏈共識機制性能依然是一個關鍵。其中，領導人選舉算法是分布式的共識算法的關鍵。

目前的領導人選舉算法很難兼顧效率和靈活性；有的采用多簡單的選舉算法，如實用拜占庭容錯算法(PBFT)中基于節點序號的方發；有的雖然靈活，依賴很多計算機硬件因素作為選舉因子，比如IP地址、CPU核數、內存大小、自定義序列號等等，但需要經過競爭窗口的隨機算選舉機制，浪費系統時間，影響系統效率。

因此，如何設計兼顧效率和靈活性的領導人選舉算法對共識算法顯得非常重要。

發明內容

本發明的目的在于提出了一種基于熱備方式的區塊鏈領導人選舉方法及其裝置。此方法既可避免基于周期的隨機選舉方法的效率問題，又能有效地考慮節點的能力和系統策略，總是選擇符合系統策略的最適合的備份領導人節點作為備選，從而通過快速領導人切換避免了隨機選舉的時間浪費，從而實現了一種高效、靈活的領導人選舉機制。

為實現上述目的，本發明提供的一種區塊鏈領導人選舉方法，包括

步驟1：構成一個許可鏈的多個節點包括若干個核心節點，所述核心節點為經過認證授權可以參加共識算法的領導人選舉，并有可能成為許可鏈中領導人的節點；所有的核心節點構成核心節點集合；

兩兩核心節點之間通過心跳消息方式維護核心節點間的連通，每個核心節點通過能力消息向其他核心節點廣播自身的能力信息；

步驟2：核心節點集合包括一個唯一的現領導人節點(Leader-Status節點)；現領導人節點周期性地向所有其他核心節點廣播關于核心節點集合的宣告信息，以使所有核心節點維護相同的核心節點集合信息；

步驟3：現領導人節點選出一個符合設定約束條件的核心節點作為備選節點(Standby-Status節點)；現領導人節點和備選節點之外的其他核心節點為候選節點(Candidate-Status節點)；

現領導人節點向所有其他核心節點(包括所有候選節點和備選節點)廣播備選節點信息，被選作備選節點的核心節點將自身狀態置為備選狀態；

候選節點持續保持準備參加接替現領導人節點的共識算法領導人選舉、進而成為許可鏈中新領導人的候選狀態；

步驟4：現領導人檢測到預設周期到期時，發出切換消息給備份節點；備份節點收到切換消息，發送切換確認信息給現領導人節點，現領導人節點轉變為候選節點，備份節點轉換成為新領導人節點，新領導人節點向所有候選節點發送領導人宣告信息；新領導人節點根據步驟3選擇新備份節點；