[发明专利]一种基于聚合签名的优化拜占庭容错方法及存储介质

说明书

本发明涉及区块链技术领域，公开了一种基于聚合签名的优化拜占庭容错方法及存储介质，其方法包括：S1、Pre‑Prepare阶段：主节点收集交易内存池中的交易，将交易打包成区块并广播给各个副本节点共识；S2、Prepare阶段：所有的副本节点收到主节点发送过来的Pre‑Prepare消息后，将给主节点回发一条Prepare消息；S3、Commit阶段：主节点会对每个Prepare信息进行验证，验证副本节点签名并将验证通过的签名通过BLS签名聚合成一个签名，将该聚合签名以及其他必要信息广播给其他所有副本节点验证；副本节点根据接收到的Commit消息，验证无误后则将该区块链接到区块链的链尾完成同步。解决目前拜占庭容错协议不适用于大规模的节点共识的问题。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体而言，涉及一种基于聚合签名的优化拜占庭容错方法及存储介质。

背景技术

区块链技术近年来由于区块链底层技术的创新及一些业务场景的落地得到了全世界范围的关注。按照区块链开放程度和应用场景来进行划分，主要分为三大类：私有链(Private Blockchain)，公有链(Public Blockchain)，联盟链(Consortium Blockchain)。私有链是指权限仅在一个组织或机构范围内的区块链，一般用于某个中心化机构，私链的共识算法运用的是传统分布式系统里的共识算法，主要代表的共识算法有Paxos、Raft等，这类公式算法不会考虑拜占庭容错问题，一般只考虑因为节点自身以及网络原因导致的故障(例如节点宕机、网络故障等因素)，而不考虑集群中会有恶意节点的情况。而公有链在这三种类别的链中属于去中心化程度最高的链，耳熟能详的公有链包括比特币、以太坊等，公有链允许每个参与者查看链上的信息，公有链最著名的共识算法为PoW(工作量证明，Proofof Work)，而PoW这种共识算法有浪费能源、性能低下的缺点。而联盟链指的是由一定数量的组织和机构通过联盟的方式而构建的一条链，仅对特定的组织和机构开放，最著名的项目有由多家国际银行和金融机构组成的区块链联盟R3和IBM的超级账本(HyperLeger)，联盟链最常用的共识算法为PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)共识算法，不同于Paxos、Raft算法，PBFT算法会考虑分布式系统中有恶意节点的情况，即使某条联盟链由多个信用极高、名气极高的组织、机构组成，也不能排除节点作恶的情况。

现有的PBFT算法主要为了解决拜占庭容错问题，假设网络中作恶节点数量最多为f，通过数学理论证明了网络中节点数量n大于3f的情况下，共识能在分布式网络中达成，即n≥3f+1的情况下达成共识，PBFT算法能容忍不超过1/3的拜占庭节点。PBFT算法为了达成数据的一致性采用了多阶段交互的方式，而在一轮共识的过程整个网络达到O(n²)的通信复杂度，此处n为参与共识的节点数量。因此实用拜占庭容错协议的缺点在于不适用于大规模的节点共识，因为随着节点规模的增大，达成共识需要的时间大大增加，不符合效率需求，整个网络的通信复杂度会随着节点的增加而呈平方级增大，可扩展性较差。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种基于聚合签名的优化拜占庭容错方法及存储介质，以解决目前实用拜占庭容错协议不适用于大规模的节点共识的问题。

为了实现上述目的，本发明提供了如下技术：

一种基于聚合签名的优化拜占庭容错方法，包括步骤：

S1、Pre-Prepare阶段：主节点收集交易内存池中的交易，将交易打包成区块并广播给各个副本节点共识；

S2、Prepare阶段：所有的副本节点收到主节点发送过来的Pre-Prepare消息后，将给主节点回发一条Prepare消息；