[发明专利]一种优化区块链可信节点与共识算法的装置

说明书

本发明公开了一种优化区块链可信节点与共识算法的装置。该装置与区块链中的节点一一对应连接，它包括处理模块、加密引擎、接口模块和存储模块，处理模块用于控制加密引擎根据国密算法随机生成第一公私钥对和第二公私钥对，第一公私钥对包括第一公钥和第一私钥，第二公私钥对包括第二公钥和第二私钥，接口模块用于实现装置与节点连接。本发明通过在区块链中的每个节点上增加一个装置，将fabric原生的软件实现的算法改成了由硬件芯片完成，节点的密钥生成和数据的加解密操作均在装置内进行，装置可采用现有的技术手段实现抗攻击特性，真正实现了物理上可信的区块链节点，不但提高了运算速度，也大大提升了算法的安全性。

技术领域

本发明涉及计算机技术领域，具体涉及一种优化区块链可信节点与共识算法的装置。

背景技术

区块链架构是一种分布式的架构。其部署模式有公共链、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。

在分布式系统中，多个主机(节点)通过异步通信方式组成网络集群。在这样的一个异步系统中，需要主机之间进行状态复制，以保证每个主机达成一致的状态共识。然而，异步系统中，可能出现无法通信的故障主机，而主机的性能可能下降，网络可能拥塞，这些可能导致错误信息在系统内传播。因此需要在默认不可靠的异步网络中定义容错协议，以确保各主机达成安全可靠的状态共识。

所谓共识，简单理解就是指大家都达成一致的意思。其实在现实生活中，有很多需要达成共识的场景，比如开会讨论，双方或多方签订一份合作协议等。而在区块链系统中，每个节点必须要做的事情就是让自己的账本跟其他节点的账本保持一致。如果是在传统的软件结构中，这几乎就不是问题，因为有一个中心服务器存在，也就是所谓的主库，其他的从库向主库看齐就行了。在实际生活中，很多事情人们也都是按照这种思路来的，比如企业老板发布一个通知，员工照着做。但是区块链是一个分布式的对等网络结构，在这个结构中没有哪个节点是“老大”，一切都要商量着来；所以在区块链系统中，如何让每个节点通过一个规则将各自的数据保持一致是一个很核心的问题，这个问题的解决方案就是制定一套共识算法，实现不同账本节点上的账本数据的一致性和正确性。这就需要借鉴已有的在分布式系统中实现状态共识的算法，确定网络中选择记账节点的机制，以及如何保障账本数据在全网中形成正确、一致的共识。

共识算法其实就是一个规则，每个节点都按照这个规则去确认各自的数据。我们暂且抛开算法的原理，先来想一想在生活中我们会如何解决这样一个问题：假设一群人开会，这群人中没有一个领导或者说老大，大家各抒己见，那么最后如何统一出一个决定出来，实际处理的时候，我们一般会在某一个时间段中选出一个人，那个人负责汇总大家的内容，然后发布完整的意见，其他人投票表决，每个人都有机会来做汇总发表，最后谁的支持者多就以谁的最终意见为准。这种思路其实就算是一种共识算法了。然而在实际过程中，如果人数不多并且数量是确定的，还好处理；如果人数很多且数量也不固定，那就很难通过这种方式投票决定了，效率太低。我们需要通过一种机制筛选出最有代表性的人，在共识算法中就是筛选出具有代表性的节点。

如何筛选其实就是设置一组条件，就像筛选尖子生一样，给一组指标让大家来完成，谁能更好地完成指标，谁就能有机会被选上。在区块链系统中，存在着多种这样的筛选方案，比如PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance，实用拜占庭容错算法)、PoW(Proof of Work，工作量证明)、PoS(Proof of Stake，权益证明)、DPoS(Delegate Proofof Stake，委托权益证明)、Ripple(瑞波)等，各种不同的算法，其实就是不同的筛选方案。

由于区块链每一笔交易记账，均需要通过区块链网络广播到共识节点，基于共识算法先对账后记账，产生交易区块后再上链存证，因此，区块链的TPS和中心化系统比较，明显要慢，这也是区块链最大的缺点与技术瓶颈。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种优化区块链可信节点与共识算法的装置。