[發(fā)明專利]一種區(qū)塊鏈拜占庭容錯共識方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010181812.6
• 申請日: 2020-03-16
• 公開（公告）號: CN111416708B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙峰;朱敏;鐘林;何暢彬
• 申請（專利權(quán)）人: 麥希科技（北京）有限公司
• 主分類號: H04L9/08
• 分類號: H04L9/08;H04L9/32;G07C13/00;G06Q40/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 劉鳳玲

本發(fā)明提供了一種區(qū)塊鏈拜占庭容錯共識方法及系統(tǒng)，方法包括：S1：節(jié)點進行密碼抽簽，被抽中的節(jié)點提議區(qū)塊并廣播；S2：對最高優(yōu)先級的區(qū)塊進行第一輪投票；S3：如果存在第一輪投票大于或等于設(shè)定條件的區(qū)塊，則對該區(qū)塊進行第二輪投票；S4：如果第一輪票數(shù)和第二輪票數(shù)均大于或等于設(shè)定條件，則對該區(qū)塊達成共識并返回S1，否則執(zhí)行S5；S5：如果不存在第一輪票數(shù)大于或等于設(shè)定條件的區(qū)塊，則對空塊進行第三輪投票；如果存在第一輪票數(shù)大于或等于設(shè)定條件且第二輪票數(shù)小于設(shè)定條件的區(qū)塊，則對該區(qū)塊進行第三輪投票；如果第三輪票數(shù)大于或等于設(shè)定條件，則返回S2，否則返回S1，從而提高拜占庭容錯共識算法效率且降低網(wǎng)絡(luò)傳輸壓力。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及信息安全技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種區(qū)塊鏈拜占庭容錯共識方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

當(dāng)前，區(qū)塊鏈系統(tǒng)應(yīng)用越來越廣泛，如中國央行從2014年就開始研究基于區(qū)塊鏈的數(shù)字貨幣，并已取得較好的研究成果；2019年3月，IBM(IBM.US)宣布跨境支付區(qū)塊鏈World Wire；2019年6月，美國Facebook公司推出Libra數(shù)字貨幣，以期望為全球提供無國界的數(shù)字貨幣和金融服務(wù)的區(qū)塊鏈平臺；2019年6月，Visa宣布跨境支付區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)B2BConnect。除數(shù)字貨幣外，區(qū)塊鏈技術(shù)在物聯(lián)網(wǎng)、電子發(fā)票、司法存證、食品安全等領(lǐng)域應(yīng)用不斷推廣。

共識方法是區(qū)塊鏈的核心協(xié)議。當(dāng)前，工作量證明(Proof of Work)機制由于大量的資源消耗和長時間等待而受到越來越多的質(zhì)疑。普林斯頓大學(xué)Arvind Narayanan教授指出目前比特幣挖礦的電力消耗已經(jīng)接近全球電力總消耗的1％，數(shù)值大約是5000兆瓦，幾乎是整個倫敦人口(約800萬)每天的用電量。權(quán)益證明(Proof of Stake)和委托權(quán)益證明(Delegated Proof of Stake)等機制由于中心化導(dǎo)致安全性較低。該類共識機制使得擁有大量代幣的用戶能夠坐享其成。此外，用戶抵押代幣以期望獲得利息，不利于代幣的流動性，而且還會吸引黑客攻擊大量幣的錢包。

基于拜占庭容錯的共識機制由于其不分叉特性和高效性得到越來越多的研究。例如，Micali等提出Algorand共識方法，該方法具有不分叉的優(yōu)點。Pass和Shi提出混合共識機制，該機制中將經(jīng)典共識機制與非授權(quán)共識機制相結(jié)合,利用工作量證明，實現(xiàn)非授權(quán)環(huán)境中的狀態(tài)機復(fù)制。該機制具有交易快速響應(yīng)特性(responsivenss),是指交易的確認(rèn)時間與網(wǎng)絡(luò)真實時延有關(guān),而與網(wǎng)絡(luò)時延上限無關(guān)。Maofan等提出HotStuff共識方法，該方法將PBFT網(wǎng)狀通信拓?fù)渥兂闪诵切瓮ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌沟妹看瓮ㄐ哦家揽恐鞴?jié)點以降低系統(tǒng)通信復(fù)雜度。隨后Libra在HotStuff的基礎(chǔ)上引入顯示的活躍機制，并使用聚合簽名的方式保留驗證者的身份以提高驗簽效率。

上述拜占庭容錯共識方法均涉及2輪投票，如果2輪投票大于或等于設(shè)定條件票數(shù)占比，則能夠達成共識。但是如果僅第1輪大于或等于設(shè)定條件票數(shù)占比，而第2輪小于設(shè)定條件票數(shù)占比，則要求系統(tǒng)重新選擇區(qū)塊提議節(jié)點，以完成區(qū)塊提議。該過程使得區(qū)塊鏈共識效率較低。因此，Jae Kwon等提出的Tendermint共識機制，該機制在使用拜占庭容錯(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)方法的基礎(chǔ)上添加了鎖的概念。如果區(qū)塊Block-A的第1輪大于或等于設(shè)定條件票數(shù)占比，則鎖定該區(qū)塊，且下一輪嚴(yán)格要求對上一輪已投票的區(qū)塊繼續(xù)投票。雖然對上一輪已投票的區(qū)塊繼續(xù)投票以期望達成共識，但是在該過程中，如果節(jié)點對上一輪的空塊nil或者其他區(qū)塊Block-B投票進行了投票，則要求該節(jié)點繼續(xù)對空塊nil或者其他區(qū)塊Block-B進行投票，而僅當(dāng)對區(qū)塊Block-A投票的節(jié)點才能夠繼續(xù)對區(qū)塊Block-A進行投票。因此，該過程不利于下一輪的共識，從而使得共識效率較低。

發(fā)明內(nèi)容

基于此，本發(fā)明的目的是提供一種區(qū)塊鏈拜占庭容錯共識方法及系統(tǒng)，以提高共識效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種區(qū)塊鏈拜占庭容錯共識方法，所述方法包括：