[发明专利]一种基于混合拜占庭容错的联盟区块链网络共识方法

说明书

本发明涉及一种基于混合拜占庭容错的联盟区块链网络共识方法，属于区块链技术领域。该方法包括：S1：利用分片机制，将区块链网络节点分类为四种节点类型，包含普通、验证、排序和出块节点，其中出块为全节点；S2：由于并行拜占庭容错算法特性，将共识机制分为两个阶段，包括预处理阶段算法和执行阶段算法，执行预处理算法；S3：为了保证并行拜占庭容错算法的正确，利用主节点视图切换算法来保证主节点在共识机制中正常运行；S4：出块节点执行并行拜占庭容错算法来达成出块节点共识，并由本轮共识中的主节点完成出块。本发明相对于目前联盟区块链中的共识机制，提高了共识机制的安全性以及节点达成共识的效率。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，涉及一种基于混合拜占庭容错的联盟区块链网络共识机制。

背景技术

区块链本质上是一种去中心化的、节点与节点之间地位平等的数据库，其概念首次出现在中本聪的《一种点对点式的电子现金系统》一文中。区块链通过运用加密算法、时间戳、共识机制和奖励机制，帮助陌生的节点建立了信任，目前广泛应用于数字货币以及分布式系统之中。区块链有着匿名性与安全性的特点，避免了中心化带来的数据丢失风险和管理问题。在数字货币的基础上，区块链又延伸出超级账本、智能合约等概念。区块链作为中构建信任的核心，共识机制也愈发受到学界关注。

数字货币中，中本聪采用了工作证明——Proof of Work(PoW)的共识机制，工作证明问题是基于SHA256算法设置的且根据数字货币中现有的区块数量多少来动态调整计算难度。PoW的安全性很高，但被人弊病的是算力记账机制对资源的过渡浪费、完成交易时间太长无法满足商业需求和无法抵抗算力对整个网络的危害。于是Proof of Stake(PoS)权益证明应运而生。PoS解决了算力浪费的问题，牺牲了一些共识安全性来换取共识效率。而Delegated Proof of Stake(DPoS)授权股份证明解决了算力对区块链网络的危害。通过选举制度，只有小部分节点能记账，遏制了算力的作用，进一步提升了效率。但是其缺陷也是非常明显，属于半中心化，安全性较差。

因此，目前亟需一种新的区块链的共识机制，既能提高共识机制的安全性，还能提高节点达成共识的效率。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于混合拜占庭容错的联盟区块链网络共识方法，结合目前比较高效的拜占庭算法与分片技术，用于解决联盟链共识机制现有的技术问题，提高共识机制的安全性以及节点达成共识的效率。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于混合拜占庭容错的联盟区块链网络共识方法，包括以下步骤：

S1：利用分片机制，将区块链网络节点分类为四种节点类型，包含普通节点、验证节点、排序节点和出块节点，其中出块为全节点；

S2：由于并行拜占庭容错算法特性，将共识机制分为两个阶段，包括预处理阶段算法和执行阶段算法，执行预处理算法；

S3：为了保证并行拜占庭容错算法的正确，利用主节点视图切换算法来保证主节点在共识机制中正常运行；

S4：出块节点执行并行拜占庭容错算法来达成出块节点共识，并由本轮共识中的主节点完成出块。

进一步，所述步骤S1中，定义分片机制为：假设有n个相同计算能力的无身份处理器，其中f个处理器由拜占庭对手控制；网络接受每个块的事务，块j中的事务i用整数表示；所有处理器都能访问外部指定的约束函数C:以确定每个事务的有效性；定义处理器之间运行的协议W，该协议输出一个集合X，包含k个单独的分片满足以下条件：

(1)对于给定的安全性参数λ，诚实的处理器以至少1-2^-λ的概率在X上达成一致；

(2)给定的分片X满足指定的约束函数C，即