[发明专利]一种基于预定义执行代码的分布式系统的共识方法

说明书

本发明公开了一种基于预定义执行代码的分布式系统共识方法，包括对分布式系统进行初始化，确定其任务周期、初始参与节点列表L、候选参与节点列表PL的更新规则；初始参与节点执行完成初始预定义任务，判断当前时刻是否为周期时刻，若是则根据更新规则更新候选参与节点列表PL，否则获取上一周期时刻更新的候选参与节点列表PL；确定当前任务，根据当前任务的随机数，从候选参与节点列表PL中选择出当前任务的执行节点并达成共识。本发明技术方案针对现有技术中数据处理机制和计算规模、安全性无法兼容的情况，在重度依赖算力的共识算法的基础上对共识算法进行了改进，使其可以在适应大规模网络计算的同时，提高了交易处理机制的效率和安全性。

技术领域

本发明属于分布式系统领域，具体涉及一种基于预定义执行代码的分布式系统共识方法。

背景技术

分布式系统(distributed system)是建立在网络之上的软件系统。分布式系统具有高度的内聚性和透明性。在一个分布式系统中，一组独立的计算机展现给用户的是一个统一的整体。即从服务角度而言，用户感知到的是一个独立的系统。系统拥有多种通用的物理和逻辑资源，可以动态的分配任务，分散的物理和逻辑资源通过计算机网络实现信息交换。在此基础上，分布式系统是一种按照时间顺序将数据存储在各个节点的分布式数据库。分布式数据库具有中心化，高可用性，共享性和数据一致性等特性。

为了保证上述分布式系统高效运行和安全性，国内外研究学者提出的各种共识算法，例如PBFT，Paxos等。所谓“共识”，是指各个独立的数据库节点在一定的时间单元内保证各自数据的一致性和完整性。根据通讯的频次和算力的消耗，一般将共识算法归为两类：重度依赖通讯的共识算法和重度依赖算力的共识算法。传统的依赖通讯的共识算法，以拜占庭算法为例，不同节点之间需要多次交互与协商，最终的数据共识需要多个节点之间的多次确认才能最终决定。由于网络数据扩散速度的限制，此种机制的效率十分低下，且重度依赖通讯的共识由于多次通讯需要消耗大量的资源，如网络通信量随着节点的数目的增加呈指数级增加，因此该算法仅适用于小规模的网络结构，且此种模式的共识安全性较差，其中的节点之间被认为是可信的，或者说节点属于已经被授权的。

新兴的以比特币挖矿为代表的依赖算力共识算法需要消耗大量的算力。其原理为若干拥有强大算力的节点通过对某一难题的竞争而获取当前轮次的执行权(即当前轮次以此节点的数据为准)。重度依赖的算法可适用于大规模的网络，相对比较安全。但其需要消耗大量的算力，而大部分的算力都最终没有得到有效的利用，最终导致了大量的资源被浪费。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种基于预定义执行代码的分布式系统共识方法，至少可以部分解决上述问题。本发明技术方案针对现有技术中数据处理机制和计算规模、安全性无法兼容的情况，在重度依赖算力的共识算法的基础上对共识算法进行了改进，使其可以在适应大规模网络计算的同时，提高交易处理机制的效率和安全性。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种基于预定义执行代码的分布式系统共识方法，其特征在于，包括

S1对分布式系统进行初始化，确定其任务周期、初始参与节点列表L，确定每个任务周期的候选参与节点列表PL的更新规则(例如实施例中的预定义执行代码)；

S2初始参与节点执行完成初始预定义任务，判断当前时刻是否为周期时刻，若是则根据更新规则更新候选参与节点列表PL，否则获取上一周期时刻更新的候选参与节点列表PL；

S3确定当前任务，根据当前任务的随机数，从候选参与节点列表PL中选择出不少于一个参与节点，作为当前任务的执行节点并达成共识。

作为本发明技术方案的一个优选，步骤S1包括，

S11确定初始参与节点列表L和/或任务周期；

S12确定分布式系统中每个任务周期的候选参与节点列表PL的更新规则；