[发明专利]一种基于权重激励主节点选举的联盟链共识方法及系统

说明书

本发明提出一种基于权重激励主节点选举的联盟链共识方法及系统，涉及区块链共识的技术领域，客户端请求交易上链，联盟链中的所有节点接收请求并进行共识主节点校验及共识副节点校验，然后每个共识副节点验证校验结果的一致性，比较验证结果信息中回复内容的数量与恶意节点数量，结合共识主节点校验结果，确定交易是否写入区块，无恶意节点出现时，运行速度快、效率高，提高了联盟链的共识性能，出现恶意节点时，使用PBFT共识协议进行共识，提高联盟链的健壮性，但PBFT共识协议能容忍的恶意节点数也存在限度，结合视图更换协议，采用权重激励机制重新选举主共识节点，降低恶意节点选举成为主节点的可能性，进一步提高联盟链的共识性能。

技术领域

本发明涉及区块链共识的技术领域，更具体地，涉及一种基于权重激励主节 点选举的联盟链共识方法及系统。

背景技术

在区块链技术中，共识算法是其中一个核心的组成部分。联盟链是指有若干 个机构共同参与管理的区块链，每个机构都运行着一个或多个节点，其中的数据 只允许系统内不同的机构进行读写和发送交易，并且共同来记录交易数据。又被 称为“共享认证型区块链”，在传统联盟链区块链中，通常采用PBFT(实用拜 占庭容错)共识算法或变种的PBFT共识算法实现区块链上数据的一致性存储。

传统的PBFT共识算法以状态机运作，包括节点状态，消息状态，由主节点 带领其他节点统一步调处理消息，而消息是否继续迁移下一个状态，通过多少节 点达成一致，最后消息达到处理完的状态，共分为5个阶段：Request、Pre-prepare、 Prepare、Commit及Reply，首先在Request阶段中，客户端向主节点发送交易上 链请求，请求包含交易内容、交易摘要和消息签名，然后进入Pre-prepare阶段， 主节点收到客户端的交易上链请求，主节点校验客户端请求消息的签名是否正确， 在校验无问题时，则向其他副节点广播Pre-prepare消息，然后进入Prepare阶段， 副节点收到主节点的Pre-prepare消息，进行以下校验：主节点的Pre-prepare消 息签名是否正确、计算交易内容的摘要与交易摘要是否一致，校验无问题则向其 他共识节点广播Prepare消息，接着进入Commit阶段，主节点和副节点均收到 Prepare消息后，校验Prepare消息签名是否正确、Prepare消息中的交易摘要和Pre-prepare消息中的交易摘要是否一致，如果某共识节点收到且校验成功2f+1 个Prepare消息(f表示恶意节点个数)，则向其他共识节点广播Commit消息， 最后进入Reply阶段，主节点和副节点收到Commit消息，校验Commit消息签 名是否正确，如果某共识节点收到且校验成功2f+1个Commit消息，则运行客户 端的请求操作，并返回Reply消息给客户端。

相比于传统的PBFT共识算法，2021年6月18日，中国发明专利(公布号CN112991066A)中公开了一种联盟链中的共识方法、装置和电子设备，该方案 对传统PBFT共识算法进行了改进，提出在Request与Pre-prepare之间加入广播 阶段，客户端可以将交易上链请求发送给任意区块链共识节点，然后由收到请求 的节点广播该笔交易给区块链中的所有共识节点，主节点收到广播消息后再执行 后续Pre-prepare、Prepare、Commit、Reply阶段，以避免发生客户端与主节点无 网络连接或主节点为恶意节点时，造成区块链共识无法完成的情况发生，其它阶 段与传统PBFT共识算法一致，但PBFT共识算法的联盟链区块链系统最高 TPS(系统吞度量，也是每秒系统处理的数量)一般为10000TPS以上，且随着共识 节点数量增多，最高TPS呈多项式级别衰减，此时，该方案会造成区块链共识 效率低，难以支撑高TPS需求的业务正常运行的问题。在Prepare和Commit阶 段内，每个共识节点都要进行摘要计算、进行消息广播，消息复杂度为O(n²)。 当网络中的共识节点数量增多时，所有共识节点都要进行两阶段的摘要计算和消 息广播操作，导致传统PBFT共识算法的性能随着共识节点数量的增多急速下降。 当联盟链性能下降到一定程度时，可能导致该联盟链上运行的业务中断。