[发明专利]一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法及系统

说明书

本发明公开了一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法及系统，包含主节点选取规则、节点动态进出网络流程和优化后的协议机制。所述主节点选取规则基于一致性哈希算法和前一区块哈希值并结合平均负载思想，实现了主节点的随机公平选取；所述节点动态进出网络流程新增了网络配置表和配置变更交易的概念，实现了网络的动态性；所述优化后的协议机制用于改良PBFT算法已有的协议机制，主要包括细化视图更换协议、提出新状态同步协议、优化无异常情况下的一致性协议。本发明提供的拜占庭容错共识方法相比于原有PBFT算法具有主节点随机选取、支持动态网络、低通信复杂度等优点，特别适用于成员复杂、开放性强、节点规模大的供应链溯源场景。

技术领域

本发明属于供应链溯源技术领域，涉及一种拜占庭容错共识方法及系统，具体涉及一种在供应链溯源场景下的拜占庭容错共识方法及系统。

背景技术

供应链是指商品生产、运输及销售过程中所涉及到的原料供应商、加工商、物流商、经销商、零售商等成员组成的网链结构。而供应链溯源，就是利用现代信息技术手段对商品从原材料采购一直到消费者购买之间的全部供应链数据进行记录，使商品的所有流通环节都处于监控之中。供应链溯源系统能够帮助消费者便捷地获取到商品的生产运输信息，也有助于改善相关监管机构的监管效率，及时追溯到责任人。

近些年来，利用区块链技术来实现供应链溯源的目标得到了广大学者们的一致认可。区块链并不是一种单一技术，而是集P2P网络通信、分布式账本、密码学、共识算法、智能合约等多种技术于一身的组合体。正是由于上述技术，区块链天生就具有“不可伪造”、“可追溯”、“去中心化”等特性，解决了供应链溯源场景中由来已久的信任难题。区块链可在供应链溯源场景下提供公开透明的数据记录，使恶意攻击者难以篡改；帮助消费者和监管机构获取到商品的全部流通数据，以及时进行责任追溯；实现多企业无信任共识，企业之间可相互协作和监督。

作为区块链的最核心组件，共识算法深刻影响着区块链的适用场景。供应链溯源属于典型的联盟区块链应用范畴之一，需要使用不依赖代币机制而又支持拜占庭容错的共识算法。适合于公有链的PoW算法、PoS算法依赖代币机制鼓励竞争而消耗了大量算力；适合于私有链的Raft算法又不支持拜占庭容错，因此上述算法均无法应用到联盟链中。实用拜占庭容错算法PBFT作为一种共识效率较高且支持拜占庭容错的共识算法，无疑成为联盟链的最佳选择。PBFT算法最早被用于解决传统分布式系统中的一致性问题，它将原有拜占庭容错算法的通信复杂度从指数级别优化到了多项式级别并且拜占庭节点容错率能达到节点总数的三分之一，基本满足了常见场景中对效率和容错性的要求。

然而，PBFT算法却不能完全适配于供应链溯源场景。与其他常见的联盟链场景不同，供应链溯源场景下具有参与成员复杂、流动性强、规模大以及跨地域广等特点。由于上述特点，现有的PBFT算法在供应链溯源场景下会存在主节点有序选取、网络动态性差、协议机制粗糙以及通信复杂度过高等缺点，因此无法直接迁移PBFT算法作为供应链溯源区块链的共识机制，需要对该算法的主节点选取规则、网络动态性、协议机制等进行针对性的改进。

发明内容

鉴于以上提及的原有的实用拜占庭容错算法的弊端，以及在供应链场景下进行商品信息溯源的安全及性能需求，本发明基于现有的PBFT算法，提供了一种在供应链溯源场景下兼具随机性、动态性和高效性的拜占庭容错共识方法及系统。

本发明的方法所采用的技术方案是：一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法，包括主节点随机选取规则、节点动态进出网络机制及协议机制；

所述主节点随机选取规则，从所有副本节点选取出唯一主节点，主节点可接收交易及打包出块；