[发明专利]一种基于抽样的动态分布式系统的共识方法

权利要求书

1.一种基于抽样的动态分布式系统的共识方法，其特征在于，所述方法用于分布式动态网络，在存在拜占庭节点的情况下，通过随机游走抽样，使整个网络中的任意一个节点能够均匀收集其他节点的信息，实现节点之间的通信，进而使整个网络中所有正确的节点统一任务，加快通信。

2.根据权利要求1所述一种基于抽样的动态分布式系统的共识方法，其特征在于，通过随机游走来收集其他节点的信息，具体采用Metropolis–Hastings随机游走抽样方法，包括：

(1)初始化整个网络：给网络中每个节点u发送hlogn个起始令牌，将所述起始令牌放在先进先出FIFO缓冲器中；

每个所述起始令牌包括节点的id，length和value；id指的是节点的id地址，length指的是节点随机游走的长度，value指的是节点所拥有的任务值；所述任务值为1或0；任务值为1表示节点进行编码，任务值为0表示节点不进行编码；

(2)对所述先进先出FIFO缓冲器中的每个起始令牌随机的选择一个邻居节点v，随机生成一个概率p∈[0,1]；

若d(u)表示节点u的度，即节点u连接的邻居节点的个数；d(v)表示的节点v的度，即节点v连接的邻居节点的个数；则将对应的起始令牌由节点u发送给节点v，且对应的初始令牌中length减小1；否则执行步骤(3)；

(3)起始令牌继续留在节点u，并将该初始令牌加入到所述先进先出FIFO缓冲器的底部；

(4)继续执行算法(2)-(3)，直到起始令牌中length为0。

3.根据权利要求2所述一种基于抽样的动态分布式系统的共识方法，其特征在于，网络中节点通过随机游走收集到其他节点的信息之后，每个节点统计收集到的任务值value，将收集到的最多的任务值更新为这个节点新的任务值；重复Metropolis–Hastings随机游走抽样的过程，不断更新节点收到的新的任务值，直到网络中节点任务值为0和任务值为1的节点个数相差达到某个阈值时，认为网络中所有正确节点都同意一个相同的任务值，即执行相同任务，实现共识。

4.根据权利要求3所述一种基于抽样的动态分布式系统的共识方法，其特征在于，网络节点实现共识的过程具体为：

(1)对于网络中的每一个节点u，初始化节点状态列表buffer[u]：节点状态列表buffer[u]的初始化状态包含hlogn个令牌token；每个令牌token包括节点的id地址、节点执行随机游走的长度length和节点所拥有的任务值value；其中，length＝O(logn)，且每个节点初始的任务值value为节点的当前任务值；节点v是节点u的邻居节点，d(v)表示的节点v的度，即节点v连接的邻居节点的个数；

(2)发送信息阶段

(2.1)定义令牌数tokencount＝hlogn；

(2.2)判断tokencount>0&buffer是否为空；若tokencount>0且buffer不空，执行(2.3)；否则执行(3.1)；

(2.3)均匀随机的选择一个邻居节点v；

(2.4)确定邻居节点v的度d(v)；

(2.5)随机生成一个属于[0,1]的数值p；

(2.6)若则将节点u的buffer中最上面的token发送给节点v，并执行(2.8)，否则执行(2.7)；

(2.7)将节点u的buffer中最上面的token放在buffer底部；

(2.8)tokencount数目减少1，并回到(2.2)；

(3)接收信息阶段

(3.1)更新buffer；

(3.2)计算每一个节点新的任务值val＝max{|0|，|1|}；

(3.3)计算diff＝|val(0)-val(1)|；val(0)表示支持0的节点个数，val(1)表示支持1的节点个数；

(3.4)判断diff>1-1/n；若成立；结束，否则继续执行步骤(2.1)。

5.根据权利要求4所述一种基于抽样的动态分布式系统的共识方法，其特征在于，在网络节点实现共识的过程中，认为产生错误行为的节点，即拜占庭节点的个数是K表示的是任意一个常数，n表达的是整个网络的节点个数；定义一个完整的Metropolis–Hastings随机游走抽样过程为一个phase，在每个phase中，网络节点离开和加入的个数均为节点离开和加入的个数是相同的，使得整个网络保持节点个数不变；并且在每个phase中，每个节点做多能够发送O(logn)比特的信息，每个信息为一个比特。