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一种基于 区 块链的共识资源切片方法

阅读：426发布：2021-04-14

专利汇可以提供一种基于区块链的共识资源切片方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明提出一种基于区块链的共识资源切片方法，涉及区块链技术领域。本发明改进的区块链共识资源切片方法基于传统的实用拜占庭容错算法 (PBFT)共识机制，具体是对区块链系统中的共识资源进行切片管理，把共识节点划分成多个不同的共识集，多个共识集并发地进行共识。同时，为了保证共识过程的稳定，通过稳定值动态地选取稳定值高的主节点，主节点把收集到的需要共识的数据生成多个预备块，每个共识集对相对应的预备块进行共识，最后主节点把通过共识的数据生成一个正式区块。本发明与现有技术相比，主要解决了共识过程吞吐量低、共识过程资源浪费的现象，通过本发明，可以提高区块链系统的吞吐量、减少共识资源浪费。，下面是一种基于区块链的共识资源切片方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种基于区块链的共识资源切片方法，其特征在于：所述方法的参与者包括共识集、共识节点、主节点；所述共识节点被分成不同的共识集，并对其相对应的预备块进行投票并发送给主节点，然后存储主节点生成的正式区块；共识集指的是把众多共识节点划分成一个个的群体，不同共识集并发对不同预备块进行投票；主节点负责统计投票内容放入不同的预备块中，然后分别广播给不同共识集，统计各个共识集的投票结果并把投票通过的内容写入正式区块广播给共识集中的节点。
2.根据权利要求1所述的基于区块链的共识资源切片方法，其特征在于具体步骤为：
Step1、选择主节点：稳定值在所有节点前20％的节点中随机选择，主节点＝random{稳定值前20％的节点}；
Step2、划分共识集：每四个共识节点划分为一个共识集；
Step3、主节点生成预备块：主节点收集需共识内容生成若干预备块；
Step4、主节点把预备块广播给各个共识集：主节点分别把打包好的预备块广播给相对应的共识集，统一投票内容；
Step5、共识集投票：各个共识集对接收到的预备块中需投票的内容进行投票；
Step6、主节点统计投票结果：主节点统计各个共识集的投票结果，如果有超过2/3的共识节点通过，则此条内容写入正式区块；
Step7、主节点生成正式区块：主节点把所有共识集投票通过的数据生成一个正式区块，并广播给其他节点；
Step8、共识节点生成正式区块：共识节点把接收到主节点广播的正式块进行存储；
Step9、稳定值奖惩：若在本轮共识过程中，节点掉线、对恶意内容投通过票、没有记录正常区块或记录异常区块，则视为异常节点；若在本轮共识过程中节点正常进行共识，则视为正常节点。

说明书全文

一种基于区 块链的共识资源切片方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种基于区块链的共识资源切片方法，属于区块链技术领域。

背景技术

[0002] 现在联盟链的常用共识机制是PBFT即实用拜占庭容错算法，PBFT是一种状态机副本复制算法，即服务作为状态机进行建模，状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制。普通PBFT算法在共识过程中，所有节点参与，导致通信资源消耗高，恶意节点的破坏性强。
在专利《一种基于PBFT改进的共识方法》中，选稳定值高的节点参加共识，和动态的对稳定值进行调整。虽然减少了公式过程中的通信消耗，但是共识速度仍然不能满足大规模交易系统的数据处理。

[0003] 综上所述，急需提供一种技术方案，在保证消除恶意节点和安全性的基础上，降低共识资源的浪费，提高共识效率。

发明内容

[0004] 本发明要解决的技术问题是提供一种基于区块链的共识资源切片方法，主要解决了共识过程吞吐量低、共识过程资源浪费的现象。该方法可以提高区块链系统的吞吐量、减少共识资源浪费。

[0005] 本发明的技术方案是：一种基于区块链的共识资源切片方法，所述方法的参与者包括共识集、共识节点、主节点；所述共识节点被分成不同的共识集，并对其相对应的预备块进行投票并发送给主节点，然后存储主节点生成的正式区块；共识集指的是把众多共识节点划分成一个个的群体，不同共识集并发对不同预备块进行投票；主节点负责统计投票内容放入不同的预备块中，然后分别广播给不同共识集，统计各个共识集的投票结果并把投票通过的内容写入正式区块广播给共识集中的节点。

[0006] 具体步骤为：

[0007] Step1、选择主节点：稳定值在所有节点前20％的节点中随机选择，主节点＝random{稳定值前20％的节点}；

[0008] Step2、划分共识集：每四个共识节点划分为一个共识集；

[0009] Step3、主节点生成预备块：主节点收集需共识内容生成若干预备块；

[0010] Step4、主节点把预备块广播给各个共识集：主节点分别把打包好的预备块广播给相对应的共识集，统一投票内容；

[0011] Step5、共识集投票：各个共识集对接收到的预备块中需投票的内容进行投票；

[0012] Step6、主节点统计投票结果：主节点统计各个共识集的投票结果，如果有超过2/3的共识节点通过，则此条内容写入正式区块；

[0013] Step7、主节点生成正式区块：主节点把所有共识集投票通过的数据生成一个正式区块，并广播给其他节点；

[0014] Step8、共识节点生成正式区块：共识节点把接收到主节点广播的正式块进行存储；

[0015] Step9、稳定值奖惩：若在本轮共识过程中，节点掉线、对恶意内容投通过票、没有记录正常区块或记录异常区块，则视为异常节点；若在本轮共识过程中节点正常进行共识，则视为正常节点。正常的节点奖励稳定值1，异常的节点减少稳定值3。

[0016] 进一步地，根据PBFT算法的容错性，共识节点数量要大于3f+1，才能保证共识过程的容错率。为了提高共识效率，每个共识集包含4个共识节点。既保证了容错性，又最大限度的提高共识效率。

[0017] 进一步地，若有M个共识集，则主节点打包生成M个预备块，分别由M个共识集进行共识，共θ条需要共识的交易数据，每个共识集仅需对条数据进行投票，其中第i个共识集需对条数据进行投票。

[0018] 进一步地，主节点从稳定值高的节点中选取，进一步地提高了共识过程的安全性。

[0019] 若共有θ条需要共识的交易数据，M个共识集对M个预备块并发进行投票，最后生成一个正式区块，把共识速度提升了M倍。

[0020] 本发明的有益效果是：解决了共识过程吞吐量低、共识过程资源浪费的现象，通过本发明，可以提高区块链系统的吞吐量、减少共识资源浪费。附图说明

[0021] 图1是本发明的模型图；

[0022] 图2是本发明总流程图；

[0023] 图3是本发明稳定值奖惩流程图。

具体实施方式

[0024] 下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

[0025] 实施例1：如附图1所示，一种基于区块链的共识资源切片方法，所述方法的具体步骤如下：

[0026] 共识资源切片方法的参与者包括：共识集、共识节点、主节点；

[0027] 所述共识节点被分成不同的共识集，并对其相对应的预备块进行投票并发送给主节点，然后存储主节点生成的正式区块。共识集指的是把众多共识节点划分成一个个的群体，不同共识集并发对不同预备块进行投票。主节点主要负责统计投票内容放入不同的预备块中，然后分别广播给不同共识集，统计各个共识集的投票结果并把投票通过的内容写入正式区块广播给共识集中的节点。具体地，设有4M个共识节点，每个共识集4个共识节点，那么应有M个共识集。主节点应生成M个预备块，第i个共识集负责对第i个预备块中的数据进行投票。共θ条需要共识的交易数据，每个共识集仅需对条数据进行投票，其中第i个共识集需对条数据进行投票。

[0028] 实施例2：如附图2所示，一种基于区块链的共识资源切片方法，所述方法的具体步骤如下：

[0029] 所述共识资源切片方法生成正式区块的步骤如下：

[0030] Step1、选择主节点：稳定值在所有节点前20％的节点中随机选择，主节点＝random{稳定值前20％的节点}。设主节点为P。

[0031] Step2、划分共识集：每四个共识节点划分为一个共识集。设有4M个共识节点，每个共识集4个共识节点，那么应有M个共识集{C1,C2,...CM}。

[0032] Step3、主节点生成预备块：主节点P收集需共识内容生成M个预备块{B1,B2,...BM}。

[0033] Step4、主节点把预备块广播给各个共识集：主节点P分别把打包好的预备块{B1,B2,...BM}广播给相对应的共识集{C1,C2,...CM}，统一投票内容。

[0034] Step5、共识集投票：共识集{C1,C2,...CM}把对接收到的预备块{B1,B2,...BM}中需投票的内容进行投票。

[0035] Step6、主节点统计投票结果：主节点P统计共识集{C1,C2,...CM}的投票结果，如果有超过2/3的共识节点通过，则此条内容写入正式区块。

[0036] Step7、主节点生成正式区块：主节点把所有共识集{C1,C2,...CM}投票通过的数据生成一个正式区块B，并广播给其他节点。

[0037] Step8、共识节点生成正式区块：共识节点把接收到主节点广播的正式块B进行存储。

[0038] 实施例3：如附图3所示，一种基于区块链的共识资源切片方法，所述方法的具体步骤如下：

[0039] 稳定值奖惩：所有节点初始稳定值为5，最高为10，最低为0，为防止中心化，在某一节点稳定值累计到10时，下一轮则稳定值大于5的所有节点恢复初始值5。若在某轮共识过程中，节点掉线、对恶意内容投通过票、没有记录正常区块或记录异常区块，则视为异常节点；若在本轮共识过程中节点正常进行共识，则视为正常节点。正常的节点奖励稳定值1，异常的节点减少其稳定值3。

[0040] 以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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