[發明專利]面向物聯網的輕量級區塊鏈共識方法、系統及介質

有效

• 申請號: 201911017871.3
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110768798B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發明（設計）人: 史佩昌;王懷民;劉惠;楊尚之;丁博;傅翔;張亦奇;鐘姚奇;韓拴龍
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍國防科技大學
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

1.一種面向物聯網的輕量級區塊鏈共識方法，其特征在于實施步驟包括：

1）各個節點成員按照層級選舉形成委員會，所述委員會中的成員上限數量為2f+3g+2個且包括一個首席p、含首席p在內一共上限數量為3g+1個中樞成員，上限數量為2f+1個執行官，其中f+1名執行官為激活的執行官，剩余f名執行官為觀察的執行官，其中g為達成共識所允許的最大中樞成員錯誤節點數，f為最大執行官錯誤節點數；需要進入區塊B的共識時執行下一步；

2）首席p打包區塊B，并向所有中樞成員發送預發布信息；

3）各中樞成員對收到的預發布信息檢查其序列號n是否連續，如果連續則返回確認發布信息給首席p；

4）首席p在設定的超時時間t_p1內統計收到的確認發布信息數，如果不少于2g+1個則將其整合成確認發布證書并廣播給所有執行官；否則如果首席p在超時時間t_p1內，無法收集到2g+1個確認發布信息，則發起中樞成員視圖變更；

5）執行官收到確認發布證書后，對其中區塊B進行驗證，如果驗證通過則廣播驗證信息給首席p以及所有中樞成員，否則廣播驗證不通過信息給首席p以及所有中樞成員；

6）首席p在設定的超時時間t_p2內統計收到的驗證信息，如果收到f+1個一致的驗證通過信息，則生成驗證通過證書、發布區塊B并附加確認發布證書和驗證通過證書；若收到f+1個一致的驗證不通過信息，則生成驗證不通過證書，發布空白區塊B并附加驗證不通過證書。

2.根據權利要求1所述的面向物聯網的輕量級區塊鏈共識方法，其特征在于，步驟3）中樞成員對收到的預發布信息檢查其序列號n是否連續時還包括下述處理步驟：如果中樞成員發現序列號n和本地存儲的歷史序列號n_h不滿足n=n_h+1則序列號n不連續，向其他中樞成員及首席p請求中間缺少的區塊信息；當中樞成員收到缺失請求時，則將自身n_h之后的所有區塊打包發給缺失成員；如果中樞成員拿到的區塊信息中，證書無效，則不予采信該區塊；如果中樞成員無法補足n_h至n的所有區塊，則發起中樞成員視圖變更；如果中樞成員發現序列號n小于等于本地存儲的歷史序列號n_h，則發起中樞成員視圖變更。

3.根據權利要求1所述的面向物聯網的輕量級區塊鏈共識方法，其特征在于，步驟6）中首席p在設定的超時時間t_p2內統計收到的驗證信息時還包括下述處理步驟：如果首席p收到了不一致的驗證信息，直接激活觀察的執行官；觀察的執行官接收到激活請求后，將驗證結果返回給中樞，首席選取其中f+1個相同的驗證結果，并選取對應的執行官成為激活的執行官，廣播區塊信息；執行官收到區塊后，檢查自己是否被包含在驗證證書內，如果是，則為激活的執行官，不是則為觀察的執行官；執行官如果超過指定時間沒有收到區塊信息，則向其他委員會成員申請區塊信息。

4.根據權利要求1所述的面向物聯網的輕量級區塊鏈共識方法，其特征在于，所述發起中樞成員視圖變更的詳細步驟包括：

S1）發起中樞成員視圖變更的首席p或者中樞成員廣播消息，此時該發起中樞成員視圖變更的首席p或者中樞成員不會暫停工作；

S2）當一個中樞成員收到g+1個不同的中樞成員發出的發起中樞成員視圖變更的廣播消息時，廣播視圖變更請求，同時在該視圖中停止工作；

S3）當一個中樞成員收到視圖變更請求后，生成自己的視圖變更請求，廣播給其他中樞成員并停止工作；

S4）當一個中樞成員收到含自己在內的2g+1個的視圖變更請求后，成為新的首席，廣播給所有委員會新視圖信息；

S5）中樞成員收到新視圖信息后，將檢查自己本地的區塊和新視圖信息中的是否一致，如發現缺失則廣播缺失請求，更新視圖信息后，中樞成員開始為新視圖進行工作。

5.根據權利要求4所述的面向物聯網的輕量級區塊鏈共識方法，其特征在于，步驟S1）中發起中樞成員視圖變更的首席p或者中樞成員判斷當前中樞成員視圖是否完成一個有效區塊的步驟，如果發現當前視圖沒有完成一個有效區塊，則執行步驟1）重新選舉。