[发明专利]实用性拜占庭容错的节点设置方法

说明书

本发明提供一种实用性拜占庭容错的节点设置方法，其中，接收共识节点发送的共识消息，并从所述共识消息中提取第一共识节点的信息，其中所述第一共识节点为发送共识消息的共识节点集合；根据所述接收到的共识消息，提取所述共识节点的执行结果，并根据所述执行结果，将所述第一共识节点分为第二类型拜占庭节点和非拜占庭节点；提取客户端保存的第二共识节点信息，根据所述第一共识节点信息和第二共识节点信息，得到第一类型拜占庭节点；对所述第一类型拜占庭节点做第一处理，对第二类型拜占庭节点做第二处理。本发明对于不同类型的拜占庭节点进行了区分，并且对于不同类型的拜占庭节点采用了不同的处理力度，能够尽量保留非恶意的拜占庭节点，减少了视图变更次数，节约了线上的计算资源，并且尽量剔除恶意的欺诈或攻击的拜占庭节点，保证了系统安全可靠的运行。

技术领域

本发明涉及通信技术领域或者计算机技术领域，特别涉及区块链中共识流程的改进，尤其是一种实用性拜占庭容错的节点设置方法。

背景技术

共识是所有区块链技术的基础，没有共识，就无法形成区块链去中心化的概念，区块链的部署模式有公共链、联盟链、私有链三种，对应的是去中心化分布式系统、部分去中心化分布式系统和弱中心分布式系统。在去中心化分布式系统中，面临着一个不可回避的问题，即一致性问题，在多个主机通过组成节点集合中，主机之间需要进行状态复制，达成一致的状态共识。

现在常用的主流共识主要有Pow工作量证明、Pos权益证明、DPos股份授权证明机制、PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)实用性拜占庭容错。

Pow工作量证明，就是比特币的挖矿过程，通过大量的计算，得到一个满足规则的随机数，即获得本次交易的记账权，发出本轮需要记录的数据，全网其它节点验证后一起存储，同时获得一定的挖矿奖励，即一定数量的比特币；该共识具有完全去中心化的特点，增删节点完全自由，不受限制，缺点是会占用大部分节点的算力，特别是挖矿造成大量的资源浪费，而且一笔交易需要一个小时才能确定，共识达成的周期较长。Pow权益证明是一种略显集中的共识机制，为每个节点的代币配置可作为评判标准的利息，形成代币集中的优势，根据每个节点所占代币的比例和时长加快计算随机数的速度，在一定程度上缩短了共识达成的时间，节约了计算资源，但是仍然需要一定数量的计算能力。DPos股份授权证明机制类似于股东投票，持币者投出一定数量的节点进行验证和记账，优点是能够大幅缩小参与验证和记账节点的数量，缺点是依然依赖于代币，而代币并不是普遍使用的。

PBFT实用性拜占庭容错常用于联盟链，一定程度上缓解了以上共识的计算量过大的问题，该是一种状态机副本复制，解决了原始拜占庭容错效率不高的问题，将复杂度由指数级降低到多项式级，使得拜占庭容错在实际系统应用中变得可行，实用性拜占庭通过状态机进行建模，状态机在分布式系统的不同节点进行副本复制，每个状态机的副本都保存了共识操作的状态，一般来说，将出现错误的节点或者作恶节点成为拜占庭节点，实用性拜占庭容错可以在拜占庭节点少于三分之一的情况下，保证系统的正确性，并得到共识的结果。

在使用实用性拜占庭容错的实际情况中，节点之间通讯并不完全可靠，会出现延迟和阻塞，会出现错误和偏差，会出现宕机和断线，甚至还有些节点作恶，出现恶意欺诈和攻击，出现这些问题的节点称为拜占庭节点。由于实用性拜占庭容错具有一定的容错性，因此，在出现拜占庭节点的时候，在非拜占庭节点满足一定数量的条件下，依然能够完成正确的共识过程。通常情况下，每增加一个节点，共识过程的计算量将大幅上升，因此，参与共识过程的共识节点数量一般处于一个临界状态，即在能够容忍预期数量的拜占庭节点的情况下，非拜占庭节点的数量处于相对脆弱的状态，随时可能减少到不能够完成共识过程的数量，比如，假设预期的拜占庭节点数量为f，为了加快运算速度，共识节点的数量通常设置为3f+1。此时，拜占庭节点数量为f个，非拜占庭节点的数量2f+1，当前的共识状态是一种弱验证(Weak Certification)，这种情况下，如果有一个非拜占庭节点突然变为拜占庭节点，那么整个共识节点集合不能再正常完成共识流程。