[发明专利]联盟链中基于节点分组的Raft PBFT两阶段共识方法

说明书

本发明涉及两阶段共识机制技术领域，且公开了联盟链中基于节点分组的Raft PBFT两阶段共识方法，包括以下步骤：1)Raft节点分组、Leader节点生成；2)PBFT节点生成，节点间采用多对多的通信模式，在节点的选择上做了相应的筛选，得到该阶段两类节点；3)Raft层各个分组的节点负责收集来自客户端的交易，并将交易聚集至分组代理节点；4)进入PBFT共识阶段，对交易进行快速验证并达成共识，并由分组代理节点分发至各个Raft分组；5)Raft分组验证分组代理节点转发的区块并开启分组共识阶段。该联盟链中基于节点分组的Raft PBFT两阶段共识方法，通过PBFT共识阶段检查区块，通过Leader节点检查PBFT共识阶段打包的区块，以提高区块链系统的安全性。

技术领域

本发明涉及两阶段共识机制技术领域，具体为联盟链中基于节点分组的RaftPBFT两阶段共识方法。

背景技术

区块链作为一种新兴的分布式技术，自诞生之日起就得到了广泛应用，其去中心化特性减少了对受信机构和第三方的依赖，可以很好解决数据被篡改的问题，增强数据的共享性，区块链的核心技术包括共识机制、分布式存储、智能合约以及密码学，作为一种按时间顺序存储数据的数据结构，为了保证所有的诚实节点维护一致的区块链数据，共识机制已成为区块链技术研究的重要方向，根据区块链系统应用场景的不同，一般分为公链、私有链和联盟链，公有链的去中心化程度最高，任何节点都可以加入，联盟链一般由个人、公司或组织组成，节点必须经过联盟链中的节点成员管理服务确认并批准后，才能加入联盟链网络，私有链去中心化程度最低，一般由个人或单个组织创建。

PoX系列的公有链中常用的共识算法通过引入代币并提高交易打包的成本来达成共识，比如，PoW(Proof of Work)引入代币，并通过奖励代币激励节点进行耗时的复杂运算，同时，运算结果能被其他节点快速验证，以耗用的时间、设备和能源作为担保成本，确保节点间达成共识，相较于PoW共识，PoS(Proof of Stake)根据每个节点拥有的代币量和持有的时间，通过算法比例缩短共识时间，然而，由于PoS要求每一个节点都参与竞争，导致区块链网络的吞吐量成为PoS的瓶颈，DPoS(Delegated Proof of Stake)选取部分节点作为代表负责记账，可以加快处理速度并降低能耗，不同于公有链，联盟链中的节点由达成协议的个人、公司或组织构成，共同参与管理联盟链。相较于代币，联盟链更需要高吞吐量、低资源消耗和高安全性以满足业务需求，而公有链中常用的PoX共识机制的吞吐量低，无法满足联盟链的实际应用场景的需求，因此，设计高效安全的联盟链共识机制迫在眉睫。

现有的联盟链项目，如HyperLeger Fabric采用PBFT共识机制，通过所有节点共同执行三阶段的共识过程来保证共识的安全性，然而，当节点数量增多时，为了保证区块链系统的一致性，网络中各个节点的通信次数和数据传输量将显著增加，造成吞吐量的大幅度下降，Coco采用Paxos共识机制，作为一种基于消息传递的共识机制，与PBFT相比，具有更低的共识成本和更高的吞吐量，但因为其逻辑分工复杂，不适用于大量节点的联盟链场景，FISCOBCOS采用Raft共识机制与Paxos相比，其目标是提供更清晰的逻辑分工，算法易于理解，但Raft和Paxos都面临无法处理恶意节点作恶的情况，因此，提出改进的联盟链共识机制，针对现有共识机制吞吐量低、安全性不足、共识成本高等问题，，故而提出一种基于节点分组的Raft PBFT两阶段共识方法来解决上述问题。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了联盟链中基于节点分组的Raft PBFT两阶段共识方法，具备优化交易传播路径，降低区块链系统的共识时延等优点，解决了现有共识机制吞吐量低、安全性不足、共识成本高的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：联盟链中基于节点分组的Raft PBFT两阶段共识方法，包括以下步骤：