[发明专利]一种面向图式区块链的混合共识实现装置及实现方法

说明书

本发明涉及一种面向图式区块链的混合共识实现方法，至少包括：调用至少一个模块来产生新的数据区块，广播新区块；基于预设规则调用至少一个模块对接收到的新区块进行检查验证；调用至少一个模块来产生空区块；调用至少一个模块更新委员会成员列表。现有的图式区块链只能达成概率性的共识，而本发明提出的混合共识算法首次在图式区块链上达成确定性的共识，因此可以加快图式区块链达成共识的速度。本发明首次将区块的产生和共识解耦，可以分别针对两个部分进行模块化设计。本发明在图式区块链上首次提出了完全去中心化的混合共识算法，而许多现有的图式区块链如IOT A、Obyte等无法做到这一点。

技术领域

本发明涉及计算机应用技术领域，尤其涉及一种面向图式区块链的混合共识实现装置及实现方法。

背景技术

狭义上来说，区块链是一种特殊的分布式数据库，是由多个数据组织形成的区块，以顺序相连的方式组合而成的链式数据结构，并以密码学方式保证其具备不可篡改和不可伪造的特性。广义上来讲，区块链技术是利用分布式共识算法，密码学技术来实现可信分布式账本的一种全新的分布式基础架构与计算范式。

在任何区块链系统中，一组分布式的参与者都需要对某些值达成共识，因此区块链共识算法是所有区块链系统的核心。区块链的工作原理如下：每隔一段时间，系统通过某种方法从全体区块链参与者中选举产生一个领导者，该领导者从客户端那里收集需要存入区块链的数据，将单个或多个数据组织成一定的数据结构，即一个区块，然后领导者将该区块信息广播给其它参与者，每个参与者可以独立地决定接受或拒绝它。所有区块以顺序相连的方式组成区块链，并依靠密码学手段保证区块链具备不可篡改和不可伪造的特性。

目前的区块链共识算法主要有两种。一种是竞争类，竞争类共识算法在每一轮主节点的选择中，会设置一个竞争成功的标准作为某种资源，最先达到标准的共识节点成为主节点。让全体区块链参与者基于某种资源互相竞争，参与者控制的资源和竞争获胜的概率成正比，每隔一段时间就会有一个参与者获胜，从而获得提议一个区块的权力。例如PoW共识算法中，所有参与共识的节点通过消耗算力解决数学难题来竞争成为主节点，由最先解决数学难题的节点成为主节点。另一种是选举类，所有节点投票选择，根据投票结果，有的共识算法是产生一个主节点集合，由这些节点依次轮流成为主节点，有的共识算法是只产生一个主节点负责创建区块，下一轮重新投票。通过投票让全体区块链参与者对新区块达成共识。选举类的共识过程包括：第一步是选出信任节点集合，信任节点依次轮流作为主节点；第二步是区块验证，区块验证方式分为两大类，一类与竞争类算法相似，主节点广播区块到其余节点进行验证，另一类是主节点的区块经过三轮BFT类(Byzantine Fault-Tolerant，拜占庭容错)的投票过程进行验证；第三步是节点提交通过验证的区块，达成共识状态。选举类共识算法包括例如DPoS(Delegate Proof of Stake，委托权益证明)、PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法)、DBFT(DelegatedByzantine Fault Tolerance，授权拜占庭容错算法)等等。第一种算法的优势在于可以应用到无许可、规模大的场景，缺点是共识效率较低；第二种算法的优势在于共识效率较高，缺点在于无法应用到无许可、规模大的场景。

近年来，区块链在智能合约、金融交易、电子商务、物联网、国际贸易等领域得到了广泛应用，但与此同时，区块链也暴露出性能低下的缺陷，具体表现在处理能力弱，处理速度慢两个方面。区块链性能低下的一个主要原因是目前的区块链共识算法效率低，因此设计一个高性能的区块链共识算法对于提高区块链系统的性能具有重大意义。近年来，为了提高区块链的性能，学术界和工业界提出称为图式区块链的新型架构，其主要特征在于区块链中的每个区块可以有多个父区块，而在传统的区块链当中每个区块只能有一个父区块，即传统的区块链中，参与者仅对一条链达成共识，而在图式区块链中，参与者对整个有向无环图(DAG)达成共识。