基于多角色的可扩展共识机制的系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于多角色的可扩展共识机制的系统及方法，该系统包括：委员会节点授权及角色管理模块，用于选取共识网络中的委员会节点，根据委员会节点多角色方案和管理规则对委员会节点进行分类；委员会共识达成模块，用于在所述共识网络正常运作情况下，通过基于多角色的可扩展共识算法完成对输入信息的高效状态机复制；委员会重配置模块，用于在共识机制发生视图切换后，根据委员会各个节点的实时网络状态对委员会成员进行重新配置。该系统提升了共识机制的吞吐量，在保证系统可用性的前提下，支持更多的委员会节点，降低了消息确认的时间，实现了交易的快速响应，加强了抵御适应性敌手的能力。

【技术实现步骤摘要】
基于多角色的可扩展共识机制的系统及方法
本专利技术涉及信息安全和电子商务
，特别涉及一种基于多角色的可扩展共识机制的系统及方法。
技术介绍
区块链技术因其防篡改、可追溯的特征和集体维护、信息共享的模式，在金融、银行、数据库、物联网、供应链和商品溯源等多个领域已经开展了试点应用，有着十分广泛的应用前景。共识机制作为区块链的核心技术，决定了参与节点以何种方式对某些特定的数据达成一致，关系到区块链的安全性、可扩展性和去中心化程度等许多重要特性。共识设计的优劣是区块链自治能否进入良性循环的关键。共识机制可以分为区块链共识机制和经典分布式共识机制两大类。现有的区块链共识机制虽然实现了非授权和最高程度的去中心化，但其为了满足区块链系统的安全性，普遍存在性能低下的问题。以目前广泛应用的公链为例，比特币的TPS(TransactionsPerSecond，每秒处理交易个数)不高于7，以太坊的TPS不高于25，其交易处理能力远低于Visa等信用卡支付系统的处理能力(约每秒7000笔交易)。低效的吞吐量限制了区块链系统在真实场景中的应用。为了增强区块本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于多角色的可扩展共识机制的系统，其特征在于，包括：/n委员会节点授权及角色管理模块，用于选取共识网络中的委员会节点，根据委员会节点多角色方案和管理规则对委员会节点进行分类；/n委员会共识达成模块，用于在所述共识网络正常运作情况下，通过基于多角色的可扩展共识算法完成对输入信息的高效状态机复制；/n委员会重配置模块，用于在共识机制发生视图切换后，根据委员会各个节点的实时网络状态对委员会成员进行重新配置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于多角色的可扩展共识机制的系统，其特征在于，包括：
委员会节点授权及角色管理模块，用于选取共识网络中的委员会节点，根据委员会节点多角色方案和管理规则对委员会节点进行分类；
委员会共识达成模块，用于在所述共识网络正常运作情况下，通过基于多角色的可扩展共识算法完成对输入信息的高效状态机复制；
委员会重配置模块，用于在共识机制发生视图切换后，根据委员会各个节点的实时网络状态对委员会成员进行重新配置。


2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述委员会节点授权及角色管理模块具体用于，
根据业务选取多个委员会节点加入所述共识网络，并通过可信第三方生成门限密钥，将所述门限密钥发送至选取的委员会节点。


3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述门限密钥为：
KeyGen(1λ，t，n)→(pk，sk1，sk2，…，skn)
其中，λ代表安全参数，t代表门限值，n代表网络中的节点总数，pk为公钥，ski为私钥。


4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述根据委员会节点多角色方案和管理规则对委员会节点进行分类，包括：在所述多个委员会节点中选取一个领导节点和多个承包节点，其余节点为普通节点；
其中，所述领导节点用于聚合请求并生成提议发送至承包节点和普通节点以及开启新一轮共识；所述承包节点用于收集委员会节点的投票信息、利用门限签名生成阶段性凭证并广播给其他节点；所述普通节点用于运行共识算法，负责为合法的请求投票，并将正确的输出写入到本地区块链中。


5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述委员会共识达成模块具体用于，
通过领导节点收集所述共识网络中用户的多个交易，在用户交易数达到预设阈值后，生成所述多个交易的提议，并将所述提议广播至所述共识网络中的委员会节点，发起新一轮次的共识，开启预备阶段；
通过委员会节点对所述提议的合法性进行验证，验证通过后，对所述预备阶段投票，并将投票结果发送至所有的承包节点；
利用承包节点对接收到的其他节点的投票信息的合法性进行验证，当合法投票数量达到预设门限值时，承包节点生成预备阶段凭证，并广播给其他委员会节点，将自身状态设置为已预备；
委员会节点在收到预备阶段凭证后，验证凭证的合法性，若凭证合法，委员会节点生成预确认和确认阶段的投票并发送给承包节点，承包节点将自身状态设置为已确认，生成可验证签名作为确认凭证，并广播给委员会网络中的所有节点以及对应交易的用户。


6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述委员会共识达成模块具体用于，
委员会节点收到承包节点的预备阶段凭证后，使用公钥验证所述预备阶段凭证的合法性，若合法，则更新自身状态，生成预确认阶段的投票，并发送给承包节点，承包节点在收到预设门限值数量的预确认阶段投票后，承包节点生成预确认阶段凭证，并发送给委员会节点，将自身状态设置为已预确认；
委员会节点在收到承包节点的预确认阶段凭证后，使用公钥验证预确认阶段凭证的合法性，若合法，则更新自身状态，生成确认阶段的投票，并发送给承包节点，承包节点在收到预设门限值数量的确认阶段投票后，将自身状态设置为已...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宗洋，荣康，胡斌，刘翔宇，李威翰，刘建伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11