一种支持主节点动态切换的多层共识方法技术

本发明专利技术公开了一种支持主节点动态切换的多层共识方法，涉及信息安全技术领域。本发明专利技术采用分区分层的架构，将PBFT算法扩展为多层以降低单层共识所需通信开销，在每个节点维护多张通信节点列表，记录全网节点信息。各分区采用PBFT视图切换机制进行分区主节点切换，分区节点采用门限签名对列表更新提案进行签名并广播向全网，保证全网节点列表信息的一致性。相较于传统的多层PBFT共识算法，能够显著提升网络的灵活性，使得主节点切换更加安全与高效。效。效。

【技术实现步骤摘要】
一种支持主节点动态切换的多层共识方法


[0001]本专利技术涉及信息安全
，具体涉及一种支持主节点动态切换的多层共识方法。

技术介绍

[0002]区块链是一种分布式共享账本，以其去中心化、不可篡改等特性，成为业界的研究热点。其中共识算法是区块链技术的重要组件，解决了节点之间的相互信任问题，在维护区块链的安全和效率方面起着至关重要的作用，使用正确的算法可显著提高区块链系统的性能。然而受限于FLP定理和CAP定理，大多数区块链系统无法同时提供高吞吐率和高可扩展性，区块链技术也未得到大规模应用。
[0003]在联盟链的应用场景下，对加入节点进行了准入限制，主要共识算法有PBFT和PBFT改进算法，具有低能耗和高性能等特点，可以提供1/3的容错能力。但是PBFT算法为达成数据的一致性采用了多阶段交互的方式，在一轮共识的过程中，整个网络需要O(n2)的通信复杂度(n为参与共识的节点数量)，一次主节点切换需要O(n3)的通信复杂度，因此PBFT算法不适用于大规模节点间的共识。以PBFT共识机制为基础，又提出了多层的PBFT算法，通过分层结构来本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种支持主节点动态切换的多层共识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，将网络节点划分成上下两层结构，上层网络由一个分区组成，下层网络包含多个互不通信的分区；步骤2，全网每个节点维护多个列表，每个列表记录同一分区内的节点信息，各节点之间保持列表的一致性；步骤3，在上下两层网络的各个分区内，计算和分发该分区门限签名所需的密钥信息；步骤4，下层网络各分区节点采用视图切换机制，选举出分区主节点；其次，下层网络各分区主节点参与上层网络的主节点选举过程，通过视图切换机制选举出上层网络主节点，完成整个网络的初始化过程；步骤5，网络初始化完毕后，启动共识过程；具体方式为，将交易请求转发至上层网络的主节点，进行交易验证并打包成区块，并在上下两层网络之间执行两阶段的PBFT共识；上层节点依次进行PBFT共识的预准备和准备阶段，然后下层各分区节点进行PBFT共识的预准备、准备和确认阶段，最后上层节点完成PBFT共识的确认过程，结束两层共识；步骤6，在共识的过程中，若检测到主节点存在不正当行为，则触发主节点切换机制；各分区节点采用视图切换机制进行主节点选举，选举完成后向全网广播新的主节点信息以更新节点列表。2.根据权利要求1所述的一种支持主节点动态切换的多层共识方法，其特征在于，步骤1的具体过程如下：将网络节点划分为上下两层结构，上层网络组成一个分区，其中包含1个主节点和p个副本节点，副本节点中有m个为下层网络的主节点，其中p≥m，且p≥3；下层网络包含m个分区，每个分区包含1个主节点和q个副本节点，下层网络的主节点同时为上层网络的共识节点，其中q≥3。3.根据权利要求2所述的一种支持主节点动态切换的多层共识方法，其特征在于，步骤2的具体过程如下：根据全网分区数量，创建多张节点列表；每张列表标识同一分区的节点信息，节点标识信息包括分区编号、群公钥、节点编号、IP地址、节点公钥和节点状态信息。4.根据权利要求3所述的一种支持主节点动态切换的多层共识方法，其特征在于，步骤3的具体过程如下：设定上层网络节点总数为3f1+1，f1≥1，下层网络每个分区的节点数为3f2+1，f2≥1，然后在各层网络中进行初始化设置，初始化过程为：上层网络和下层分区网络分别构造(2f1+1，3f1+1)和(2f2+1，3f2+1)多重门限签名，在上层网络和下层网络的每个分区内，用分区内所有节点的公钥计算本分区群公钥，每个节点用自己的私钥计算成员密钥，并在各分区内分享群公钥和成员密钥，同时向全网广播该分区的群公钥，更新全网节点列表。5.根据权利要求4所述的一种支持主节点动态切换的多层共...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾哲，王俊芳，冯伟坡，焦利彬，刘丽哲，赵海强，匡春旭，赵阳阳，高小涵，张翼飞，贺二路，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：