[發明專利]基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法

有效

• 申請號: 202210689256.2
• 申請日: 2022-06-17
• 公開（公告）號: CN115022326B
• 公開（公告）日: 2023-05-16
• 發明（設計）人: 杜學繪;吳翔宇;王文娟;王娜;任志宇;劉敖迪;單棣斌;曹利峰
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: H04L67/10
• 分類號: H04L67/10;H04L67/1097;H04L9/06;H04L9/32;H04L9/40
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

1.一種基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法，其特征在于，包含如下內容：

依據所有節點和空區塊來選取當前階段的主節點，利用主節點收集網絡中的交易信息，將交易信息打包并廣播到全網，其他節點通過執行拜占庭共識機制來生成區塊鏈新區塊，并將區塊鏈的新區塊作為創世區塊；

針對未更新全局信任值的情形，依據所有節點和當前存儲的新區塊選取出新的主節點，并通過執行拜占庭共識機制來生成區塊鏈新區塊，其中，通過節點之間的相互推薦來計算節點的全局信任值；

針對滿足預設的全局信任值更新條件時，暫停共識流程，同時生成節點之間本地局部推薦意見，并將推薦意見廣播到全網，然后迭代計算全局信任值；依據局部推薦意見及節點之間推薦意見的相似度來選取共識組中節點，其中，局部推薦意見為節點對所有節點的推薦度；其中，局部推薦意見計算中，對于節點i的局部推薦意見計算公式表示為：其中，節點i對節點j的局部評價e_ij＝arccot(α×f_ij+β×f'_ij+b_j-g_ij)/π，f_ij、f'_ij和g_ij分別表示節點i加入網絡后、從節點j處收到的質量差、較差和好的消息數量參數，n表示網絡中節點個數，α、β為懲罰因子，b_j表示節點j加入網絡后、總共累計新增的區塊個數；推薦意見相似度計算中，當節點收到其他n-1個節點的局部推薦意見時，依據全網節點的局部推薦意見來生成全局推薦矩陣，并計算節點之間推薦意見相似度，通過矩陣迭代來獲取全局信任向量；依據相似度計算公式獲取對于任意兩個節點i和j的推薦意見相似度，并利用斯皮爾曼相關系數來度量節點推薦意見的相似度，相似度計算公式具體表示為：

其中，ρ(,)表示斯皮爾曼相關系數，表示變量X的秩，表示的均值；通過矩陣迭代來計算全局信任向量的過程表示為：其中，R_ij表示節點之間的全局推薦矩陣，s_ij表示節點之間的推薦意見相似度，k表示迭代輪次。

2.根據權利要求1所述的基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法，其特征在于，引入隨機因子并利用選舉規則來選舉主節點，其中，隨機因子包含：動態可調整參數x、y和z，隨機規則包含：對節點按全局信任值從大到小排序，選舉排名在前y％的節點標記為共識節點，該標記的共識節點通過執行拜占庭共識機制來生成新區塊；將排名在前x％的節點標記為候選主節點，將排名在后z％的節點標記為不參與共識過程的節點，其中，x＜y，y+z＝m，m為預設整數值。

3.根據權利要求2所述的基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法，其特征在于，選取主節點過程中，每當在區塊鏈上追加新區塊后，所有節點利用統一的哈希函數計算新區塊的哈希值及所有候選主節點的地址哈希值；將新區塊的哈希值及候選主節點的地址哈希值進行比較，選取地址哈希值與新區塊哈希值差值最小的候選主節點作為主節點。

4.根據權利要求1所述的基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法，其特征在于，選取共識組中節點時，通過設置共識延遲閾值來衡量當前網絡環境狀態，并依據衡量結果進行共識組重構，其中，衡量過程如下：生成新區塊后，比較本次共識延遲與預設共識延遲閾值，若本次共識延遲大于該閾值，則認定當前共識節點中存有異常，進而進行共識組重構。

5.根據權利要求1所述的基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法，其特征在于，通過執行拜占庭共識機制來更新區塊鏈，首先，由本輪選取的主節點對網絡中交易進行合法性驗證，將合法交易打包并廣播給其他副本節點；然后，通過副本節點驗證消息正確性及消息到達時間是否超時來更新節點之間消息質量參數，副本節點根據接收消息質量生成commit消息，并通過簽名后廣播給其他節點；最后，副本節點接收到的其他節點commit消息，通過合法性驗證，將本輪共識過程產生的新區塊添加到區塊鏈上，并更新區塊鏈參數。

6.根據權利要求4所述的基于協同過濾推薦的區塊鏈拜占庭容錯共識方法，其特征在于，通過設置觸發機制來更新區塊鏈，其中，觸發機制內容包含：通過設定區塊門限，當新增區塊數達到區塊門限后，對所有節點的全局信任值進行更新。