[发明专利]面向复杂数字资产的多阶段PBFT共识系统及方法

说明书

本发明提供了一种面向复杂数字资产的多阶段PBFT共识系统及方法，其中，面向复杂数字资产的多阶段PBFT共识系统，包括：交易检验器，在Commit阶段完成与交易相关的一致性、安全性校验；主节点自检器，在ViewChange消息处理过程中进行处理；交易批量共识器，负责将多笔交易批量处理；View轮转器，用于完成在ViewChange协议过程中的主节点的选择、新一轮view的更新以及记录上一个view信息确保新view的延续；共识消息处理器，通过不同阶段的共识过程实现消息在全局的一致性；区块构建器，能够完成与区块相关的交易提交、排序以及区块的构建、区块校验、区块防分叉保证等操作。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体而言涉及一种面向复杂数字资产的多阶段PBFT共识系统及方法。

背景技术

数字资产是以电子数据形式存在的各种资产，如数字货币、数字音乐等。目前数字资产管理平台如电子商务平台、物流平台等，采用单一中心化机制，所有数据(数字资产)和相关服务均集中在单一中心化平台上。由于数字资产管理平台是中心化运行的，一旦中心化服务器出现问题，就会对整个市场灾难性的后果，同时增加数据的维护成本。当单一中心化平台遭受攻击或者平台内部人员私自篡改数据时，由于数据只保存在单一中心化平台上，不与其他平台进行数据交叉验证，被篡改的数据也会被作为真实数据，故单一中心化平台提供的数据的可信性难以保证。区块链具有不可篡改、全网共享数据等特性，可保证数据不可篡改，实现数据高可信，故可基于区块链重构高可信的数字资产交易环境。

共识机制保障了区块链技术在分布式场景下能够达成一致性，并且使用去中心化的思想解决节点之间的信任问题，使众多节点达到一种较为平衡的状态。在传统的比特币等货币型区块链的共识方法大多存在浪费能源、效率低下、无法达到最终一致性等问题，PoW工作量证明机制依赖机器算力来获得记账权，资源消耗巨大；PoS权益证明机制根据节点所占代币的比例进而相应比例地降低挖矿难度，从而获得记账权，其方法在一定程度上缩短了共识的时间，但是本质上仍需要挖矿。DpoS与PoS原理相同，DpoS通过持币者持币比例确定投票影响力，持币者投票选举出一定数量的节点，由选举出的代理节点完成验证和记账，该方法极大减少了验证和记账节点的数量，但是整个共识机制依赖于代币。Fabric使用的拜占庭容错算法(PBFT：Practical Byzantine Fault Tolerance)提供了(n-1)/3的容错性，该容错算法将共识阶段分为Request、Pre-prepare、Prepare、Commit、Reply五个阶段，实现了基于余额的交易一致性保证，但是，对于形式多样的数字资产来说，其状态并非一个简单的余额可以表示，为了适应更多种类的数字资产，需要进一步对该算法进行扩充。

发明内容

为此，本发明的主要目的在于提供一种面向复杂数字资产的多阶段PBFT共识系统及方法，以达到如下目的：解决区块链技术在分布式场景下的高效共识，提供了一种多阶段PBFT共识系统及方法。多阶段PBFT共识系统在PBFT容错算法共识五阶段的基础上加入了交易批量共识器、交易校验器、主节点自检器、区块构建器等部分，完成了多阶段的消息处理和校验处理，实现了消息的高效传输，从而为数字资产状态一致性和数字资产多状态安全转换提供了保障。多阶段PBFT共识系统及方法，实现了更少的错误率，保证了高效的共识流程和健壮的共识结构。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本发明的一样态，一种面向复杂数字资产的多阶段PBFT共识系统，包括：交易检验器100，在Commit阶段完成与交易相关的一致性、安全性校验；主节点自检器200，在ViewChange消息处理过程中进行处理；交易批量共识器300，负责将多笔交易批量处理；View轮转器400，用于完成在ViewChange协议过程中的主节点的选择、新一轮view的更新以及记录上一个view信息确保新view的延续；共识消息处理器500，通过不同阶段的共识过程实现消息在全局的一致性；区块构建器600，能够完成与区块相关的交易提交、排序以及区块的构建、区块校验、区块防分叉保证等操作。