[发明专利]一种用于区块链的拜占庭容错共识优化方法

权利要求书

1.一种用于区块链的拜占庭容错共识优化方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：进行投票权值表初始化，即对共识域的每个共识节点赋予对应的投票权值表Weight_i，投票权值表包括所有节点的权值信息，并初始化身份权限值value[j]，体现节点对系统的贡献程度，初始化节点投票权值的公式为：

Weight_i[j]＝value[j],i,j∈1,2,...,N

式中，Weight_i[j]为节点j的投票权值表；value[j]为节点j的身份权限值；N为共识节点总数；

S2：使用客户端将需要共识的交易进行处理，生成REQUEST消息，并发送给共识域，进行共识操作；

S3：进入REQUEST阶段，使用共识域接收REQUEST消息，并根据共识节点的身份权限值，进行主节点选举；

S4：使用主节点对REQUEST消息进行验证，判断验证是否通过，若是则生成PRE-PREPARE消息，并进入步骤S5，否则继续执行步骤S4；

S5：进入PRE-PREPARE阶段，使用主节点将生成的PRE-PREPARE消息进行共识域内的全网广播，并将消息发送给除当前主节点外的所有共识节点；

S6：进入PREPARE阶段，使用共识节点接收PRE-PREPARE消息，并对PRE-PREPARE消息进行验证，判断验证是否通过，若是则进入步骤S7，否则更新当前权值，并继续执行步骤S6；

S7：使用当前节点对PRE-PREPARE消息进行一次投票，得到投票值，生成PREPARE消息，并将投票值打包进PREPARE消息；

S8：使用共识节点将投票权值表按照身份权限值进行降序排序，选择身份权限值最大的共识域内80％的共识节点广播PREPARE消息；

S9：进入COMMIT阶段，使用步骤S8中的共识域内的共识节点接收PREPARE消息，将消息和投票数记录到本地日志中，并对PREPARE消息进行验证，判断是否验证通过，若是则进入步骤S10，否则继续执行步骤S9；

S10：将当前共识节点的投票权值表与接收到的PREPARE消息中的投票值进行加权求和，并将得到的结果进行非线性处理，得到非线性处理后结果；

非线性处理函数的计算公式为：

式中，y为非线性处理函数；d为判定界限；x为横坐标；

判定界限的计算公式为：

式中，d为判定界限；AVE_q为系统初始化投票权值表中的平均权值；N为共识节点总数；

S11：判断非线性处理后结果是否符合判定要求，

判定要求为拜占庭算法判定门限；

将非线性处理后结果归一化至[0,1]之间，若结果大于0.5，则表示满足判定要求，反之则不满足；

若是则生成COMMIT消息并对全网内权限值最大的80％的共识节点进行广播，并根据更新准则，进行共识节点投票权值表的更新操作，进入步骤S12，否则返回步骤S10；

更新准则，包括：

若共识节点的投票值与最终通过的一致性结果不相同，则判定该共识节点为拜占庭节点，降低对该共识节点的投票权限值，同时将该共识节点减少的权限值加到行为良好的共识节点身上，维持系统的稳定性，节点投票权值的降低和节点投票值相关，当节点对共识达成的破坏越大，投票权限值降低越多；

若当前共识节点没有接收到另一共识节点的投票消息，则当前共识节点与另一共识节点的通信不流畅，由共识节点通信性能或地理距离导致，降低当前共识节点的投票权值表值；

S12：进入REPLY阶段，使用上述全网内的共识节点接收COMMIT消息，并对COMMIT消息进行验证，判断是否验证通过，若是则进入步骤S13，否则继续执行步骤S12；

S13：将COMMIT消息验证通过的当前区块写入本地账本，并对客户端进行答复，实现拜占庭容错共识优化。

2.根据权利要求1所述的用于区块链的拜占庭容错共识优化方法，其特征在于，所述步骤S4中，对REQUEST消息进行验证，包括：

验证客户端的签名是否正确；

验证相关账本操作是否合法；

依次进行以上验证步骤，若全部通过，则输出验证通过，否则输出验证不通过。