[发明专利]一种基于聚类的可扩展的分片共识算法

权利要求书

1.一种基于聚类的可扩展的分片共识算法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)使用K-prototype聚类算法对网络中的节点，根据混合属性进行分片处理；

(2)将各个所述的分片处理相应交易进行共识流程、合并与分发流程；

(3)动态重新分片：在网络所设定的时间间隔结束后，K-prototype聚类算法对网络中的所有节点进行重新分片；

(4)选取分片代理节点与全局代理节点。

2.根据权利要求1所述的分片共识算法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，根据节点的数值属性和分类属性进行分类。

3.根据权利要求2所述的分片共识算法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，分类的步骤为：

a：随机选取g个节点作为初始原型；

b：根据相异度将节点对象分配到最近的簇，分配后即更新簇的原型；

c：再重新确定类别的原型；

d：重复所述的步骤b-c，直到没有节点样本改变类别，返回最后的分片结果。

4.根据权利要求3所述的分片共识算法，其特征在于，

所述的步骤(1)中，节点数据集X＝{X₁，X₂,X₃,...,Xn}，n为数据集X中节点对象的个数，并且节点数据集中每个节点数据均有m个属性，即Xi＝{x_i1,x_i2,x_i3,...,x_ip，x_i(p+1),x_i(p+2),xim},其中数值属性在前共p个，分类属性在后共m-p个；

所述的相异度公式如下所示：

式中，所述的参数γ是分类属性权重。

5.根据权利要求1所述的分片共识算法，其特征在于，

所述的步骤(2)中，共识流程、合并与分发流程的具体操作步骤为：

①请求阶段：客户端将请求消息发送给所处分片的代理节点，针对请求的共识将在分片内进行；

②预准备阶段：分片内的代理节点构建一个新的区块，并将所述的区块广播发送给分片内其余的共识节点；

③准备阶段1：节点对区块进行验证，如果验证有效则使用BLS算法进行签名，且将所述的签名反馈给代理节点；

④准备阶段2：代理节点等待并收集来自其他共识节点的有效签名，当至少收到2f+1个相同的签名消息后，将所有单个的签名聚合为BLS多重签名，再将所述的BLS多重签名广播发送给所有的节点，至此，准备阶段结束；

⑤提交阶段1：节点将验证所收到的所述的多重签名中是否至少含有2f+1个签名者，验证预准备阶段中所述的代理节点广播的区块中的交易，对所述的准备阶段2中收到消息进行签名，并将其发送给代理节点；

⑥提交阶段2：所述的代理节点等待并收集至少2f+1个有效签名，将这些签名聚合在一起形成BLS聚合签名，并提交带有所述的BLS聚合签名的新的区块，然后将新的区块广播给所有节点验证提交，至此，提交阶段结束；

⑦回复阶段：当节点提交结束后，将向客户端节点发送一个回复消息，当客户端接收至少f+1个由不同的节点发来的相同的确认消息时，表明当前请求已经达到了最终的共识；

⑧反馈阶段：当所述的客户端收到分片内的回复消息后，将所有的回复消息反馈给监督节点，节点根据客户端的反馈结果对所述的节点的行为进行评分；

⑨合并与分发阶段：各个分片的代理节点将所形成的本地区块广播发送到全局的代理节点，全局的代理节点将接收到的所有的区块进行合并成全局区块，并将其分发给每一个分片代理节点；收到全局区块的代理节点会将其发送给所处分片内的节点。

6.根据权利要求1所述的分片共识算法，其特征在于，

所述的步骤(3)中，在进行动态分片的同时，网络中要有新节点的加入与节点的退出。

7.根据权利要求1所述的分片共识算法，其特征在于，

所述的步骤(4)中，网络初始化时，随机选择或者根据实际应用指定g个节点作为各个分片的代理节点；

在网络所设定的时间间隔结束后，通过节点信誉机制选取分片代理节点与全局代理节点。