[发明专利]基于陪审团制度的分层共识方法、区块链数据处理系统

说明书

本发明属于分布式计算技术领域，公开了一种基于陪审团制度的分层共识方法、区块链数据处理系统，根据下级节点发送的可验证随机数，选择出随机数最大的若干下级节点成为陪审团成员Ki；组建好陪审团K之后，陪审团K通过领导者选举算法，在陪审团K内部选举出一个记账节点；在每个小片的上级节点中，选取一个广播节点；下级节点自由发送交易给所有上级节点，广播节点将收到的交易打包，陪审团藉由BFT算法进行共识；并将共识后的交易集合打包成块，并由记账节点将区块广播给所有上级节点，随后陪审团解散。本发明将原本庞大的交易数量分散到每个分片内和陪审团成员之间处理，达到提高tps的目的，同时有效地制约了拜占庭错误。

技术领域

本发明属于分布式计算技术领域，尤其涉及一种基于陪审团制度的分层共识方法、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：目前，物联网技术方兴未艾。物联网技术是互联网、传统电信网等信息承载体，让所有的能独立行使功能的物体互相连通的网络。目前物联网的应用领域主要有运输和物流、健康医疗领域、智能环境等领域。然而物联网在实际应用中，对于信息的真实性和不可篡改性产生了需求，普通的分布式网络显然无法满足不可篡改的性质。区块链，是用分布式数据库识别、传播和记载信息的智能化对等网络。区块链网络中的数据在网络中的设备上都有一份备份，一旦数据被网络认可，就无法更改。在区块链中，共识算法有着重要的地位，决定了区块链网络中每秒钟能处理提案的数量，即tps。当前的共识算法中，比较有代表性的有pbft、pow，pos等。这些算法目前广泛的应用于各类区块链中。其中，IBM的hyperledger使用PBFT，bitcoin使用了pow，。但是，这些区块链都面临着同样的问题：低并发、低TPS。而以太坊每秒仅能处理低于20笔的交易。低效的共识一直制约着区块链技术的落地。目前已经有相关的专利尝试提高相应的性能。现有技术一“一种基于P2P金融的区块链机制与共识算法”中，引入了leader来计算发起的交易，但是网络中每次只有一个leader，导致交易无法被及时处理。现有技术二“一种低延迟的分布式共识算法”，在网络运行的过程中实时计算多个共识算法的平均延时，并选择最优算法。但是算法的最优性能仍然取决于选择的已有的共识算法。而且只能解决非拜占庭错误，不能解决拜占庭错误。区块链和物联网技术的结合正需要高并发和高tps的区块链，而做到高tps和高并发的区块链正需要高效的共识算法，都无法满足需求。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)现有技术一引入了leader来计算发起的交易，网络中每次只有一个leader，一旦节点规模上升，交易量增大，leader有限的计算能力将会限制网络的tps，即交易的处理速度，导致交易无法被及时处理。要改善这种情况，最有效的便是优化网络结构。导致交易无法被及时处理。如果交易无法及时处理，会导致交易被接收到交易完成之间的时间间隔显著增大，无法满足高实时的需求。解决该问题，可以显著减少交易处理的等待时间，提高区块链系统的实时性，可以支持诸如股票交易之类对实时性要求高的系统。

(2)现有技术二使用paxos算法，只能解决非拜占庭错误，不能解决拜占庭错误，一旦网络中有节点作恶，共识的正确性将会遭到破坏；区块链和物联网技术的结合正需要高并发和高tps的区块链，做到高tps和高并发的区块链正需要高效的共识算法，都无法满足需求。

解决上述技术问题的难度和意义：优化的挑战在于：1.改善单一leader的网络结构，打造高并发高tps的区块链。2.兼容拜占庭错误，在恶意节点数量不超过四分之一的情况，保证共识的正确性。

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陪审团制度的分层共识方法、区块链数据处理系统。

本发明是这样实现的，一种基于陪审团制度的分层共识方法，所述基于陪审团制度的分层共识方法包括：

步骤一，在每个小片内，根据下级节点发送的可验证随机数，选择出随机数最大的若干下级节点成为陪审团成员Ki；陪审团节点身份对下级节点保密且陪审团节点之间的交互仅仅只在陪审团K内部进行；