[發(fā)明專利]一種基于多分區(qū)PBFT的多通道區(qū)塊鏈平臺(tái)優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010109423.2
• 申請(qǐng)日: 2020-02-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111371850B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡建國(guó);譚德志;丁顏玉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣州智慧城市發(fā)展研究院;中山大學(xué)
• 主分類號(hào): H04L67/104
• 分類號(hào): H04L67/104;H04L12/18;G06Q40/04
• 代理公司: 廣州專理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 44493
• 代理人: 王允輝

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于多分區(qū)PBFT的多通道區(qū)塊鏈平臺(tái)優(yōu)化方法，涉及區(qū)塊鏈技術(shù)。該方法應(yīng)用于基于Fabric1.0多通道架構(gòu)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，在每個(gè)Peer節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建多個(gè)運(yùn)行數(shù)目一致的分區(qū)，各Peer節(jié)點(diǎn)在其不同的分區(qū)上同時(shí)運(yùn)行有對(duì)應(yīng)的一個(gè)PBFT共識(shí)協(xié)議，在同一個(gè)PBFT共識(shí)協(xié)議中，其中一個(gè)Peer節(jié)點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)分區(qū)與其他Peer節(jié)點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)分區(qū)建立有可響應(yīng)的分區(qū)備份關(guān)系，優(yōu)化日志的分布式一致過(guò)程采用兩段式PBFT共識(shí)算法執(zhí)行。本發(fā)明引入改造后的PBFT算法解決了原設(shè)計(jì)方案存在的拜占庭容錯(cuò)問(wèn)題，將共識(shí)節(jié)點(diǎn)改造成多分區(qū)的共識(shí)節(jié)點(diǎn)，并在不同分區(qū)中實(shí)現(xiàn)PBFT并行隊(duì)列，既實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)隔離，也提高了并發(fā)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于多分區(qū)PBFT的多通道區(qū)塊鏈平臺(tái)優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著比特幣在全球范圍內(nèi)引起了重點(diǎn)關(guān)注，大量專家學(xué)者展開(kāi)對(duì)底層區(qū)塊鏈技術(shù)的研究，越來(lái)越多的金融科技公司布局區(qū)塊鏈。2015年12月，IBM等公司為了更好地推進(jìn)區(qū)塊鏈技術(shù)的發(fā)展，宣布組成聯(lián)盟來(lái)開(kāi)發(fā)開(kāi)源的聯(lián)盟鏈平臺(tái)—Hyperledger Fabric。該平臺(tái)已實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)階段到發(fā)布階段的過(guò)渡，其不同于比特幣、以太坊等公有鏈一類的平臺(tái)，Hyperledger Fabric通過(guò)應(yīng)用協(xié)調(diào)服務(wù)維護(hù)Docker容器狀態(tài)和鏈碼。為了達(dá)到無(wú)代幣的特性，其引入了PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance，實(shí)用拜占庭容錯(cuò)）算法作為共識(shí)算法，該算法在系統(tǒng)吞吐量，交易確認(rèn)時(shí)間等方面具有一定優(yōu)勢(shì)。

在Hyperledger Fabric1.0以后，IBM對(duì)該架構(gòu)進(jìn)行重組，從原來(lái)0.6版本的單節(jié)點(diǎn)模型解耦成客戶端節(jié)點(diǎn)、Peer節(jié)點(diǎn)、排序服務(wù)節(jié)點(diǎn)三種節(jié)點(diǎn)類型，引入Kafka共識(shí)和Solo共識(shí)，同時(shí)去除了原有的PBFT共識(shí)算法，另一個(gè)重要特性是引入了多通道進(jìn)行數(shù)據(jù)隔離。

然而，現(xiàn)有的Kafka共識(shí)不具備拜占庭容錯(cuò)的性質(zhì)，Kafka機(jī)制本身只適用于主從容備的場(chǎng)景，并不適用于拜占庭容錯(cuò)的場(chǎng)景，一旦領(lǐng)導(dǎo)共識(shí)節(jié)點(diǎn)作惡，錯(cuò)誤的信息則會(huì)彌散到整個(gè)分布式網(wǎng)絡(luò)。且原生的PBFT算法不適用于新型的Hyperledger Fabric架構(gòu)。原生PBFT有三段式，且最后還會(huì)在節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行指令再返回給客戶端，而在區(qū)塊鏈場(chǎng)景中，共識(shí)算法的作用更偏向于將日志進(jìn)行分布式同步而不需要執(zhí)行。同時(shí)，原生PBFT采用單視圖的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的同步和主節(jié)點(diǎn)的選舉，但該模式只適用于單通道的情況，考慮到Fabric1.0中引入的多視圖特性，需要對(duì)原生PBFT進(jìn)行修改以使得多個(gè)通道形成多個(gè)并行隊(duì)列，以提高系統(tǒng)的并發(fā)量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在于提供一種基于多分區(qū)PBFT的多通道區(qū)塊鏈平臺(tái)優(yōu)化方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種基于多分區(qū)PBFT的多通道區(qū)塊鏈平臺(tái)優(yōu)化方法，應(yīng)用于基于Fabric1.0多通道架構(gòu)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，所述區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)包括客戶端節(jié)點(diǎn)、排序服務(wù)、和Peer節(jié)點(diǎn)，基于所述排序服務(wù)提供的多通道支持服務(wù)，所述客戶端節(jié)點(diǎn)和所述Peer節(jié)點(diǎn)連接到一個(gè)給定的通道，并通過(guò)該給定的通道發(fā)送和接收消息，其中，在每個(gè)所述Peer節(jié)點(diǎn)上構(gòu)建多個(gè)運(yùn)行數(shù)目一致的分區(qū)，各所述Peer節(jié)點(diǎn)在其不同的分區(qū)上同時(shí)運(yùn)行有對(duì)應(yīng)的一個(gè)PBFT共識(shí)協(xié)議，在同一個(gè)所述PBFT共識(shí)協(xié)議中，其中一個(gè)所述Peer節(jié)點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)分區(qū)與其他所述Peer節(jié)點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)分區(qū)建立有可響應(yīng)的分區(qū)備份關(guān)系，優(yōu)化日志的分布式一致過(guò)程采用兩段式PBFT共識(shí)算法執(zhí)行。

優(yōu)選地，在上述的基于多分區(qū)PBFT的多通道區(qū)塊鏈平臺(tái)優(yōu)化方法中，一個(gè)所述分區(qū)對(duì)應(yīng)多通道中的一個(gè)通道，各所述通道中的數(shù)據(jù)互相獨(dú)立，在同一個(gè)所述PBFT共識(shí)協(xié)議中，其中一個(gè)所述Peer節(jié)點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)分區(qū)與其他所述Peer節(jié)點(diǎn)上的對(duì)應(yīng)分區(qū)共同構(gòu)成一個(gè)邏輯上的集群。