双领导者心跳加权溯源共识方法技术

本发明专利技术公开了一种双领导者心跳加权溯源共识方法，属于区块链共识技术领域，采用主链和子链相结合的模式，不同子链对应溯源不同阶段，每个子链使用具有不同加权系数的共识方法，而主链按顺序整合子链中的区块信息，形成溯源过程的完整区块链。本方法通过引入双领导者、心跳机制及加权共识等实现了降低选举成本，保持长连接通信，突出各条件属性对决策属性的差异影响程度等，提升了利用区块链不可篡改、可追溯的特性，解决溯源中最为重要的信任问题，提升公信力。本发明专利技术提出一种新的解决方案，溯源系统的容错率，提高了共识效率，并增强了溯源的可靠性。

The consensus method of two leaders' heart rate weighting tracing

【技术实现步骤摘要】
双领导者心跳加权溯源共识方法
本专利技术涉及区块链共识
，具体来说涉及一种双领导者心跳加权溯源共识方法。
技术介绍
区块链最初作为比特币的底层技术进入人们的视野，并以其良好的分布式存储、点对点传输机制、数据可追溯性、数据防篡改性逐渐为人们所认可。随着区块链技术不断成熟，其应用场景不断扩展，已经迎来了区块链3.0的时代。共识算法是协调全网中所有数据一致性的算法协议，是区块链技术中的核心问题，目前比较主流的几种共识算法有：POW工作量证明算法，它主要应用在比特币生成的算法，是以算力为代价达成共识获取奖励，要求节点通过双SHA256Hash的运算得到一个值，但是对计算机的算力以及能源造成极大的浪费；POS股权证明算法，它的基本思想是持有股权最多的获得记账权的节点激励越大，其相对于POW算法的优势是不浪费算力，但是没有办法保证股份分配公平。同时现有溯源技术大多存在溯源信息不完整，说服力不强等缺点。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术的目的是提出了一种双领导者心跳加权溯源共识方法，适用于溯源场景，降低了选举成本，提高了共识效率，提升了溯源容错率。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种双领导者心跳加权溯源共识方法，其特征在于，该共识方法采用主链和子链相结合的模式，主链按顺序整合子链区块信息，形成溯源过程的完整区块链，溯源不同阶段对应不同子链，每个子链采用不同加权系数，具体共识过程如下：(1)确定双领导者心跳加权溯源共识节点身份，双领导者心跳加权溯源共识节点包括主领导者节点、备份领导者节点和跟随者节点，其中主领导者节点用于负责与跟随者节点进行通信以及生成区块；备份领导者节点对在前活动的主领导者节点的数据进行同步；确定在前活动的主领导者节点停止服务时，备份领导者节点作为当前活动的主领导者节点，根据与在前活动的主领导者节点同步的数据进行服务；跟随者节点用于与主领导者节点进行通信，并根据主领导者节点请求向主领导者节点反馈跟随者节点自身当前状态；(2)主领导者节点随机地向跟随者节点发送消息，请求跟随者节点回复当前其对应的状态，跟随者节点响应请求并根据请求向主领导者节点反馈当前状态；其中，主领导者节点与跟随者节点通过心跳机制保持长连接通信；(3)主领导者节点根据跟随者节点向其反馈的状态进行加权共识；(4)通过共识后由主领导者节点生成区块写入子链区块中；重复步骤(1)至步骤(4)的共识过程直至遍历主链中的所有子链，完成双领导者心跳加权溯源共识。作为本专利技术的一种优选技术方案，所述主领导者节点和备份领导者节点的确定过程如下：通过竞争选举主领导者节点和备份领导者节点，具体是在多个竞争者之间通过抵押方式选举两个作为当前活动领导者节点，抵押份额排名第一的竞争者为主领导者节点，抵押份额排名第二的竞争者为备份领导者节点。进一步，所述步骤(2)在一个区块生成周期内，主领导者节点随机地通过发送请求包的方式向跟随者节点发送请求，要求跟随者节点回复当前状态，跟随者节点收到请求后，在规定时间内，将自身当前状态反馈给主领导者节点，未反馈的默认为错误状态。进一步，所述步骤(3)中加权共识过程如下：根据每个跟随者节点的重要程度为其赋予一个相对应的权重，然后将所有跟随者节点的自身权重与反馈状态做加权求和，若大于等于一个预先设定好的共识阈值，则通过共识。