[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈的共識資源切片方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911021605.8
• 申請日: 2019-10-25
• 公開（公告）號: CN110855475B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 沈韜;胡夢;劉英莉;朱艷
• 申請（專利權(quán)）人: 昆明理工大學(xué)
• 主分類號: H04L41/0893
• 分類號: H04L41/0893;H04L12/18;H04L67/1097
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本發(fā)明提出一種基于區(qū)塊鏈的共識資源切片方法，涉及區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明改進的區(qū)塊鏈共識資源切片方法基于傳統(tǒng)的實用拜占庭容錯算法(PBFT)共識機制，具體是對區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的共識資源進行切片管理，把共識節(jié)點劃分成多個不同的共識集，多個共識集并發(fā)地進行共識。同時，為了保證共識過程的穩(wěn)定，通過穩(wěn)定值動態(tài)地選取穩(wěn)定值高的主節(jié)點，主節(jié)點把收集到的需要共識的數(shù)據(jù)生成多個預(yù)備塊，每個共識集對相對應(yīng)的預(yù)備塊進行共識，最后主節(jié)點把通過共識的數(shù)據(jù)生成一個正式區(qū)塊。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，主要解決了共識過程吞吐量低、共識過程資源浪費的現(xiàn)象，通過本發(fā)明，可以提高區(qū)塊鏈系統(tǒng)的吞吐量、減少共識資源浪費。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于區(qū)塊鏈的共識資源切片方法，屬于區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

現(xiàn)在聯(lián)盟鏈的常用共識機制是PBFT即實用拜占庭容錯算法，PBFT是一種狀態(tài)機副本復(fù)制算法，即服務(wù)作為狀態(tài)機進行建模，狀態(tài)機在分布式系統(tǒng)的不同節(jié)點進行副本復(fù)制。普通PBFT算法在共識過程中，所有節(jié)點參與，導(dǎo)致通信資源消耗高，惡意節(jié)點的破壞性強。在專利《一種基于PBFT改進的共識方法》中，選穩(wěn)定值高的節(jié)點參加共識，和動態(tài)的對穩(wěn)定值進行調(diào)整。雖然減少了公式過程中的通信消耗，但是共識速度仍然不能滿足大規(guī)模交易系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理。

綜上所述，急需提供一種技術(shù)方案，在保證消除惡意節(jié)點和安全性的基礎(chǔ)上，降低共識資源的浪費，提高共識效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種基于區(qū)塊鏈的共識資源切片方法，主要解決了共識過程吞吐量低、共識過程資源浪費的現(xiàn)象。該方法可以提高區(qū)塊鏈系統(tǒng)的吞吐量、減少共識資源浪費。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種基于區(qū)塊鏈的共識資源切片方法，所述方法的參與者包括共識集、共識節(jié)點、主節(jié)點；所述共識節(jié)點被分成不同的共識集，并對其相對應(yīng)的預(yù)備塊進行投票并發(fā)送給主節(jié)點，然后存儲主節(jié)點生成的正式區(qū)塊；共識集指的是把眾多共識節(jié)點劃分成一個個的群體，不同共識集并發(fā)對不同預(yù)備塊進行投票；主節(jié)點負責(zé)統(tǒng)計投票內(nèi)容放入不同的預(yù)備塊中，然后分別廣播給不同共識集，統(tǒng)計各個共識集的投票結(jié)果并把投票通過的內(nèi)容寫入正式區(qū)塊廣播給共識集中的節(jié)點。

具體步驟為：

Step1、選擇主節(jié)點：穩(wěn)定值在所有節(jié)點前20％的節(jié)點中隨機選擇，主節(jié)點＝random{穩(wěn)定值前20％的節(jié)點}；

Step2、劃分共識集：每四個共識節(jié)點劃分為一個共識集；

Step3、主節(jié)點生成預(yù)備塊：主節(jié)點收集需共識內(nèi)容生成若干預(yù)備塊；

Step4、主節(jié)點把預(yù)備塊廣播給各個共識集：主節(jié)點分別把打包好的預(yù)備塊廣播給相對應(yīng)的共識集，統(tǒng)一投票內(nèi)容；

Step5、共識集投票：各個共識集對接收到的預(yù)備塊中需投票的內(nèi)容進行投票；

Step6、主節(jié)點統(tǒng)計投票結(jié)果：主節(jié)點統(tǒng)計各個共識集的投票結(jié)果，如果有超過2/3的共識節(jié)點通過，則此條內(nèi)容寫入正式區(qū)塊；

Step7、主節(jié)點生成正式區(qū)塊：主節(jié)點把所有共識集投票通過的數(shù)據(jù)生成一個正式區(qū)塊，并廣播給其他節(jié)點；

Step8、共識節(jié)點生成正式區(qū)塊：共識節(jié)點把接收到主節(jié)點廣播的正式塊進行存儲；

Step9、穩(wěn)定值獎懲：若在本輪共識過程中，節(jié)點掉線、對惡意內(nèi)容投通過票、沒有記錄正常區(qū)塊或記錄異常區(qū)塊，則視為異常節(jié)點；若在本輪共識過程中節(jié)點正常進行共識，則視為正常節(jié)點。正常的節(jié)點獎勵穩(wěn)定值1，異常的節(jié)點減少穩(wěn)定值3。

進一步地，根據(jù)PBFT算法的容錯性，共識節(jié)點數(shù)量要大于3f+1，才能保證共識過程的容錯率。為了提高共識效率，每個共識集包含4個共識節(jié)點。既保證了容錯性，又最大限度的提高共識效率。