[发明专利]一种联盟链共识方法及装置

说明书

本发明提供了一种联盟链共识方法及装置，涉及区块链技术领域，本发明提出的VRaft算法，对Raft算法在领导者选举阶段存在的空任期问题提供了解决方案，VRaft算法通过引入可验证随机函数使得候选者在发出投票请求时会附带VRF算法的哈希输出，其他候选者在收到候选者的投票请求时不再是直接拒绝，而是通过VRF算法验证和比较哈希输出，来确定是否要将自己的选票转给该提出投票请求的候选者，进而避免领导者选举阶段空任期的问题，加速了整个领导者的选举过程，避免了延后进入日志复制阶段的时间。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种联盟链共识方法及装置。

背景技术

随着信息技术的发展，区块链技术由于其具有的开放性、不可篡改性、去中心化等优点，成为人们重点关注的技术。由于现有区块链技术的去中心化的特点，使得在该区块链中执行的业务在存储在区块链(即，上链)之前，还需要由该区块链中的各节点对该业务对应的业务数据(如，对业务进行处理后的结果)进行共识。

目前，国内外对于区块链共识算法的研究都投注了大量的资源和精力。总的来说现阶段的共识算法主要分为两类：拜占庭容错类的共识算法和非拜占庭容错类的共识算法。非拜占庭类的容错算法大多应用于联盟链中，因为联盟链由于其网络节点的许可机制使得联盟链中基本不会出现恶意节点，因此联盟链可以更多关注其在性能方面上的提升，这有利于区块链在初期阶段的研究发展。

Raft算法是非拜占庭容错类易于理解和相对高效的共识算法，Raft将其共识归为领导者选举和日志提交两阶段。在Raft算法中每个节点只可能有三种状态，分别为跟随者(Follower)、候选者(Candidate)、和领导者(Leader)。

Raft算法中，在领导者选举阶段，首先所有节点都是跟随者身份，每个跟随者节点会伴随一个随机的选举定时器，在Raft算法中其时间为150ms～300ms之间的随机值。如果在选举定时器超时内收到了领导者发出的心跳包，那么就重置定时器维持跟随者状态。如果选举定时器超时后还没有收到领导者的心跳包，那么跟随者会晋升为候选者身份进而向其他节点发出投票请求。候选者节点依旧伴随着一个随机的选举定时器，如果在选举定时器超时内收到了超过系统半数节点以上的投票，那么他就会晋升为领导者，如果它在晋升为领导者之前收到了其他领导者的心跳包，那么就会退回为跟随者状态。如果在这一任期的选举过程中候选者没有晋升为领导者，系统中也没有产生新的领导者，那么该任期为空任期，进而候选者身份不变，重新开始新一任期的选举。

然而，在上述Raft算法的领导者选举阶段，由于跟随者选举定时器的不确定性会产生多个候选者，而候选者不会投票给其他候选者，进而导致了选举阶段空任期的可能，延后了进入日志复制阶段的时间。

发明内容

有鉴于此，本发明通过对Raft算法进行改进，提出了一种联盟链共识方法和装置，以减少选举阶段空任期的产生，加速整个领导者的选举过程，避免延后进入日志复制阶段的时间。

为此，本发明提供了以下技术方案：

一方面，本发明提供了一种联盟链共识方法，所述联盟链中包含预先设置的共识节点，所述共识节点的状态包括：领导者、跟随者以及候选者，所述方法包括：

当各个共识节点的选举定时器均超时时，各个共识节点由跟随者状态转换为候选者状态，进入领导者选举阶段；

第一候选者共识节点给自己投一票，然后向其他共识节点发起投票请求，所述投票请求中至少包括：所述第一候选者共识节点本地生成的校验码；

当第二候选者共识节点接收到所述第一候选者共识节点发出的投票请求时，所述第二候选者共识节点检查所述第一候选者共识节点的任期号以及日志，并验证投票请求中的校验码是否有效；如果验证通过且校验码有效，则在投票请求中的校验码大于所述第二候选者节点本地生成的校验码时，将所述第二候选者节点获得的所有票数转票给所述第一候选者共识节点；