[發明專利]一種區塊鏈高效共識方法、系統、計算機設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202110405492.2
• 申請日: 2021-04-15
• 公開（公告）號: CN113079179B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發明（設計）人: 梁增健;張錦喜;陳勝儉;龐啟榮
• 申請（專利權）人: 廣州蟻比特區塊鏈科技有限公司
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L9/40;H04L67/1095
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 牛亭亭

本發明公開了一種區塊鏈高效共識方法、系統、計算機設備及存儲介質，其中方法包括：對所有區塊生產者節點進行排序標記；設定全局規則R；將序號在[0，SIZE?1]內的區塊生產者的公鑰和所述R封裝進創世區塊里；判斷本輪的新增業務區塊的數量是否達到設定值；若否，則所有節點使用Selection_random算法計算下一區塊的合法區塊生產者，將交易發給所述合法區塊生產者，由所述合法區塊生產者生成業務區塊；若是，則使用Consensus_takeTurns算法計算下一輪共識的合法區塊生產者集區塊。本發明通過基于“區塊生產者集區塊”和“業務區塊”的區塊鏈數據組織方式，不僅簡化了共識流程，提高了并發性能，減少了節點的空置時間，提高了資源的利用率，同時還減少了算法中的協商過程的時間，提高了區塊封裝操作的時間占比以及系統的穩定性。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，尤其涉及一種區塊鏈高效共識方法、系統、計算機設備及存儲介質。

背景技術

區塊鏈技術是實現可信互聯網的關鍵技術之一，標志著互聯網進入了一個新的階段，而目前制約區塊鏈技術發展的關鍵難題是共識算法的執行效率過低，無法支撐大規模的商業應用。公鏈通常采用POW共識算法，消耗大量的算力，同時并發量過低；主流聯盟鏈則通常采用PBFT類算法，一定程度上提高了共識效率，但其算法性能隨節點數的增加而呈二次函數陡降。因此，研究并開發高效的共識算法是區塊鏈領域的主要攻關方向。

后來，人們提出了FISCO BCOS這一應用于區塊鏈的多節點并行拜占庭容錯共識算法。該共識算法將區塊鏈節點的角色分成“領導節點”和“隨從節點”，其中：領導節點：負責對交易進行打包成塊，把塊廣播給其他節點，通過共識過程對塊中所有交易進行確認，從而使得區塊鏈的區塊高度不斷增加。隨從節點：負責接收從領導節點發送來的區塊，對區塊中的交易進行確認，所有交易都確認完畢就對該塊進行簽名驗證，從而使共識達成。在該共識算法中，節點的角色不是固定不變的，隨著時間遷移節點角色也會進行變遷。如圖1所示，區塊鏈網絡由一個個節點組成，假設一共有N個節點，對節點從0，1，2，…，N-1進行編號，每個節點對應一個唯一的Idx(i)。一個節點的角色判斷通過公式(h+v)％N來決定，其中h是區塊鏈當前塊高度，v是當前視圖。共識過程就是區塊鏈網絡對一批交易進行確認，并達到全網一致的過程。共識過程分為以下幾個階段，如圖2所示：

選舉領導：通過“角色變遷算法”推選出一個領導。

打包驗證交易：選舉出的領導節點，將一批交易進行打包驗證，組成一個區塊，區塊的產生也就由領導節點負責。

簽名投票：隨從節點對領導節點發送來的區塊，進行每一筆交易確認驗證，全部通過之后發送對該塊的投票簽名。

落盤投票：所有節點在收到2/3以上節點的簽名投票之后，廣播落盤投票。

落盤提交：所有節點在收到2/3以上節點額落盤投票之后，把該塊進行落盤存儲。

然而，目前的POW類算法消耗大量的算力，TPS通常不超過20，同時交易被封裝進區塊后，還需要等待若干個區塊才能最終確認交易成功，實時性和效率都不足以支撐當前的互聯網應用。而非算力類共識算法則通常需要一個選舉與投票的過程，選舉的過程大多不需要消耗過多時間，但投票的過程需要超過至少一半節點以上都同意后才能最終確認新區塊的合法性，其需要消耗多輪網絡通信交互過程，而網絡通信又是分布式系統中最消耗時間的操作，同時網絡交互還會存在數據丟包、節點斷線等風險。非算力類算法減少了對CPU性能的依賴，但也增加了對網絡性能的依賴。算法的并發性能不顯著，卻帶來了系統穩定性弱的風險。

綜上所述，目前的共識算法都存在缺陷，因此，如何研究并開發出一種高效的共識算法仍然是目前本領域技術人員亟需解決的技術問題。

以上信息作為背景信息給出只是為了輔助理解本公開，并沒有確定或者承認任意上述內容是否可用作相對于本公開的現有技術。

發明內容