加权共识过程满足如下关系式：其中：S为加权和函数，wi为根据第i个跟随者节点其重要程度所赋予的权重且w1+w2+w3+…+wi+…+wn＝1，xi代表第i个跟随者节点所反馈的状态信息，数字1表示正确的反馈状态，数字0表示错误的反馈状态，xi∈{0,1}，F为共识函数，λ为共识阈值，将反馈状态根据预先设定的标准进行评判，正确反馈则用数字1表示，错误反馈或者未反馈的用0表示，具体评判标准根据跟随者节点的不同，分为以下两种情况：一是根据基准范围作为标准，反馈状态包含在基准范围内，则认定是正确反馈，用1表示；二是根据能否反馈信息作为标准，正常反馈的则为正确反馈，用1表示，未反馈则用0表示。通过上述设计方案，本专利技术可以带来如下有益效果：本专利技术提出的双领导者心跳加权溯源共识方法，适用于溯源场景，降低了选举成本，提高了共识效率，提升了溯源容错率。本专利技术的溯源共识方法应用于产品溯源体系构架中，可以按照产品实际生产和销售流程定义产品溯源体系，溯源过程采用主链和子链相结合的模式，主链按顺序整合子链区块信息，形成溯源过程的完整区块链，对整个过程进行维护，保护其安全性，溯源不同阶段对应不同子链，每个子链使用具有不同加权系数的共识方法，提升效率。附图说明图1为本专利技术实施例中基于农产品溯源系统的双领导者心跳加权溯源共识方法工作原理示意图。图2为本专利技术实施例农产品溯源过程中的种植阶段共识方法工作原理示意图。具体实施方式本专利技术提出了一种双领导者心跳加权溯源共识方法，该共识方法采用主链和子链相结合的模式，主链按顺序整合子链区块信息，形成溯源过程的完整区块链，溯源不同阶段对应不同子链，每个子链采用不同加权系数，具体共识过程如下：(1)确定双领导者心跳加权溯源共识节点身份，双领导者心跳加权溯源共识节点包括主领导者节点、备份领导者节点和跟随者节点，其中主领导者节点用于负责与跟随者节点进行通信以及生成区块；备份领导者节点对在前活动的主领导者节点的数据进行同步；确定在前活动的主领导者节点停止服务时，备份领导者节点作为当前活动的主领导者节点，根据与在前活动的主领导者节点同步的数据进行服务；跟随者节点用于与主领导者节点进行通信，并根据主领导者节点请求向主领导者节点反馈跟随者节点自身当前状态；其中，主领导者节点和备份领导者节点确定过程如下：通过竞争选举主领导者节点和备份领导者节点，具体是在多个竞争者之间通过抵押方式选举两个作为当前活动领导者，抵押份额排名第一的竞争者为主领导者节点，抵押份额排名第二的竞争者为备份领导者节点；如若主领导者节点发生故障，则备份领导者节点作为当前活动主领导者节点，然后选举产生新的备份领导者节点；本专利技术采用备份领导者节点的方式减少了区块链中频繁选举领导者节点产生的成本以及时间，大大的增加了系统运行过程中的容错率；(2)主领导者节点在当前区块生成期间内随机地向跟随者节点发送消息，请求跟随者节点回复当前其对应的状态，不同场景下的跟随者节点也是不相同的，主领导者节点与不同场景下的跟随者节点通过心跳保持长连接通信，跟随者节点收到主领导者节点请求后，会根据当前真实情况反馈给主领导者节点相对应状态，在此期间所有的数据非人为录入以及传输的，从而保持了数据最重要的真实性，提升了溯源的可靠性；进一步，主领导者节点与跟随者节点通过心跳机制保持长连接通信，在当前区块生成期间内主领导者节点随机地通过发送请求包的方式向跟随者节点发送请求，要求跟随者节点回复当前状态，跟随者节点收到请求后，在规定时间内，将自身当前状态反馈给主领导者节点，未反馈的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双领导者心跳加权溯源共识方法，其特征在于，该共识方法采用主链和子链相结合的模式，主链按顺序整合子链区块信息，形成溯源过程的完整区块链，溯源不同阶段对应不同子链，每个子链采用不同加权系数，具体共识过程如下：/n(1)确定双领导者心跳加权溯源共识节点身份，双领导者心跳加权溯源共识节点包括主领导者节点、备份领导者节点和跟随者节点，其中主领导者节点用于负责与跟随者节点进行通信以及生成区块；备份领导者节点对在前活动的主领导者节点的数据进行同步；确定在前活动的主领导者节点停止服务时，备份领导者节点作为当前活动的主领导者节点，根据与在前活动的主领导者节点同步的数据进行服务；跟随者节点用于与主领导者节点进行通信，并根据主领导者节点请求向主领导者节点反馈跟随者节点自身当前状态；/n(2)主领导者节点随机地向跟随者节点发送消息，请求跟随者节点回复当前其对应的状态，跟随者节点响应请求并根据请求向主领导者节点反馈当前状态；/n其中，主领导者节点与跟随者节点通过心跳机制保持长连接通信；/n(3)主领导者节点根据跟随者节点向其反馈的状态进行加权共识；/n(4)通过共识后由主领导者节点生成区块写入子链区块中；/n重复步骤(1)至步骤(4)的共识过程直至遍历主链中的所有子链，完成双领导者心跳加权溯源共识。/n...

