[发明专利]一种区块链领导人选举方法及其装置

说明书

本发明提供了一种区块链领导人选举方法及其装置，本发明方法根据节点能力和既定策略预先确定备份节点，从而在到期后或者突发情况下快速实现领导人节点更迭，核心节点可快速转为参选节点，并通过投票方式快速选出新的领导人节点，防止许可链中领导人缺位。由此，领导人更迭速度快，效率高，同时可以选择较为复杂的节点选择规则，兼顾效果、效率和灵活性。

技术领域

本发明涉及信息技术领域，尤其是涉及一种区块链领导人选举方法及其装置。

背景技术

区块链是一个分布式系统，一致性是分布式系统的关键问题。所谓一致性是指：对于系统中的多个服务节点，在共识机制的保障下，多个服务节点对处理结果达成一致。因此，区块链借助共识机制解决了分布式场景中节点间互相信任和一致性的问题。

现有区块链中采用的共识机制方法包括：工作量证明(POW)、权益证明(POS)、实用拜占庭容错算法(PBFT)以及Raft等。有的共识算法适用于公链，有的适用于许可链(联盟链和私有链)。在许可链中，虽然其共识机制运行于预先选定的服务节点至上，较公链的效率有非常大的提升，但如何进一步提升许可链共识机制性能依然是一个关键。其中，领导人选举算法是分布式的共识算法的关键。

目前的领导人选举算法很难兼顾效率和灵活性；有的采用多简单的选举算法，如实用拜占庭容错算法(PBFT)中基于节点序号的方发；有的虽然灵活，依赖很多计算机硬件因素作为选举因子，比如IP地址、CPU核数、内存大小、自定义序列号等等，但需要经过竞争窗口的随机算选举机制，浪费系统时间，影响系统效率。

因此，如何设计兼顾效率和灵活性的领导人选举算法对共识算法显得非常重要。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种基于热备方式的区块链领导人选举方法及其装置。此方法既可避免基于周期的随机选举方法的效率问题，又能有效地考虑节点的能力和系统策略，总是选择符合系统策略的最适合的备份领导人节点作为备选，从而通过快速领导人切换避免了随机选举的时间浪费，从而实现了一种高效、灵活的领导人选举机制。

为实现上述目的，本发明提供的一种区块链领导人选举方法，包括

步骤1：构成一个许可链的多个节点包括若干个核心节点，所述核心节点为经过认证授权可以参加共识算法的领导人选举，并有可能成为许可链中领导人的节点；所有的核心节点构成核心节点集合；

两两核心节点之间通过心跳消息方式维护核心节点间的连通，每个核心节点通过能力消息向其他核心节点广播自身的能力信息；

步骤2：核心节点集合包括一个唯一的现领导人节点(Leader-Status节点)；现领导人节点周期性地向所有其他核心节点广播关于核心节点集合的宣告信息，以使所有核心节点维护相同的核心节点集合信息；

步骤3：现领导人节点选出一个符合设定约束条件的核心节点作为备选节点(Standby-Status节点)；现领导人节点和备选节点之外的其他核心节点为候选节点(Candidate-Status节点)；

现领导人节点向所有其他核心节点(包括所有候选节点和备选节点)广播备选节点信息，被选作备选节点的核心节点将自身状态置为备选状态；

候选节点持续保持准备参加接替现领导人节点的共识算法领导人选举、进而成为许可链中新领导人的候选状态；

步骤4：现领导人检测到预设周期到期时，发出切换消息给备份节点；备份节点收到切换消息，发送切换确认信息给现领导人节点，现领导人节点转变为候选节点，备份节点转换成为新领导人节点，新领导人节点向所有候选节点发送领导人宣告信息；新领导人节点根据步骤3选择新备份节点；