[发明专利]一种基于节点评分的拜占庭容错共识方法与系统

说明书

本发明提出了一种基于节点评分的拜占庭容错共识方法和系统，包括将节点的有关重要信息作为评分标准，通过层次分析法对每个节点进行评分，然后在PBFT和SBFT的基础上，根据节点评分将节点的通信复杂度由all‑to‑all变为all‑to‑c(c是一个小常数)，通过节点评分选出了确认节点子集，降低了通信复杂度，提高了达成共识的速度，同时能支持更多的节点参与共识；此外建立了对确认节点子集的视图变化机制，确认节点子集视图更改的目的是在确认节点子集出现错误时及时切换，结合对节点的评分机制，本方案可以很好地工作在恶意节点较多的网络中，很好的利用了资源，且降低了通信复杂度。本方案可以在符合现实的复杂网络中很好地工作，也可以在节点较多的网络中很好地工作。

技术领域

本发明涉及区块链的技术领域，具体涉及一种基于节点评分的拜占庭容错共识方法与系统。

背景技术

中本聪在2008年首次提出了比特币, 区块链技术得到各界人士越来越多的重视。将区块链技术应用到电子医疗病历系统中可以打破医疗数据的孤岛现象，将更多有用的信息通过放置到区块链上得以让更多用户共享。医院和研究机构通过用户授权后可以通过医疗大数据更好的研究分析疾病。通过区块链的各种特性能保证数据不能被篡改而且能保护用户的隐私，用户、医院和其他机构在医疗数据上能达到一个完美的平衡。据统计，现在全国拥有三甲医院共773个，二级医院共6780个，一级医院共4989个。如果要在这个多医院之间建立一个共享数据库，那么对于共识机制达成共识的效率就会有很高的要求。共识机制作为区块链技术的核心, 从根本上决定了整个区块链系统的安全性、可用性和系统性能等。将传统的PBFT和SBFT应用到具有少量节点参与的系统中是可行的，但是将它们应用到具有较多节点的系统中将会造成共识效率低的问题。因此，针对这样的问题，对共识机制的负载节点数量和共识效率做出改进提出一种能应用于更多节点参与的高效共识机制。

综上所述，PBFT和SBFT有如下不足：

1.通信复杂度高；

2.不适合复杂网络；

3.没有充分利用网络优势，节点选择算法过于简单；

4.只在节点较少的系统中工作得很好。

发明内容

本发明提出了一种基于节点评分的拜占庭容错共识方法与系统，以解决上文提到的现有技术的缺陷。

S1:将节点上包括网络、属性、交易在内的信息作为评分标准，为所述评分标准设置相应的权重，再根据每个节点的所述评分标准的权重计算出所述每个节点的总评分；

S2:对系统密钥进行初始化，以及对节点选取进行初始化，所述对节点选取进行初始化包括通过可验证随机函数选出一个主节点和若干个确认节点，所述若干个确认节点构成一个确认节点子集；

S3:当任意节点发生视图更改时，对节点的总评分进行从大到小排序后选择排序靠前的一定数量的节点，在所述排序靠前的一定数量的节点当中通过运行可验证随机函数重新选出主节点和确认节点；

S4:通过在重新选出的所述主节点和所述确认节点之间构建一致性协议从而对客户端发送的请求进行处理，所述一致性协议基于验证客户端发送的请求中Merkle树的根来验证所有交易的正确性；

S5:建立主节点视图切换协议和确认节点子集视图切换协议，当主节点或/和确认节点的共识发生异常时，根据所述主节点视图切换协议和所述确认节点子集视图切换协议更换产生所述异常的主节点或/和确认节点。

在整个过程中，本方案将通信复杂度从all-to-all变为all-to-c，通过节点评分选出了确认节点子集，降低了通信复杂度，提高了达成共识的速度，同时能支持更多的节点参与共识；此外建立了对确认节点子集的视图变化机制，确认节点子集视图更改的目的是在确认节点子集出现错误时及时切换，结合对节点的评分机制，本方案可以很好地工作在恶意节点较多的网络中。