一种多节点的共识方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多节点的共识方法及系统，所述方法，包括：新的一轮共识开始，网关节点启用区块链网络中的边缘服务器节点和用户节点的注册ID，分别计算边缘服务器节点的信誉度和未依托边缘服务器的用户节点的信誉度，根据区块链节点的信誉度情况，确定第一设定阈值K1；对所有的区块链节点进行信誉等级划分，将信誉度低于K1的节点划分为恶意节点，对恶意节点进行剔除；然后，将剩余的区块链节点划分到对应的分区中；判断分区是否成功，如果成功就在分区内部进行节点共识，每个分区均选举出领导者节点；如果失败就返回上一步；在领导者节点之间进行全局共识，全局共识达成后，对交易结果生成新的区块，将新的区块保存到区块链上。上。上。

【技术实现步骤摘要】
一种多节点的共识方法及系统


[0001]本专利技术涉及区块链节点共识
，特别是涉及一种多节点的共识方法及系统。

技术介绍

[0002]本部分的陈述仅仅是提到了与本专利技术相关的
技术介绍
，并不必然构成现有技术。
[0003]如何优化联盟链的伸缩性和安全性，是一种共识方法能否大规模应用到实际场景面临的核心问题之一。
[0004]在区块链中，共识机制决定了节点之间如何达成协议，因此它保证了区块链运行和效率。共识是一种关于数据的协议，对于维持区块链的效率和安全性起着至关重要的作用。通过共识机制，区块链可以保持数据的一致性，防止数据篡改，跟踪基于数据的应用程序的整个过程。达成共识所需的时间决定了区块链系统的性能，并进一步影响事务吞吐量，即区块链网络中每秒可以记录和验证多少事务，因此它也是衡量区块链能否应用于大规模物联网的关键因素。此外，由于共识是由诚实的多数获得的，共识机制本身仍然存在安全隐患。当恶意节点占绝大多数时，会影响共识结果。
[0005]现有共识机制的上述效率和安全问题将在节点规模大的情况下遇到发展瓶颈。例如PoW(Proof of Work)需要大量的时间进行哈希计算生成新的块，由于节点的计算能力有限，不适用于实际应用场景。从安全性的角度看，现有的PoW和PoS(Proof of Stake)不需要身份认证，而是根据自己的计算能力选择打包节点，无法预防和识别恶意行为。一旦恶意节点占绝大多数且具有较强的计算能力，如PoW中恶意节点占51％，IBFT(Istanbul
‑
Byzantine Fault Tolerance)中恶意节点占1/3以上，共识结果就会被篡改。值得注意的是，随着网络节点数量的增加，上述问题将变得尤为突出。

