[發明專利]一種改進的PBFT區塊鏈共識方法

有效

• 申請號: 202010185280.3
• 申請日: 2020-03-17
• 公開（公告）號: CN111414420B
• 公開（公告）日: 2023-05-26
• 發明（設計）人: 李云;吳奧宇
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06F16/27
• 分類號: G06F16/27;G06Q20/38;H04L9/06;H04L67/1097
• 代理公司: 重慶輝騰律師事務所 50215
• 代理人: 王海軍

1.一種改進的PBFT區塊鏈共識方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

將所有節點分為共識集合和待定集合；

對共識集合中的節點進行評分，并通過該評分選擇主節點；對共識集合中的節點進行評分包括：

其中，S_i表示節點i的總評分即評估結果；R表示所有節點組成的集合，|R|表示總節點數；d_i表示節點i的歷史共識評分；e_i表示節點剩余電量的百分比；c_i和C分別表示節點成功參與共識的次數與總共識次數；k₁、k₂、k₃分別表示歷史共識評分、節點剩余電量的百分比、節點成功參與共識的次數對節點評分的權重；

根據選取的主節點開始視圖的共識過程；

當共識成功時，主節點歷史共識評分+1，參與共識次數+1；從節點參與共識次數+1；

當共識失敗時，主節點歷史共識評分-3；若為從節點懷疑導致視圖切換，則該從節點歷史共識評分+1且參與共識次數+1。

2.根據權利要求1所述的一種改進的PBFT區塊鏈共識方法，其特征在于，在進行第一次共識時，節點被隨機分配到共識集合和待定集合；在之后的共識過程中，共識集合和待定集合中的節點按照節點的評分從高到低進行排序，當共識集合R_a中的節點的歷史共識評分小于0時，將該節點將轉移到待定集合R_b末尾，同時將R_b集合的首節點轉移到共識集合R_a中。

3.根據權利要求2所述的一種改進的PBFT區塊鏈共識方法，其特征在于，從第二次共識開始，將所有節點分為共識集合和待定集合時，需要滿足：

|R_a|＝3f+1；

|R_b|＝f；

其中，|R_a|表示共識集合R_a中節點的數量；|R_b|表示待定集合R_b中節點的數量；f表示參與共識的集合R_a中允許失效的最大節點數。

4.根據權利要求1所述的一種改進的PBFT區塊鏈共識方法，其特征在于，歷史共識評分、節點剩余電量的百分比、節點成功參與共識的次數對節點評分的權重分別為k₁＝0.5、k₂＝0.3、k₃＝0.2。

5.根據權利要求1所述的一種改進的PBFT區塊鏈共識方法，其特征在于，通過節點的評分選擇主節點包括通過節點的評分對節點進行排序，使得節點序號越小節點評分越大、排序越靠前，且排序越靠前的節點被選為主節點的概率越大，被選出的主節點序號表示為：

其中，p表示最終選出的主節點序號；unifrnd(0,|R_a|-1)表示在0到|R_a|-1之間產生一個隨機數，|R_a|表示共識集合R_a中節點的數量；floor()表示對括號中的數進行向下取整。

6.根據權利要求1所述的一種改進的PBFT區塊鏈共識方法，其特征在于，根據選取的主節點開始視圖的共識過程包括：

主節點將交易打包成區塊后生成預準備消息并向從節點廣播；

從節點收到預準備消息后確認消息的正確性，若消息沒有被篡改且消息中的區塊和交易也沒有被篡改，則向其他節點包括主節點和從節點廣播準備消息；

若消息或消息中的區塊和交易被篡改向客戶端發送視圖變更消息；

客戶端收到不同節點發送的2f+1個相同的視圖變更消息后重新進行共識；

若節點收到不同節點發送的2f+1個與預準備消息一樣的準備消息后，向客戶端回復執行成功消息；

此時，主節點將交易打包的區塊加入到每個節點中；

其中，f表示參與共識的集合R_a中允許失效的最大節點數。