一种适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法技术方案

本发明专利技术实施例提供一种适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法，包括：初始化系统，其中，所述系统设置有信任节点，所述信任节点不参与共识过程且负责其他节点的身份确认和信誉度确认；利用Canopy聚类算法将所有待共识的节点划分成若干部分的群以分开共识；以及根据身份确认结果和信誉度确认结果对节点中恶意节点进行处理，以保证共识系统的安全性，其中所有节点均能够执行加入操作或退出操作。该适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法基于PBFT基础的通过聚类算法对节点进行群分、加入信誉度机制、允许节点的加入和退出来实现对共识系统的安全性和活性的保证。共识系统的安全性和活性的保证。共识系统的安全性和活性的保证。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法


[0001]本专利技术涉及区块链共识
，具体地涉及一种适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法。

技术介绍

[0002]随着比特币等数字加密货币的不断发展，保障其安全可靠的区块链技术也随之得到广泛关注，在很多领域产生深刻影响。区块链的本质是一种去中心化的分布式账本数据库，它集成了网络通信、共识算法、密码学原理、智能合约等技术，具备去中心化、防篡改、透明可溯源的特性。共识算法作为区块链系统的底层核心技术，起到确保系统中的各节点对特定时间内打包的交易顺序达成一致，即实现分布式系统各节点数据一致性的作用。
[0003]目前，在联盟链当中运用最多的是BFT类共识算法，其中PBFT乃至在其基础上其衍生而来的SBFT、HOT
‑
Stuff等共识算法更是应用广泛。但是PBFT类算法本身有着很多局限性以及一下亟待解决的问题：第一，PBFT算法中通信过于繁杂，所有节点都必须参与所有过程，其中的信息量过于冗杂，当节点过多时算法的效率会急剧下降；第二，PBFT算法中主节点的选取过于简单，没有严格的流程来保证主节点的优先级和安全性；第三，PBFT算法虽然能够在容忍f个错误节点的情况下保证算法的运行，但是它并不能找到并且处理这些错误节点；第四，客户端只能向主节点发送消息，当消息太多时会给主节点带来太多负担；第五，PBFT适用于节点数目固定的联盟链中，当节点数目出现变化时只有重启整个网络才能再次生效。

