一种区块链多层级组网方法、设备及存储介质技术

本发明专利技术公开了一种区块链多层级组网方法、设备及存储介质，本方法包括：将区块链网络划分为核心层、扩展层、分支层，核心节点通过拜占庭容错算法共识，并通过选举得到当前共识轮次主节点，扩展节点可选配置共识算法，分支节点采用权威证明共识算法进行共识，本地主要参与数据同步与交易转发。扩展节点按照固定间隔向核心节点上报状态数据，核心节点进行共识同步。分支层子网络对应的权威节点按照固定间隔采集分支层子网络的状态数据，并上报至扩展层网络，其他分支层子网络从扩展层节点进行状态同步，扩展节点可通过核心节点进行跨链操作，分支节点可通过权威节点进行跨链代理操作。本发明专利技术通过分层组网的方式大大提升区块链网络的可扩展性与效率。的可扩展性与效率。的可扩展性与效率。

【技术实现步骤摘要】
一种区块链多层级组网方法、设备及存储介质


[0001]本专利技术涉及计算机网络领域，尤其涉及一种区块链多层级组网方法、设备及存储介质。

技术介绍

[0002]区块链系统是一种去中心化、多节点参与分布式共享账本系统，系统中的所有节点均需参与投票和共识，在共识过程当中，需要实现对应的分布式共识协议以达到所有节点的数据一致性。上述过程一方面需要耗费比较大的网络带宽资源，另一方面在进行网络组网时，大量的网络节点需要打通网络，尤其是拜占庭容错算法要求将网络构建成为全连接网络，在上述条件下，单个节点的连接方式的变化会影响整体网络的连接，组网成本高昂，维护难度大。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供一种区块链多层级组网方法、设备及存储介质，通过将网络按照分层组网的形式进行组织，降低大型区块链网络的组网成本，同时提升网络共识效率。
[0004]本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0005]根据本专利技术的第一方面，提供一种区块链多层级组网方法，所述方法包括组网过程中的如下关键内容：
[0006]区块链网络划分为核心层、扩展层、分支层，处于不同层级的节点分别被称为核心节点、扩展节点、分支节点；
[0007]核心层网络配置为拜占庭容错算法进行共识，并通过选举得到当前共识轮次主节点；
[0008]扩展节点可配置为故障容错算法或拜占庭容错算法进行共识，扩展节点可选接入至少一个所述核心节点；
[0009]接入所述核心节点的所述扩展节点，将按照固定间隔上报当前扩展层区块链状态；
[0010]核心层提供区块链预置智能合约，支持扩展层固定间隔调用并上报状态数据；
[0011]扩展节点上报的状态数据，将由核心节点验证后共识广播至核心层全网；
[0012]分支节点配置为权威证明共识算法进行共识，数个连通的分支节点组成分支层子网络，所述分支层子网络中至少有一个分支节点接入至少一个扩展节点，接有分支节点的扩展节点被作为该分支节点所属分支层子网络的权威节点，将进行数据验证与区块打包动作；
[0013]分支节点将会把交易指令转发至扩展层的权威节点进行处理。
[0014]进一步地，所述核心节点进行对等通信，所有状态数据均通过共识算法进行同步；所述拜占庭容错算法可以为实用拜占庭容错算法(PBFT)或是鲁棒拜占庭容错算法(RBFT)。
[0015]进一步地，所述核心层网络采用数字证书控制的准入机制，区块链节点通过统一
的核心层CA中心签发准入证书才可成为核心节点。
[0016]进一步地，所述扩展层网络采用节点认证加数字证书控制的准入机制，在核心节点同意新增扩展节点之后，再由统一的核心层CA中心或另寻扩展层CA中心签发对应数字证书实现身份认证。
[0017]进一步地，数个连通的扩展节点组成扩展层子网络，所述扩展层子网络中至少有一个扩展节点接入至少一个核心节点，某扩展层子网络可以通过直接接入核心节点取得其他扩展层子网络上报的状态数据；
[0018]扩展节点上报的状态数据包括上报间隔内提交的区块头信息、状态树根信息、交易树信息、回执树信息以及所属扩展层子网络集群信息。
[0019]进一步地，不同扩展层子网络的扩展节点可以通过核心节点进行跨链操作，核心节点将充当中继角色；扩展节点通过核心节点查询其他扩展层子网络连接状态，跨链操作时，目的链地址以"核心节点标识
‑
扩展层子网络标识"的命名方式进行组织，从而核心层网络可将跨链交易快速路由至目标扩展层子网络。
[0020]进一步地，不同分支层子网络的分支节点可以通过扩展节点进行跨链操作，扩展节点将充当中继角色；分支节点通过扩展层权威节点代理跨链操作，扩展层权威节点可直接将分支节点提交的跨链交易在共识后，交由目标分支层子网络对应的权威节点进行处理，无需继续提交至目标分支层子网络内部的分支节点，目标分支层子网络内部的分支节点最后将获取其所属分支层子网络对应的权威节点的处理结果数据。