【技术特征摘要】
1.一种双领导者心跳加权溯源共识方法，其特征在于，该共识方法采用主链和子链相结合的模式，主链按顺序整合子链区块信息，形成溯源过程的完整区块链，溯源不同阶段对应不同子链，每个子链采用不同加权系数，具体共识过程如下：
(1)确定双领导者心跳加权溯源共识节点身份，双领导者心跳加权溯源共识节点包括主领导者节点、备份领导者节点和跟随者节点，其中主领导者节点用于负责与跟随者节点进行通信以及生成区块；备份领导者节点对在前活动的主领导者节点的数据进行同步；确定在前活动的主领导者节点停止服务时，备份领导者节点作为当前活动的主领导者节点，根据与在前活动的主领导者节点同步的数据进行服务；跟随者节点用于与主领导者节点进行通信，并根据主领导者节点请求向主领导者节点反馈跟随者节点自身当前状态；
(2)主领导者节点随机地向跟随者节点发送消息，请求跟随者节点回复当前其对应的状态，跟随者节点响应请求并根据请求向主领导者节点反馈当前状态；
其中，主领导者节点与跟随者节点通过心跳机制保持长连接通信；
(3)主领导者节点根据跟随者节点向其反馈的状态进行加权共识；
(4)通过共识后由主领导者节点生成区块写入子链区块中；
重复步骤(1)至步骤(4)的共识过程直至遍历主链中的所有子链，完成双领导者心跳加权溯源共识。


2.根据权利要求1所述双领导者心跳加权溯源共识方法，其特征在于：所述主领导者节点和备份领导者节点的确定过程如下：通过竞争选举主领导者节点和备份领导者节点，具体是在多个竞争者之间通过抵押方式选举两个作为当前活动领导者节点，抵押份额排名第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙延风，马德印，时小虎，王立，张栋頔，
申请(专利权)人：吉林大学，吉林省桥王智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22