[發(fā)明專利]面向物聯(lián)網(wǎng)的輕量級區(qū)塊鏈共識方法、系統(tǒng)及介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911017871.3
• 申請日: 2019-10-24
• 公開（公告）號: CN110768798B
• 公開（公告）日: 2022-06-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 中國人民解放軍國防科技大學(xué)
• 主分類號: H04L9/32
• 分類號: H04L9/32
• 代理公司: 湖南兆弘專利事務(wù)所(普通合伙) 43008
• 代理人: 譚武藝

本發(fā)明公開了一種面向物聯(lián)網(wǎng)的輕量級區(qū)塊鏈共識方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，本發(fā)明方法包括各個節(jié)點(diǎn)成員按照層級選舉形成委員會，首席p打包區(qū)塊B并向所有中樞成員發(fā)送預(yù)發(fā)布信息；首席p根據(jù)各中樞成員確認(rèn)整合成確認(rèn)發(fā)布證書并廣播給所有執(zhí)行官；執(zhí)行官對區(qū)塊B進(jìn)行驗(yàn)證；首席p如果收到f+1個驗(yàn)證通過信息，則首席p發(fā)布區(qū)塊B并附加確認(rèn)發(fā)布證書和驗(yàn)證通過證書；若收到f+1個驗(yàn)證不通過信息，則發(fā)布空白區(qū)塊B并附加驗(yàn)證不通過證書。本發(fā)明綜合了區(qū)塊鏈去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和物聯(lián)網(wǎng)天然的層級結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，能夠很好的適應(yīng)多樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，提高了節(jié)點(diǎn)容錯率的同時盡可能的減少了網(wǎng)絡(luò)通信，能夠減少網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力以及提高共識效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及物聯(lián)網(wǎng)的區(qū)塊鏈技術(shù)，具體涉及一種面向物聯(lián)網(wǎng)的輕量級區(qū)塊鏈共識方法、系統(tǒng)及介質(zhì)。

背景技術(shù)

區(qū)塊鏈的共識機(jī)制能夠很好的解決物聯(lián)網(wǎng)分布式網(wǎng)絡(luò)的信任和安全等問題。然而物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的計(jì)算機(jī)性能的多樣性，使得直接在物聯(lián)網(wǎng)中應(yīng)用區(qū)塊鏈變得很復(fù)雜。同時，物聯(lián)網(wǎng)固有的層級結(jié)構(gòu)和區(qū)塊鏈的去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也存在一定沖突。

因此，如何面向物聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)輕量級的區(qū)塊鏈共識，已經(jīng)成為將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用到物聯(lián)網(wǎng)時亟待解決的關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題：針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，提供一種面向物聯(lián)網(wǎng)的輕量級區(qū)塊鏈共識方法、系統(tǒng)及介質(zhì)，本發(fā)明綜合了區(qū)塊鏈去中心化的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和物聯(lián)網(wǎng)天然的層級結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢，能夠很好的適應(yīng)多樣的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，提高了節(jié)點(diǎn)容錯率的同時盡可能的減少了網(wǎng)絡(luò)通信，能夠減少網(wǎng)絡(luò)帶寬的壓力以及提高共識效率。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種面向物聯(lián)網(wǎng)的輕量級區(qū)塊鏈共識方法，實(shí)施步驟包括：

1）各個節(jié)點(diǎn)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(shù)量為2f+3g+2個且包括一個首席p、含首席p在內(nèi)一共上限數(shù)量為3g+1個中樞成員，上限數(shù)量為2f+1個執(zhí)行官，f+1名執(zhí)行官為激活的執(zhí)行官，剩余f名執(zhí)行官為觀察的執(zhí)行官，其中g(shù)為達(dá)成共識所允許的最大中樞成員錯誤節(jié)點(diǎn)數(shù)，f為最大執(zhí)行官錯誤節(jié)點(diǎn)數(shù)；需要進(jìn)入?yún)^(qū)塊B的共識時執(zhí)行下一步；

2）首席p打包區(qū)塊B，并向所有中樞成員發(fā)送預(yù)發(fā)布信息；

3）各中樞成員對收到的預(yù)發(fā)布信息檢查其序列號n是否連續(xù)，如果連續(xù)則返回確認(rèn)發(fā)布信息給首席p；

4）首席p在設(shè)定的超時時間t_p1內(nèi)統(tǒng)計(jì)收到的確認(rèn)發(fā)布信息數(shù)，如果不少于2g+1個則將其整合成確認(rèn)發(fā)布證書并廣播給所有執(zhí)行官；否則如果首席p在超時時間t_p1內(nèi)，無法收集到2g+1個確認(rèn)發(fā)布信息，則發(fā)起中樞成員視圖變更；

5）執(zhí)行官收到確認(rèn)發(fā)布證書后，對其中區(qū)塊B進(jìn)行驗(yàn)證，如果驗(yàn)證通過則廣播驗(yàn)證信息給首席p以及所有中樞成員，否則廣播驗(yàn)證不通過信息給首席p以及所有中樞成員；

6）首席p在設(shè)定的超時時間t_p2內(nèi)統(tǒng)計(jì)收到的驗(yàn)證信息，如果收到f+1個一致的驗(yàn)證通過信息，則生成驗(yàn)證通過證書、發(fā)布區(qū)塊B并附加確認(rèn)發(fā)布證書和驗(yàn)證通過證書；若收到f+1個一致的驗(yàn)證不通過信息，則生成驗(yàn)證不通過證書，發(fā)布空白區(qū)塊B并附加驗(yàn)證不通過證書。

可選地，步驟3）中樞成員對收到的預(yù)發(fā)布信息檢查其序列號n是否連續(xù)時還包括下述處理步驟：如果中樞成員發(fā)現(xiàn)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(xù)，向其他中樞成員及首席p請求中間缺少的區(qū)塊信息；當(dāng)中樞成員收到缺失請求時，則將自身n_h之后的所有區(qū)塊打包發(fā)給缺失成員；如果中樞成員拿到的區(qū)塊信息中，證書無效，則不予采信該區(qū)塊；如果中樞成員無法補(bǔ)足n_h至n的所有區(qū)塊，則發(fā)起中樞成員視圖變更；如果中樞成員發(fā)現(xiàn)序列號n小于等于本地存儲的歷史序列號n_h，則發(fā)起中樞成員視圖變更。