[發明專利]一種基于信譽與投票機制的改進PBFT共識方法

有效

• 申請號: 202010184664.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111355810B
• 公開（公告）日: 2022-05-10
• 發明（設計）人: 陳俊華;張夏;張珈銅;黃學達
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L67/1042
• 分類號: H04L67/1042;H04L9/32
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種基于信譽與投票機制的改進PBFT共識方法，其特征在于，包括以下步驟：

對節點進行狀態劃分，即根據節點的信譽值從高到低將節點分為可信節點、正常節點、異常節點、不可信節點以及無效節點5個狀態，另外設置一個與信譽值無關的狀態為審查節點，若可信節點未產生有效區塊，其狀態轉換為審查節點；若正常節點多次產生有效節點，且其信譽值達到可信節點的區間，則該正常節點轉換為可信節點；若正常節點未產生有效區塊，則狀態轉換為審查節點；若異常節點多次產生有效區塊且信譽值達到正常節點的閾值，則轉換為正常節點；若異常節點故障或作惡，其狀態轉換為不可信節點；若不可信節點多次產生有效區塊且其信譽值達到異常節點的閾值，則狀態轉換為異常節點；若不可信節點故障或作惡，則狀態轉換為無效節點；若審查節點故障，且其信譽值處于可信節點的區間，則狀態裝換為異常節點；若審查節點作惡，或者審查節點故障且其信譽值未處于信譽節點的區間，則其狀態轉換為異常節點，節點信譽值設置為[0,K),系統剛運行時所有節點的初始信譽值均為K1,如果節點成功產生有效區塊，系統會獎勵k點信譽值；可信節點的信譽值為[K2-150),正常節點的信譽值為[K1-K2),異常節點的信譽值為[K3-K1),不可信節點的信譽值為[K4-K3),無效節點的信譽值為0；K2、K1、K3、K4分別為可信節點、正常節點、異常節點、不可信節點的閾值；可信節點、正常節點具有參與主節點選舉的權限；可信節點、正常節點、異常節點具有參與選舉主節點時投票的權限；可信節點、正常節點、異常節點、不可信節點具有參與共識過程的權限；根據投票計算選舉出主節點的過程包括：

其中，Score_n為參與選舉的節點的得分；credit_n是參選節點n的信譽值，credit_k是投票節點k的信譽值，vote_k是k節點投票的投票情況，支持、反對和棄權分別對應1、-1和0；K是信譽值的最大值，N是參與投票的節點數量；λ和μ為權重比例，λ+μ＝1；

根據節點在共識過程的表現進行節點狀態的轉換；

根據節點的狀態進行權限分配，具有參選權限的節點可參與主節點選舉，并根據投票計算選舉出主節點；

主節點接收客戶端發送的請求，廣播該請求給備份節點，開始共識過程；；

共識過程中，如果主節點故障或作惡，根據主節點異常情況進行視圖切換。

2.根據權利要求1所述的一種基于信譽與投票機制的改進PBFT共識方法，其特征在于，當可信節點參加選舉主節點時，λ為0.65、μ為0.35；當正常節點參加選舉主節點時，λ為0.45、μ為0.55。

3.根據權利要求1所述的一種基于信譽與投票機制的改進PBFT共識方法，其特征在于，共識過程包括：

主節點廣播一致性提案消息；

備份節點接收一致性提案消息，判斷主節點是否故障或者作惡，若主節點故障或作惡，則根據主節點異常情況進行視圖切換；

否則備份節點廣播一致性確認消息；

若主節點在規定時間內收到備份節點廣播的2f個有效的一致性確認消息，則達成共識，其他節點執行主節點的請求消息，發布區塊；否則執行視圖切換過程；

其中，f是最大可容忍的拜占庭節點數。

4.根據權利要求1所述的一種基于信譽與投票機制的改進PBFT共識方法，其特征在于，進行視圖切換的過程包括：

當主節點響應超時，重新選擇主節點，新的主節點向備份節點廣播new-view消息，并且視圖編號加1，新的主節點執行上一個視圖未完成的操作；

當主節點響應未超時，若備份節點認為主節點作惡，該備份節點向其他備份節點廣播view-change事件，若收到2f個不同備份節點的視圖編號為v+1的view-change事件則選擇新的主節點，新的主節點向備份節點廣播new-view消息，并且視圖編號加1，新的主節點執行上一個視圖未完成的操作。