[發(fā)明專利]一種基于聲譽(yù)值的可擴(kuò)展拜占庭容錯(cuò)共識方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310450286.2
• 申請日: 2023-04-24
• 公開（公告）號: CN116389149A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐剛;姚騰鍇;肖珂;陳秀波;孟祥飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H04L9/40
• 分類號: H04L9/40;H04L41/00;H04L67/10
• 代理公司: 北京凱特來知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11260
• 代理人: 陳亮;鄭立明

本發(fā)明公開了一種基于聲譽(yù)值的可擴(kuò)展拜占庭容錯(cuò)共識方法，首先基于sigmoid函數(shù)的聲譽(yù)評估模型，通過節(jié)點(diǎn)參與度來量化節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)值；根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)值來確定各節(jié)點(diǎn)的不同身份，并由不同身份的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建不同的共識層；基于所構(gòu)建的共識層進(jìn)行共識過程，并設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)動態(tài)加入機(jī)制用以滿足系統(tǒng)擴(kuò)展性需求。上述方法可以有效降低通信復(fù)雜度、提高共識效率，具有良好的可擴(kuò)展性，能夠滿足實(shí)際數(shù)據(jù)存儲和共享需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于聲譽(yù)值的可擴(kuò)展拜占庭容錯(cuò)共識方法。

背景技術(shù)

區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N去中心化、不可篡改、可追溯的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，區(qū)塊鏈技術(shù)融合了多種技術(shù)，比如P2P網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,塊鏈結(jié)構(gòu)、共識算法、非對稱加密、智能合約。區(qū)塊鏈技術(shù)在互不可信的多方之間架起了安全溝通的橋梁，按照區(qū)塊鏈的部署類型，可以將其分為公共鏈和許可鏈，許可鏈又包括私有鏈和聯(lián)盟鏈。公共鏈的去中心化程度最高，對接入網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)的操作沒有特別限制，如比特幣，以太坊等；而許可區(qū)塊鏈會對參與網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行身份驗(yàn)證，符合要求的節(jié)點(diǎn)才能接入網(wǎng)絡(luò)，如Hyperledger；聯(lián)盟區(qū)塊鏈可以看做是一個(gè)多中心的系統(tǒng)，而私有區(qū)塊鏈?zhǔn)怯梢粋€(gè)節(jié)點(diǎn)來控制的。由于這些透明、可靠、安全的特性，區(qū)塊鏈技術(shù)可以為醫(yī)療信息安全提供新的解決方案。

共識算法是區(qū)塊鏈系統(tǒng)的核心機(jī)制，共識算法可以用來保障區(qū)塊鏈中各節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)一致，促進(jìn)數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)存儲機(jī)構(gòu)間達(dá)成共識，推動數(shù)據(jù)的安全共享。目前共識算法的數(shù)量很多，如RAFT、工作量證明算法(Proof?of?work，PoW)、權(quán)益證明算法(Proof?of?stake，PoS)、授權(quán)股份證明算法(Delegated?proof?of?stake，DPoS)、實(shí)用拜占庭容錯(cuò)共識算法(Practical?Byzantine?Fault?Tolerance，PBFT)等。RAFT主要用于私有鏈中，RAFT沒有考慮系統(tǒng)中存在惡意節(jié)點(diǎn)的情況，無法解決拜占庭容錯(cuò)問題；PoW共識算法穩(wěn)定性強(qiáng)，安全性高，容錯(cuò)能力強(qiáng)，但節(jié)點(diǎn)通過算力資源競爭主節(jié)點(diǎn)，造成了電力的大量消耗；PoS共識算法使用幣齡作為權(quán)益進(jìn)行競爭，減少了資源的浪費(fèi)，但可能會因?yàn)閹琵g集中出現(xiàn)去中心化降低的問題；DPoS共識算法選舉代表結(jié)點(diǎn)參與數(shù)據(jù)打包，減少了確認(rèn)時(shí)間，提高了共識效率，但DPoS仍存在中心化的風(fēng)險(xiǎn)，且DPoS引入了21個(gè)超級節(jié)點(diǎn)，增加了數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的啟動成本；PBFT共識算法不需要進(jìn)行資源競爭，沒有權(quán)益抵押，數(shù)據(jù)處理量較大，且啟動成本較低，只需要4個(gè)以上節(jié)點(diǎn)便可以啟動，但PBFT算法也存在許多不足，當(dāng)節(jié)點(diǎn)數(shù)量增大時(shí)，PBFT算法的消息傳遞次數(shù)急劇增加，系統(tǒng)共識效率急劇下降，擴(kuò)展性較差，而且主節(jié)點(diǎn)選取方式較為隨意，若連續(xù)選取出的主節(jié)點(diǎn)為惡意節(jié)點(diǎn)，則將極大的影響系統(tǒng)的安全性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于聲譽(yù)值的可擴(kuò)展拜占庭容錯(cuò)共識方法，該方法可以有效降低通信復(fù)雜度、提高共識效率，具有良好的可擴(kuò)展性，能夠滿足實(shí)際數(shù)據(jù)存儲和共享需求。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種基于聲譽(yù)值的可擴(kuò)展拜占庭容錯(cuò)共識方法，所述方法包括：

步驟1、基于sigmoid函數(shù)的聲譽(yù)評估模型，通過節(jié)點(diǎn)參與度來量化節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)值；

步驟2、根據(jù)所述節(jié)點(diǎn)聲譽(yù)值來確定各節(jié)點(diǎn)的不同身份，并由不同身份的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建不同的共識層；

步驟3、基于所構(gòu)建的共識層進(jìn)行共識過程，并設(shè)計(jì)節(jié)點(diǎn)動態(tài)加入機(jī)制用以滿足系統(tǒng)擴(kuò)展性需求。

由上述本發(fā)明提供的技術(shù)方案可以看出，上述方法可以有效降低通信復(fù)雜度、提高共識效率，具有良好的可擴(kuò)展性，能夠滿足實(shí)際數(shù)據(jù)存儲和共享需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖。