[发明专利]基于多领导节点的实用拜占庭容错区块链共识方法及系统

说明书

本发明公开了基于多领导节点的实用拜占庭容错区块链共识方法及系统，其中方法包括：使共识节点连接到kafka集群，将共识节点所接收的交易以及相应的共识节点信息上传至kafka集群中；对相应的共识节点进行相同切割，从而将相应的交易打包为区块；按照领导节点的个数对非领导节点进行单一匹配分组，使得每个小组内包含一个领导节点，并在小组内执行PBFT，从而与领导节点所对应的区块保持同步。相比于传统技术，本发明解决了PBFT算法由于复杂度太高而导致的网络中节点个数多而无法实用的难题，同时还加快了区块链系统产生及确认一个区块的时间，进而大大提升了整个区块链系统的吞吐量，具有较高的实用性。

技术领域

本发明涉及基于多领导节点的实用拜占庭容错区块链共识方法及系统。

背景技术

当下火热的话题区块链，是一个去中心化的价值转移系统。由于没有中心化第三方机构的存在，所以验证和确认交易信息需要全网节点的共同参与。区块链作为一种按时间顺序存储数据的数据结构，可支持不同的共识机制。共识机制是区块链技术的重要组件。区块链共识机制的目标是使所有的诚实节点保存一致的区块链视图，同时满足一致性与有效性。

目前，针对共识机制已经出现了一些算法，比如工作量证明算法(POW)、股权证明(POS)和实用拜占庭容错算法(PBFT)等，其中PBFT是使用得较为广泛的，但目前的PBFT的算法复杂度较高，主要体现在网络节点过多，确认一个区块会花费较多时间，不利于提升整个区块链系统的吞吐量，因此实用性不高。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的是提供基于多领导节点的实用拜占庭容错区块链共识方法及系统，能够有效降低传统PBFT算法的复杂度，有利于提升整个区块链系统的吞吐量，具有较高的实用性。

为了弥补现有技术的不足，本发明采用的技术方案是：

基于多领导节点的实用拜占庭容错区块链共识方法，包括以下步骤：

使共识节点连接到kafka集群，将共识节点所接收的交易以及相应的共识节点信息上传至kafka集群中；

对相应的共识节点进行相同切割，从而将相应的交易打包为区块；所述的共识节点即为领导节点；

按照领导节点的个数对非领导节点进行单一匹配分组，使得每个小组内包含一个领导节点，并在小组内执行PBFT，从而与领导节点所对应的区块保持同步。

进一步，对相应的共识节点进行相同切割，从而将相应的交易打包为区块，包括：在对共识节点进行切割前，发放TTC同步消息至kafka集群中，待共识节点第一次接收到该TTC同步消息时，开始切割并将之前的交易打包为区块N，之后的交易以区块N+1的形式开始打包；其中，N为区块序数。

进一步，在小组内执行PBFT，从而与领导节点所对应的区块保持同步，包括：

将领导节点所对应的区块内的交易进行排序并存入列表，并将列表向全网广播，以扩散至小组内非领导节点；

针对于每个非领导节点，根据列表来模拟执行排序交易并生成相应的新区块，基于交易结果计算该区块的哈希摘要并向全网广播；

待到某非领导节点接收到2f个与自身相等的哈希摘要，则向全网广播一条commit消息；

待到某非领导节点接收到2f+1条commit消息，则提交相应的新区块及其交易并上传至本地区块链和状态数据库；

其中，f为拜占庭容错节点的个数。

优选地，每个小组的节点数不超过100。

基于多领导节点的实用拜占庭容错区块链共识系统，包括：

链接模块，用于使共识节点连接到kafka集群，将共识节点所接收的交易以及相应的共识节点信息上传至kafka集群中；