[發明專利]一種適用于實時交易場景的區塊鏈節點共識方法

有效

• 申請號: 202010175157.3
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111404928B
• 公開（公告）日: 2021-07-06
• 發明（設計）人: 武暢;楊洋;楊洋;魏學麟;張康;金雪敏
• 申請（專利權）人: 電子科技大學;安順迪訊科技有限公司
• 主分類號: H04L29/06
• 分類號: H04L29/06;H04L29/08;G06Q40/04
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種適用于實時交易場景的區塊鏈節點共識方法，通過分析和量化區塊鏈中各節點設備在網絡中的屬性，設定了一套多元的且考慮權重的節點可信度量化方法，通過向量、矩陣方法得到量化數值，并依此選舉Primary主節點，使得區塊鏈Primary主節點發生故障的可能性降低，進而有效降低視圖變更的頻率且降低延遲，具有較高的穩定性和較大的交易吞吐量；通過在各節點相互通信響應的過程中設定了多個廣播及應答機制，并在多個環節中保障正常節點均在區塊鏈系統能夠容忍的無效或者惡意節點數之上，其整體的安全性、實時性、穩定性均適用于金融等嚴苛場景。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，具體涉及一種適用于實時交易場景的區塊鏈節點共識方法。

背景技術

區塊鏈起源于比特幣，其本質是一個分布式的去中心化數據庫，可形象地比喻為共享賬本，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集體維護以及公開透明的特點。區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。一般來說區塊鏈系統由應用層、合約層、共識層、網絡層和數據層組成。

區塊鏈共識層主要封裝網絡節點的各類共識算法，如何在分布式系統中高效地達成共識是分布式計算領域的重要研究問題。區塊鏈技術的核心優勢之一就是能夠在決策權高度分散的去中心化系統中使得各節點高效地針對區塊數據的有效性達成共識。早期的比特幣區塊鏈采用高度依賴節點算力的工作量證明(Proof of work,PoW)機制來保證比特幣網絡分布式記賬的一致性。

然而，PoW共識機制需要難題證明，不適用于金融等需要實時交易的場景；而傳統的實用拜占庭容錯算法(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)雖可作為PoW的替代方法，但仍存在不可忽視的問題：在選取主節點時是輪詢進行選取，可能存在選取的節點不穩定、不誠實等情況，后續導致觸發頻繁的視圖變更的問題。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種適用于實時交易場景的區塊鏈節點共識方法解決了現有的包括傳統PBFT算法在內的區塊鏈節點共識機制不適用于金融等需要實時交易的場景的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種適用于實時交易場景的區塊鏈節點共識方法，包括以下步驟：

S1、選舉Primary主節點；

S2、通過Client客戶端向Primary主節點發起m請求，并通過Primary主節點接收m請求；

S3、通過Primary主節點給m請求分配序號n，形成Pre-prepare消息，將Pre-prepare消息廣播給區塊鏈中的所有follower跟隨者節點，并將Pre-prepare消息保存在Primary主節點的log日志中；

S4、通過所有的follower跟隨者節點校驗Pre-prepare消息；

S5、將校驗后的Pre-prepare消息分別保存在所有follower跟隨者節點的log日志中，并通過所有的follower跟隨者節點分別廣播Prepare消息；

S6、校驗各節點接收的Prepare消息，并將通過校驗的節點的工作狀態調整為Prepared狀態；

S7、通過達成Prepared狀態的節點廣播Commit消息，并驗證Commit消息接收及執行情況，實現Client客戶端交易確認。

進一步地，所述步驟S1包括以下步驟：

S11、根據區塊鏈網絡特征和金融數學特征，建立多元組模型，得到各節點的屬性向量x＝{x₁，x₂，…xN}，其中x₁，x₂，…x_N為該節點的屬性，N為屬性總數，其值為不小于1的整數；