[发明专利]一种双层分组拜占庭容错共识方法及系统

说明书

本发明公开了一种双层分组拜占庭容错共识方法及系统。该方法包括步骤：S1，确定节点分组；S2，对于每组节点，从中选取部分节点作为委员会节点，组成该组的委员会，除委员会节点以外的剩余节点作为共用节点，从委员会节点中选取每组的主节点；S3，搭建区块链网络；S4，若某一组委员会接收到提案请求，该组的主节点根据提案请求生成区块并发送给该组其他委员会节点进行第一轮共识，若第一轮共识通过则生成初始区块并发送给各组的共用节点；S5，各组的共用节点对该初始区块进行第二轮共识，若第二轮共识通过则将该初始区块上链并保存在本地账本中。本发明采用双层分组共识结构，在保障低通信复杂度的前提下提升了系统鲁棒性。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，更具体地，涉及一种双层分组拜占庭容错共识方法及系统。

背景技术

现有技术中，拜占庭容错共识方法主要有以下几种方式：

现有技术中提出了一种实用拜占庭容错协议(Practical Byzantine FaultTolerance,PBFT)，是最常用的分布式共识方法，该方法通过节点间互相通信去除拜占庭节点恶意行为的影响，同时使用预准备、准备、承诺三个阶段保证节点的一致性。然而，节点间两两交互使得PBFT的通信复杂度高达O(n²)，当节点数量较多时易导致网络堵塞，可扩展性较差。

为了降低PBFT的通信复杂度，现有技术中还提出了一种可扩展拜占庭容错协议(Scalable Byzantine Fault Tolerance,SBFT)，该协议使用门限签名技术将共识过程的通信复杂度降低为O(n)。

但在上述方法中，区块链主节点的身份是公开的，极易受到敌方发起的分布式拒绝服务攻击，且门限签名的合成与转发高度依赖主节点的可靠性，若主节点为拜占庭节点或被敌方控制将危害系统安全性。针对这一问题，现有技术中采用环签名技术隐匿提案生成过程中主节点的身份，模糊敌方攻击目标。同时，通过在多轮投票中合成代表法定人数投票意愿的门限签名，提升共识算法的鲁棒性。但该方法为了防止主节点作恶，必须选择至少f+1个最小共识单元，使得通信复杂度提升为O((f+1)n)。

综上，对于拜占庭容错协议的研究主要分为两个方向：第一个方向是降低共识过程的通信复杂度和系统开销。第二个方向是提升系统的抗攻击能力以及鲁棒性。但目前尚缺乏同时兼顾通信复杂度与系统鲁棒性的方法。且上述研究具有较高的通用性，未针对特定场景或应用进行优化，算法性能仍有较大提升空间。

发明内容

针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本发明提供了一种双层分组拜占庭容错共识方法及系统，采用双层分组共识结构，在保障低通信复杂度的前提下提升了系统鲁棒性。

为实现上述目的，按照本发明的第一方面，提供了一种双层分组拜占庭容错共识方法，包括步骤：

S1，确定节点分组；

S2，对于每组节点，从中选取部分节点作为委员会节点，组成该组的委员会，除委员会节点以外的剩余节点作为共用节点，从委员会节点中选取每组的主节点；

S3，根据分组和选取情况搭建区块链网络；

S4，若某一组委员会接收到提案请求，该组的主节点根据提案请求生成区块并发送给该组其他委员会节点进行第一轮共识，若第一轮共识通过则生成初始区块并发送给各组的共用节点；

S5，各组的共用节点对该初始区块进行第二轮共识，若第二轮共识通过则将该初始区块上链并保存在本地账本中。

优选的，每组的共用节点与其所属组的委员会节点或其他组的委员会节点通信。

优选的，对于每组节点，采用随机轮值方法从委员会节点中选取主节点。

优选的，不同组的委员会节点并行进行各自区块的生成和发送。