[发明专利]基于信誉的PBFT共识系统及方法、区块链数据处理系统

说明书

本发明属于区块链技术领域，公开了一种基于信誉的PBFT共识系统及方法、区块链数据处理系统；设计一个轻量级的信誉评估模型，基于节点重要性和服务反馈来计算节点的混合信誉值；选举信誉值高于阈值的一部分节点作为经典实用拜占庭容错共识机制的参与者；在参与者中运行PBFT共识机制，基于新的leader选举和交易验证方法达成共识，并广播共识结果。由于经典PBFT共识机制可扩展性受限，故本发明达成共识不受网络规模的影响；由于加入了节点信誉评估和参与者选举方法，故本发明具有比经典PBFT更高的安全性；由于计算所得的节点信誉可以指导下一次交易，故本发明评估节点信誉的算力是有效算力。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种基于信誉的PBFT(拜占庭容错Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识系统及方法、区块链数据处理系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：区块链是一种分布式共享账本，以其去中心化、不可篡改性等特性，成为业界的研究热点。区块链技术是一系列技术组合的产物，包括P2P网络技术、共识机制、密码学技术、智能合约等，其中共识机制被称为区块链的灵魂。区块链中的共识机制是指根据最新产生的交易集形成的区块的一致性，一组参与者更新区块链系统整体状态。现在已经有大量的共识机制被提出和使用。工作量证明机制(ProofofWork,PoW)广泛用于Bitcoin加密货币中，参与者通过算力竞争来获取记账权，达成共识和广播区块；然而PoW每个参与者都参与算力竞争，浪费了大量的算力，不适用于大规模和资源有限的联盟链。权益证明机制(ProofofStake,PoS)部分应用于以太坊区块链平台中，根据参与者持有的币龄不同相应地降低竞争难度，通过算力竞争来获取记账权，达成共识和广播区块；虽然PoS降低了竞争难度，但参与者竞争依旧浪费了大量的算力，也不适用于大规模和资源有限的联盟链。此外，PoW和PoS都不适用于节点具有身份的联盟链。实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)共识机制应用于HyperladgerFabricv0.6中，参与者通过多次验证和认证消息传递来达成共识，随后广播区块；但参与者共识过程传递消息的复杂度是O(n^2)且参与者中只能容忍不超过1/3的拜占庭对手，极大地限制了区块链网络的规模且容易造成共识失败，同样不适用于大规模和资源有限的联盟链。为了克服经典PBFT的不足，业界已经提出了一些改进方案。Tendermint提出将联盟链中节点身份赋予不同的权重，在共识过程中，只需要一致性节点的权重值之和达到一定的阈值即可达成共识；但这种方法依旧默认所有节点都参与共识，没有从根本上解决高消息复杂度问题。XFT机制基于拜占庭对手很难同时控制整个网络的假设，提出了狡猾的消息模型，能够提高参与者中容忍的拜占庭对手的比例。

综上所述，现有技术存在的问题是：目前联盟链网络规模受限、容错率低，容易造成大规模和资源有限联盟链的共识失败。

解决上述技术问题的难度和意义：针对经典PBFT公式机制，如何在大量节点之间快速地完成全网状态共识是BFT类共识机制用于大规模和资源有限联盟链的最大技术难题之一。本发明设计了一种基于信誉的PBFT共识系统和方法，其难点在于P2P节点信誉如何分布式计算和评估、如何保证节点信誉值可靠可信、如何抵制恶意节点影响信誉值的动态行为策略、如何选举适当数量的节点参与PBFT共识。随着区块链3.0时代的到来，“区块链+”成为区块链技术新的发展方向，区块链去中心化、防篡改、可追溯等特性使其具有良好的应用潜力和前景。基于信誉的PBFT共识系统及方法可以用于大规模和资源有限联盟链，促进区块链项目真正落地。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于信誉的PBFT共识系统及方法、区块链数据处理系统。

本发明是这样实现的，一种基于信誉的PBFT共识方法，所述基于信誉的PBFT共识系方法包括：

第一步，设计一个轻量级的信誉评估模型，基于节点重要性和交易满意度反馈来计算节点的混合信誉值；