[發明專利]一種基于Raft-PBFT的區塊鏈共識方法

在審

• 申請號: 202210060521.0
• 申請日: 2022-01-19
• 公開（公告）號: CN114422513A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 柴蓉;楊錫政;蔣汶航;陳前斌
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L9/40;H04L9/32
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 廖曦

1.一種基于Raft-PBFT的區塊鏈共識方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

S1：基于K均值算法將區塊鏈網絡節點劃分為多個子集群；

S2：所有子集群主節點與監督節點構成主集群；

S3：客戶端發送請求消息至主集群節點，重定向至監督節點；

S4：監督節點接收客戶端請求消息，驗證客戶端請求消息簽名及客戶端身份是否合法；若消息簽名或客戶端身份驗證未通過，則丟棄該請求消息；若驗證通過，轉至S5；

S5：主集群內基于改進的Raft協議執行第一輪共識協議；

S6：若主集群節點未達成共識，請求消息驗證失敗；

S7：若主集群節點達成共識，監督節點發送確認回復消息至客戶端，并將回復證書發送至主集群節點；

S8：若主集群節點收到回復證書，轉至S10；

S9：若主集群節點未收到回復證書，則在其子集群內觸發視圖切換，轉至S10；

S10：各子集群內基于實用拜占庭容錯PBFT算法執行第二輪共識；

S11：子集群判斷是否達成共識，若是，對應子集群主節點發送確認回復消息至客戶端，轉至S14；

S12：若子集群未達成共識，判斷視圖切換次數是否大于門限值，若是，該子集群終止共識過程；否則，子集群觸發視圖切換，更新視圖切換次數并執行第二輪共識，轉至S11；

S13：若子集群達成共識，子集群主節點發送確認回復消息至客戶端；

S14：若客戶端收到不少于主集群半數的確認回復消息，客戶端請求消息在集群內達成共識，區塊鏈共識流程結束。

2.根據權利要求1所述的一種基于Raft-PBFT的區塊鏈共識方法，其特征在于：所述S1中，令Φ表示區塊鏈網絡節點集合，Φ＝{I₁，I₂，…，I_n}，其中，I_n標識第n個區塊鏈網絡節點，1≤n≤N，N為區塊鏈網絡節點數，基于K均值算法構建區塊鏈子集群過程如下：

S11：初始主節點選擇：隨機選擇K個區塊鏈節點作為初始主節點，得到初始主節點集合子集群成員集合

S12：主節點與子集群節點關聯：定義網絡性能為節點能耗與誤碼率的加權和，令Ψ_i，k表示子集群節點I_i∈Φ_cm與主節點關聯對應的成本，建模Ψ_i，k為Ψ_i，k＝E_i，k+ωδ_i，k，其中，E_i，k與δ_i，k分別表示子集群節點I_i發送消息至主節點I_k對應的能耗及誤碼率，ω表示誤碼率對應的權重；根據公式E_i，k＝P_i，kt_i，k建模E_i，k，其中，P_i，k表示子集群節點I_i向主節點I_k傳輸數據的發射功率，t_i，k表示子集群節點I_i向主節點I_k傳輸數據的時長，根據公式建模t_i，k，其中，S_i，k表示子集群節點I_i向主節點I_k傳輸的數據量，R_i，k表示子集群節點I_i向主節點I_k傳輸數據時對應的傳輸數據速率，根據公式R_i，k＝B_klog₂(1+γ_i，k)建模R_i，k，其中，B_k表示主節點I_k進行子集群內通信的可用帶寬，γ_i，k表示子集群節點I_i向主節點I_k之間的信噪比，根據公式建模γ_i，k，其中，h_i，k表示子集群節點I_i與主節點I_k之間鏈路的信道增益，N₀表示噪聲功率；建模子集群節點I_i與主節點I_k之間鏈路的誤碼率為其中，α表示調制階數；子集群節點I_i基于成本函數優化選擇主節點，即若有k^*＝argminΨ_ik，則子集群節點I_i與主節點關聯進行信息傳輸，令Φ_k表示第k個子集群的主節點及子集群節點集合；

S13：主節點更新：令表示第k個子集群的節點I_i與子集群內其他節點之間進行信息傳輸的總成本，建模為若則k′為第k個子集群的主節點；

S14：重復S12～S13，直至主節點集合以及主節點與子集群節點之間關聯關系不再更新。