技术实现思路

[0004]本专利技术实施例的目的是提供一种适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法，该适用于联盟链的可信任的效率共识系统、方法基于PBFT基础的通过聚类算法对节点进行群分、加入信誉度机制、允许节点的加入和退出来实现对共识系统的安全性和活性的保证。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供一种适用于联盟链的可信任的效率共识方法，所述适用于联盟链的可信任的效率共识方法包括：
[0006]初始化系统，其中，所述系统设置有信任节点，所述信任节点不参与共识过程且负责其他节点的身份确认和信誉度确认；
[0007]利用Canopy聚类算法将所有待共识的节点划分成若干部分的群以分开共识；以及
[0008]根据身份确认结果和信誉度确认结果对节点中恶意节点进行处理，以保证共识系统的安全性，其中所有节点均能够执行加入操作或退出操作。
[0009]优选地，所述初始化系统包括：
[0010]输入安全参数k，生成阶数为素数q的椭圆曲线上的循环群G1和G2，以及双线性对e：G1
×
G1
→
G2，选择安全Hash函数：H1:{0,1}
*
→
G1选择任意的生成元P∈G1，选取主密钥s，计算P1＝sP；系统参数为(q,G1,G2,e,P,P1,H1,H2,H3,X4)；
[0011]输入系统参数，用户ID
i
随机选取计算P
i
＝x
i
P，x
i
为用户秘密值，P
i
为用户公钥。
[0012]优选地，所述利用Canopy聚类算法将所有待共识的节点划分成若干部分的群包括：
[0013]利用Canopy聚合算法遍历一次所有节点，将节点划分为多个群以分开共识；其中，
[0014]给定样本列表：L＝X1，X2，
……
X
n
以及初始距离阈值T1、T2从列表L中随机选取一个节点P作为一个Canopy的中心点，其中，T1>T2，T1、T2能够根据用户的需要或者交叉实验来确定；
[0015]计算L内所有其它节点到P的距离d；如果d小于T1，那么将该节点归类到该Canopy中作为弱关联对象，如果d小于T2则该点为强关联对象，并将该点从列表L中删除；
[0016]重复上一个步骤，直到列表L为空，算法结束完成划分。
[0017]优选地，所述分开共识的方法包括：
[0018]客户端将共识请求发送给群节点，然后群节点签名验证之后再发送给群里的所有节点，此时群内进行共识，最后所有节点将共识结果发送给群节点，当群节点收集到足够多的确认消息之后将确认凭证作为对请求的答复发送给客户端，当客户端收集到超过群节点数目半数的确认凭证之后，该消息就可以通过上链。
[0019]优选地，所述根据身份确认结果和信誉度确认结果对节点中恶意节点进行处理包括：
[0020]在节点上引入了状态存储，所有的共识节点内置一个投票计数器，节点根据计数器来改变自己的投票意见；其中，节点计数器遵循如下规则：
①
每轮通信后，占比高的投票意见的计数器数值自增1；
②
当节点计数器的当前投票意见的计数值低于新的投票意见时，节点会支持新的投票意见；
③
一致性条件；当节点计数器达到阈值p时，节点最终选择自己当前的投票意见作为投票结果；
[0021]当一个群的投票结果与大多数群的投票结果不一致的时候，降低这个群的信誉度；当一个群的信誉度降低次数在群节点一个轮回内达到群内节点数目的1/3次时，则将这个群踢出整个网络；
[0022]当一个节点在任职群节点期间出现两次群投票结果与大部分群的投票结果不同的时候，这个节点就会被认定为恶意节点并被踢出网络。
[0023]优选地，所有节点均能够执行加入操作或退出操作包括：
[0024]当节点为被强制踢出网络后，该节点的身份信息不会被信任节点删除，以防止被强制提出网络的恶意节点再次申请加入网络；
[0025]当节点主动申请退出网络时，会先向全网发送退出请求，当得到足够多的同意消息之后会将消息摘要发送给信任节点，如果信任节点处有正在等候加入的节点，则信任节点会撤销掉退出节点的证书和信息，同时向全网广播一个节点的退出和另一个节点的加入。
[0026]另外，本专利技术还提供一种适用于联盟链的可信任的效率共识系统，所述适用于联盟链的可信任的效率共识系统包括：
[0027]初始化模块，用于初始化系统，其中，所述系统设置有信任节点，所述信任节点不参与共识过程且负责其他节点的身份确认和信誉度确认；
[0028]共识模块，用于利用Canopy聚类算法将所有待共识的节点划分成若干部分的群以分开共识；以及
[0029]处理模块，用于根据身份确认结果和信誉度确认结果对节点中恶意节点进行处理，以保证共识系统的安全性，其中所有节点均能够执行加入操作或退出操作。
[0030]优选地，所述适用于联盟链的可信任的效率共识系统包括：
[0031]客户端，将共识请求发送给群节点；
[0032]群节点，签名验证之后再发送给群里的所有节点，此时群内进行共识得到共识结果；
[0033]所有节点，将共识结果发送给群节点，当群节点收集到足够多的共识结果的确认消息之后将确认凭证作为对共识请求的答复发送给客户端；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于联盟链的可信任的效率共识方法，其特征在于，所述适用于联盟链的可信任的效率共识方法包括：初始化系统，其中，所述系统设置有信任节点，所述信任节点不参与共识过程且负责其他节点的身份确认和信誉度确认；利用Canopy聚类算法将所有待共识的节点划分成若干部分的群以分开共识；以及根据身份确认结果和信誉度确认结果对节点中恶意节点进行处理，以保证共识系统的安全性，其中所有节点均能够执行加入操作或退出操作。2.根据权利要求1所述的适用于联盟链的可信任的效率共识方法，其特征在于，所述初始化系统包括：输入安全参数k，生成阶数为素数q的椭圆曲线上的循环群G1和G2，以及双线性对e：G1
×
G1
→
G2，选择安全Hash函数：H1:{0,1}
*
→
G1H2:{0,1}
*
×
G1×
G1→
G1H3:选择任意的生成元P∈G1，选取主密钥s，计算P1＝sP；系统参数为(q,G1,G2,e,P,P1,H1,H2,H3,X4)；输入系统参数，用户ID
i
随机选取计算P
i
＝x
i
P，x
i
为用户秘密值，P
i
为用户公钥。3.根据权利要求1所述的适用于联盟链的可信任的效率共识方法，其特征在于，所述利用Canopy聚类算法将所有待共识的节点划分成若干部分的群包括：利用Canopy聚合算法遍历一次所有节点，将节点划分为多个群以分开共识；其中，给定样本列表：L＝X1，X2，
……
X
n
以及初始距离阈值T1、T2从列表L中随机选取一个节点P作为一个Canopy的中心点，其中，T1>T2，T1、T2能够根据用户的需要或者交叉实验来确定；计算L内所有其它节点到P的距离d；如果d小于T1，那么将该节点归类到该Canopy中作为弱关联对象，如果d小于T2则该点为强关联对象，并将该点从列表L中删除；重复上一个步骤，直到列表L为空，算法结束完成划分。4.根据权利要求3所述的适用于联盟链的可信任的效率共识方法，其特征在于，所述分开共识的方法包括：客户端将共识请求发送给群节点，然后群节点签名验证之后再发送给群里的所有节点，此时群内进行共识，最后所有节点将共识结果发送给群节点，当群节点收集到足够多的确认消息之后将确认凭证作为对请求的答复发送给客户端，当客户端收集到超过群节点数目半数的确认凭证之后，该消息就可以通过上链。5.根据权利要求1所述的适用于联盟链的可信任的效率共识方法，其特征在于，所述根据身份确认结果和信誉度确认结果对节点中恶意节点进行处理包括：在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张爱清，周超，叶新荣，邵旭，罗惠宁，
申请(专利权)人：安徽师范大学，
类型：发明
国别省市：