技术实现思路

[0006]为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了一种多节点的共识方法及系统；以解决区块链中的节点以指数级增长时，传统的区块链共识机制耗时时间长的问题以及共识过程中的安全问题。
[0007]第一方面，本专利技术提供了一种多节点的共识方法；
[0008]一种多节点的共识方法，包括：
[0009]新的一轮共识开始，网关节点启用区块链网络中的边缘服务器节点和用户节点的注册ID，分别计算边缘服务器节点的信誉度和未依托边缘服务器的用户节点的信誉度，根据区块链节点的信誉度情况，确定第一设定阈值K1；
[0010]对所有的区块链节点进行信誉等级划分，将信誉度低于K1的节点划分为恶意节点，对恶意节点进行剔除；然后，将剩余的区块链节点划分到对应的分区中；
[0011]判断分区是否成功，如果成功就在分区内部进行节点共识，每个分区均选举出领导者节点；如果失败就返回上一步；
[0012]在领导者节点之间进行全局共识，全局共识达成后，对交易结果生成新的区块，将新的区块保存到区块链上。
[0013]第二方面，本专利技术提供了一种多节点的共识系统；
[0014]一种多节点的共识系统，包括：网关节点、边缘服务器节点和用户节点；
[0015]新的一轮共识开始，网关节点启用区块链网络中的边缘服务器节点和用户节点的注册ID，分别计算边缘服务器节点的信誉度和未依托边缘服务器的用户节点的信誉度，根据区块链节点的信誉度情况，确定第一设定阈值K1；
[0016]对所有的区块链节点进行信誉等级划分，将信誉度低于K1的节点划分为恶意节点，对恶意节点进行剔除；然后，将剩余的区块链节点划分到对应的分区中；
[0017]判断分区是否成功，如果成功就在分区内部进行节点共识，每个分区均选举出领导者节点；如果失败就返回上一步；
[0018]在领导者节点之间进行全局共识，全局共识达成后，对交易结果生成新的区块，将新的区块保存到区块链上。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0020]该加强共识方法的目标是缩短达成共识的时间，增强安全性。为了避免像PoW这样使用哈希计算的复杂计算，该共识方法中的信誉值是通过行为反馈评分计算给出的。此外，加强共识采用分区投票方式来确定新的区块。这些设计大大提高了共识的效率。为提高一致性过程的安全性，防止恶意节点承担主节点工作，加强共识设计了一种利用历史信誉的过滤方法，去除具有恶意行为的有害节点。在上述增强下，与IBFT共识相比，随着节点数量的增加，该分区形式的加强共识方法可以使区块链进程更快速、安全，一种多节点的共识方法及系统在时间消耗、共识成功率、事务吞吐量、可扩展性方面表现良好。
附图说明
[0021]构成本专利技术的一部分的说明书附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。
[0022]图1为边缘服务器节点和用户节点信誉度评分机制图；
[0023]图2为一种多节点共识方法流程图。
具体实施方式
[0024]应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本专利技术所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。
[0025]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本专利技术的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0026]在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
[0027]本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。
[0028]实施例一
[0029]本实施例提供了一种多节点的共识方法；
[0030]如图2所示，一种多节点的共识方法，所述方法，包括：
[0031]S101：新的一轮共识开始，网关节点启用区块链网络中的边缘服务器节点和用户节点的注册ID，分别计算边缘服务器节点的信誉度和未依托边缘服务器的用户节点的信誉度，根据区块链节点的信誉度情况，确定第一设定阈值K1；
[0032]S102：对所有的区块链节点进行信誉等级划分，将信誉度低于K1的节点划分为恶意节点，对恶意节点进行剔除；然后，将剩余的区块链节点划分到对应的分区中；
[0033]S103：判断分区是否成功，如果成功就进入S104，如果失败就返回S102；
[0034]S104：在分区内部进行节点共识，每个分区均选举出领导者节点；
[0035]S105：在领导者节点之间进行全局共识，全局共识达成后，对交易结果生成新的区块，将新的区块保存到区块链上。
[0036]进一步地，在信誉度计算过程中，所涉及的边缘服务器节点和未依托边缘服务器的用户节点统称为区块链节点本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多节点的共识方法，其特征是，所述方法，包括：新的一轮共识开始，网关节点启用区块链网络中的边缘服务器节点和用户节点的注册ID，分别计算边缘服务器节点的信誉度和未依托边缘服务器的用户节点的信誉度，根据区块链节点的信誉度情况，确定第一设定阈值K1；对所有的区块链节点进行信誉等级划分，将信誉度低于K1的节点划分为恶意节点，对恶意节点进行剔除；然后，将剩余的区块链节点划分到对应的分区中；判断分区是否成功，如果成功就在分区内部进行节点共识，每个分区均选举出领导者节点；如果失败就返回上一步；在领导者节点之间进行全局共识，全局共识达成后，对交易结果生成新的区块，将新的区块保存到区块链上。2.如权利要求1所述的一种多节点的共识方法，其特征是，所述边缘服务器节点的信誉度，具体包括：用户节点i对边缘服务器节点j的评分均值为：其中，m是用户节点i对边缘服务器节点j的评分次数，L
i
是每次用户节点i对边缘服务器节点的评分值；所有使用边缘服务器j的用户节点对其评分的均值为：其中，n是有n个用户在使用边缘服务器j，α
i
是用户i的话语权重；边缘服务器的信誉度R
S
为：其中，a为边缘服务器信誉度的初始值，L
y
是参与投票的节点的信誉值，L
max
是参与投票节点的信誉值最大值，N是上次分区内参与共识节点的数目，θ是节点投票情况，支持为1，反对为
‑
1，弃权为0，C
S
是边缘服务器节点产生有效区块情况的计分，μ+ζ＝1；μ和ζ是边缘服务器节点参与共识所得评分和边缘服务器用户对边缘服务器使用评分的权重比例，权重比例在实际应用时根据实际评分效果而定，y是上次共识分区内共识节点编号。3.如权利要求1所述的一种多节点的共识方法，其特征是，所述未依托边缘服务器的用户节点的信誉度，具体包括：其中，b表示用户节点信誉度的初始值，R
U
表示用户节点的信誉度，L
y
是参与为该用户节点投票节点的信誉值，L
max
是投票节点中信誉值最大值；N是上次分区内参与共识节点的数目；θ是节点投票情况，支持为1，反对为
‑
1，弃权为0，C
U
是用户节点产生有效区块情况的计
分，y表示上次共识分区内共识节点编号。4.如权利要求1所述的一种多节点的共识方法，其特征是，所述将剩余的区块链节点划分到对应的分区中，具体包括：将剩余的区块链节点的注册ID均输入到散列函数中，得到散列函数的输出值，将散列函数输出值相同的若干个区块链节点划分到一个分区中，进而得到不同的分区；为每个分区确定一个信誉度阈值在每个分区中，将信誉度高于的区块链节点进行汇总，得到每个分区的高信誉节点集，其中n为分区编号。5.如权利要求1所述的一种多节点的共识方法，其特征是，所述在分区内部进行节点共识，每个分区均选举出领导者节点，具体包括：在每个分区的高信誉节点集中，选举出领导者节点作为该分区的提议者；当存在领导者节点提出区块但未达成共识或者共识结果没有成功保存在区块链上的情况时，该领导者节点将当选为分区内的监督节点，每个分区内都设有监督节点；监督节点通过异常行为检测，对分区所有节点进行排查，对异常行为节点...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓明，梁俊龙，刘祥志，陈然，于洋，张言志，满佳政，张鹏，汪付强，张建强，郝秋赟，马晓凤，
申请(专利权)人：齐鲁工业大学山东山科智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：