[0021]进一步地，所述分支层网络采用gossip网络协议同步数据，保证最终数据一致。
[0022]根据本专利技术的第二方面，提供一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述区块链多层级组网方法的步骤。
[0023]根据本专利技术的第三方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述区块链多层级组网方法的步骤。
[0024]本专利技术的有益效果是：本专利技术提供的区块链多层级组网方法，通过划分不同层级的网络节点，并根据不同层级节点应用不同的共识算法，通过避免区块链的全连接，结合权威证明和gossip网络协议实现分支节点的数据最终一致性，实现降低节点的组网难度，减少网络的通讯数据量，降低区块链的组网维护成本，通过分层处理提升逐层网络的处理效率。
附图说明
[0025]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对本专利技术实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1是本专利技术一实施例中区块链分层组网示意图。
[0027]图2是本专利技术一实施例中区块链按组织组网结构示意图。
[0028]图3是本专利技术一实施例的区块链多层级组网步骤图。
[0029]图4是本专利技术一实施例实施对应的计算机设备内部结构图。
具体实施方式
[0030]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0031]本专利技术实施例提供的区块链多层级组网方法，可应用在如图1所示的应用环境中，如图1所示，区块链核心节点通过点对点通信的方式连接到其他节点，如图中101所示，采用拜占庭容错算法进行共识，并通过选举得到当前共识轮次主节点，核心节点之间投票权重相同，主要由多个机构共同参与组建。通常来讲，核心节点代表网络的主要参与方，以大型组织或是政府机构组成。如图中102所示为扩展节点，扩展节点通常为大型组织或是政府机构的二级单位，这些单位之间通常需要进行业务合作，通过扩展节点组成联盟链即扩展层子网络可以扩展上述单位的合作能力。如图中103所示为分支节点，分支节点对共识要求不高，这些节点通常由二级单位的下属单位或组织维护，因此分支节点需要完成相互之间的数据同步，并通过权威节点进行数据的确认，因此在分支节点之间，需采用权威证明共识的方式进行数据一致性的保证。
[0032]在一实施例中，如图2所示，提供一种多组织多层级组网结构示意图，图中包括三个大型组织org1,org2,org3，每个大型组织运营一到多个核本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种区块链多层级组网方法，其特征在于，区块链网络划分为核心层、扩展层、分支层，处于不同层级的节点分别被称为核心节点、扩展节点、分支节点，所述方法包括：核心层网络配置为拜占庭容错算法进行共识，并通过选举得到当前共识轮次主节点；扩展节点可配置为故障容错算法或拜占庭容错算法进行共识，扩展节点可选接入至少一个所述核心节点；接入所述核心节点的所述扩展节点，将按照固定间隔上报当前扩展层区块链状态；核心层提供区块链预置智能合约，支持扩展层固定间隔调用并上报状态数据；扩展节点上报的状态数据，将由核心节点验证后共识广播至核心层全网；分支节点配置为权威证明共识算法进行共识，数个连通的分支节点组成分支层子网络，所述分支层子网络中至少有一个分支节点接入至少一个扩展节点，接有分支节点的扩展节点被作为该分支节点所属分支层子网络的权威节点，将进行数据验证与区块打包动作；分支节点将会把交易指令转发至扩展层的权威节点进行处理。2.根据权利要求1所述的区块链多层级组网方法，其特征在于，所述核心节点进行对等通信，所有状态数据均通过共识算法进行同步；所述拜占庭容错算法为实用拜占庭容错算法或是鲁棒拜占庭容错算法。3.根据权利要求1所述的区块链多层级组网方法，其特征在于，所述核心层网络采用数字证书控制的准入机制，区块链节点通过统一的核心层CA中心签发准入证书才能够成为核心节点。4.根据权利要求1所述的区块链多层级组网方法，其特征在于，所述扩展层网络采用节点认证加数字证书控制的准入机制，在核心节点同意新增扩展节点之后，再由统一的核心层CA中心或另寻扩展层CA中心签发对应数字证书实现身份认证。5.根据权利要求1所述的区块链多层级组网方法，其特征在于，数个连通的扩展节点组成扩展层子网络，所述扩展层子网络中至少有一...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈权，臧铖，陈嘉俊，
申请(专利权)人：浙商银行股份有限公司，
类型：发明
国别省市：