[发明专利]一种多节点动态增删方法及系统

说明书

本发明提供了一种多节点动态增删方法及系统，所述方案基于配置变更的思想，将动态增删之前集群中节点的数目视作旧配置，动态增删之后集群中节点的数目视作新配置，在新旧配置之间通过设置一个过渡配置的状态，所有节点先进入过渡配置状态，使得节点在过渡配置状态进行相应决策时在新配置和旧配置中均满足hotstuff共识算法中设置的大多数原则条件，通过过渡配置的设置，能够有效解决可能发生的“脑裂”问题。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种多节点动态增删方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

目前，在区块链系统中，为了保证其系统的实用性，需要允许节点集群中任意节点可以随时加入或离开集群，这种行为将导致系统的节点数量发生改变，从而影响节点之间共识算法的运行，因此节点的动态增删并不能随意进行，需要进行相应算法的设计，以此保证共识流程的正确性。

现有的节点动态增删方法主要是针对PBFT(Practical Byzantine FaultTolerance)这一经典的区块链共识算法设计，通过相关设计可以保证区块链系统中节点在PBFT共识算法框架下实现动态增删。

但是，发明人发现该类方法通常只支持单节点的动态增删，即一次增删流程加入或退出一个节点，一旦把方案拓展到一次增删很多节点的情况，便有可能会遇到分布式系统中经典的“脑裂”问题，即在原节点集群对新加入节点事件达成共识的过程中，因网络延迟，导致只有一部分节点先完成对新加入节点的共识，那么因为网络延迟时间不确定，剩余的部分节点会在原节点集群中进行视图轮换，选举出另一个主节点进行共识，而新加入节点和先完成共识的节点也会继续进行共识，从而使节点之间发生网络分区，造成出现两个领导者的情况，进而破坏系统安全性。对于PBFT这类经典的共识算法，因为其通信复杂度为O(n2)，节点之间的通信复杂度会随着节点数量的增加而指数增长，因此，其本身无法支持节点数量十分庞大的情况，然而正因为节点数量不会很多，所以并不存在一次增删很多个节点的需求，例如一次增删上百个节点，如果出现需要增删少数节点的情况可以把单次增删一个节点的方案重复进行多次，因为重复次数不多，并不会影响其系统性能；而2018年新提出的Hotstuff共识算法在PBFT算法的基础上，将通信复杂度降到O(n)，可以支持大规模节点集群的运行，并且已经在Libra等企业级大型区块链项目中进行应用，因此，为其设计相应的多节点动态增删方案十分必要。

发明内容

本发明为了解决上述问题，提供了一种多节点动态增删方法及系统，所述方案基于配置变更的思想，将动态增删之前集群中节点的数目视作旧配置，动态增删之后集群中节点的数目视作新配置，在新旧配置之间通过设置一个过渡配置的状态，所有节点先进入过渡配置状态，使得节点在过渡配置状态进行相应决策时在新配置和旧配置中均满足hotstuff共识算法中设置的大多数原则条件，通过过渡配置的设置，能够有效解决可能发生的“脑裂”问题。

根据本发明实施例的第一个方面，提供了一种多节点动态增删方法，其应用于区块链系统中原始集群主节点，包括：

接收待增删节点集群发送的加入或退出申请；

将包含过渡配置的prepare消息签名后发送给原始集群内的各节点，并接收各节点反馈的带签名prepare-vote消息进行投票；若该消息数量不少于预设阈值，则将带有原始集群凭证的precommit消息发送给经增删处理后原始集群的各节点；

依次执行hotstuff共识过程的precommit阶段、commit阶段、decide-prepare阶段、二次precommit阶段以及二次commit阶段中的带签名消息的接收、基于带签名消息的投票以及基于投票结果进行带有集群凭证消息的下发；其中，所述二次commit阶段中，将带有经增删处理后原始集群凭证的decide消息发送给经增删处理后原始集群的各节点；