[发明专利]面向物联网的轻量级区块链共识方法、系统及介质

说明书

本发明公开了一种面向物联网的轻量级区块链共识方法、系统及介质，本发明方法包括各个节点成员按照层级选举形成委员会，首席p打包区块B并向所有中枢成员发送预发布信息；首席p根据各中枢成员确认整合成确认发布证书并广播给所有执行官；执行官对区块B进行验证；首席p如果收到f+1个验证通过信息，则首席p发布区块B并附加确认发布证书和验证通过证书；若收到f+1个验证不通过信息，则发布空白区块B并附加验证不通过证书。本发明综合了区块链去中心化的分布式网络结构和物联网天然的层级结构的优势，能够很好的适应多样的物联网设备，提高了节点容错率的同时尽可能的减少了网络通信，能够减少网络带宽的压力以及提高共识效率。

技术领域

本发明涉及物联网的区块链技术，具体涉及一种面向物联网的轻量级区块链共识方法、系统及介质。

背景技术

区块链的共识机制能够很好的解决物联网分布式网络的信任和安全等问题。然而物联网设备的计算机性能的多样性，使得直接在物联网中应用区块链变得很复杂。同时，物联网固有的层级结构和区块链的去中心化的分布式网络结构也存在一定冲突。

因此，如何面向物联网实现轻量级的区块链共识，已经成为将区块链技术应用到物联网时亟待解决的关键技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对现有技术的上述问题，提供一种面向物联网的轻量级区块链共识方法、系统及介质，本发明综合了区块链去中心化的分布式网络结构和物联网天然的层级结构的优势，能够很好的适应多样的物联网设备，提高了节点容错率的同时尽可能的减少了网络通信，能够减少网络带宽的压力以及提高共识效率。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种面向物联网的轻量级区块链共识方法，实施步骤包括：

1）各个节点成员按照层级选举形成委员会，所述委员会中的成员上限数量为2f+3g+2个且包括一个首席p、含首席p在内一共上限数量为3g+1个中枢成员，上限数量为2f+1个执行官，f+1名执行官为激活的执行官，剩余f名执行官为观察的执行官，其中g为达成共识所允许的最大中枢成员错误节点数，f为最大执行官错误节点数；需要进入区块B的共识时执行下一步；

2）首席p打包区块B，并向所有中枢成员发送预发布信息；

3）各中枢成员对收到的预发布信息检查其序列号n是否连续，如果连续则返回确认发布信息给首席p；

4）首席p在设定的超时时间t_p1内统计收到的确认发布信息数，如果不少于2g+1个则将其整合成确认发布证书并广播给所有执行官；否则如果首席p在超时时间t_p1内，无法收集到2g+1个确认发布信息，则发起中枢成员视图变更；

5）执行官收到确认发布证书后，对其中区块B进行验证，如果验证通过则广播验证信息给首席p以及所有中枢成员，否则广播验证不通过信息给首席p以及所有中枢成员；

6）首席p在设定的超时时间t_p2内统计收到的验证信息，如果收到f+1个一致的验证通过信息，则生成验证通过证书、发布区块B并附加确认发布证书和验证通过证书；若收到f+1个一致的验证不通过信息，则生成验证不通过证书，发布空白区块B并附加验证不通过证书。

可选地，步骤3）中枢成员对收到的预发布信息检查其序列号n是否连续时还包括下述处理步骤：如果中枢成员发现序列号n和本地存储的历史序列号n_h不满足n=n_h+1则序列号n不连续，向其他中枢成员及首席p请求中间缺少的区块信息；当中枢成员收到缺失请求时，则将自身n_h之后的所有区块打包发给缺失成员；如果中枢成员拿到的区块信息中，证书无效，则不予采信该区块；如果中枢成员无法补足n_h至n的所有区块，则发起中枢成员视图变更；如果中枢成员发现序列号n小于等于本地存储的历史序列号n_h，则发起中枢成员视图变更。