[发明专利]一种基于Raft-PBFT的区块链共识方法

权利要求书

1.一种基于Raft-PBFT的区块链共识方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：基于K均值算法将区块链网络节点划分为多个子集群；

S2：所有子集群主节点与监督节点构成主集群；

S3：客户端发送请求消息至主集群节点，重定向至监督节点；

S4：监督节点接收客户端请求消息，验证客户端请求消息签名及客户端身份是否合法；若消息签名或客户端身份验证未通过，则丢弃该请求消息；若验证通过，转至S5；

S5：主集群内基于改进的Raft协议执行第一轮共识协议；

S6：若主集群节点未达成共识，请求消息验证失败；

S7：若主集群节点达成共识，监督节点发送确认回复消息至客户端，并将回复证书发送至主集群节点；

S8：若主集群节点收到回复证书，转至S10；

S9：若主集群节点未收到回复证书，则在其子集群内触发视图切换，转至S10；

S10：各子集群内基于实用拜占庭容错PBFT算法执行第二轮共识；

S11：子集群判断是否达成共识，若是，对应子集群主节点发送确认回复消息至客户端，转至S14；

S12：若子集群未达成共识，判断视图切换次数是否大于门限值，若是，该子集群终止共识过程；否则，子集群触发视图切换，更新视图切换次数并执行第二轮共识，转至S11；

S13：若子集群达成共识，子集群主节点发送确认回复消息至客户端；

S14：若客户端收到不少于主集群半数的确认回复消息，客户端请求消息在集群内达成共识，区块链共识流程结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于Raft-PBFT的区块链共识方法，其特征在于：所述S1中，令Φ表示区块链网络节点集合，Φ＝{I₁，I₂，…，I_n}，其中，I_n标识第n个区块链网络节点，1≤n≤N，N为区块链网络节点数，基于K均值算法构建区块链子集群过程如下：

S11：初始主节点选择：随机选择K个区块链节点作为初始主节点，得到初始主节点集合子集群成员集合

S12：主节点与子集群节点关联：定义网络性能为节点能耗与误码率的加权和，令Ψ_i，k表示子集群节点I_i∈Φ_cm与主节点关联对应的成本，建模Ψ_i，k为Ψ_i，k＝E_i，k+ωδ_i，k，其中，E_i，k与δ_i，k分别表示子集群节点I_i发送消息至主节点I_k对应的能耗及误码率，ω表示误码率对应的权重；根据公式E_i，k＝P_i，kt_i，k建模E_i，k，其中，P_i，k表示子集群节点I_i向主节点I_k传输数据的发射功率，t_i，k表示子集群节点I_i向主节点I_k传输数据的时长，根据公式建模t_i，k，其中，S_i，k表示子集群节点I_i向主节点I_k传输的数据量，R_i，k表示子集群节点I_i向主节点I_k传输数据时对应的传输数据速率，根据公式R_i，k＝B_klog₂(1+γ_i，k)建模R_i，k，其中，B_k表示主节点I_k进行子集群内通信的可用带宽，γ_i，k表示子集群节点I_i向主节点I_k之间的信噪比，根据公式建模γ_i，k，其中，h_i，k表示子集群节点I_i与主节点I_k之间链路的信道增益，N₀表示噪声功率；建模子集群节点I_i与主节点I_k之间链路的误码率为其中，α表示调制阶数；子集群节点I_i基于成本函数优化选择主节点，即若有k^*＝argminΨ_ik，则子集群节点I_i与主节点关联进行信息传输，令Φ_k表示第k个子集群的主节点及子集群节点集合；

S13：主节点更新：令表示第k个子集群的节点I_i与子集群内其他节点之间进行信息传输的总成本，建模为若则k′为第k个子集群的主节点；

S14：重复S12～S13，直至主节点集合以及主节点与子集群节点之间关联关系不再更新。