一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法及系统，包含主节点选取规则、节点动态进出网络流程和优化后的协议机制。所述主节点选取规则基于一致性哈希算法和前一区块哈希值并结合平均负载思想，实现了主节点的随机公平选取；所述节点动态进出网络流程新增了网络配置表和配置变更交易的概念，实现了网络的动态性；所述优化后的协议机制用于改良PBFT算法已有的协议机制，主要包括细化视图更换协议、提出新状态同步协议、优化无异常情况下的一致性协议。本发明专利技术提供的拜占庭容错共识方法相比于原有PBFT算法具有主节点随机选取、支持动态网络、低通信复杂度等优点，特别适用于成员复杂、开放性强、节点规模大的供应链溯源场景。景。景。

【技术实现步骤摘要】
一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法及系统


[0001]本专利技术属于供应链溯源
，涉及一种拜占庭容错共识方法及系统，具体涉及一种在供应链溯源场景下的拜占庭容错共识方法及系统。

技术介绍

[0002]供应链是指商品生产、运输及销售过程中所涉及到的原料供应商、加工商、物流商、经销商、零售商等成员组成的网链结构。而供应链溯源，就是利用现代信息技术手段对商品从原材料采购一直到消费者购买之间的全部供应链数据进行记录，使商品的所有流通环节都处于监控之中。供应链溯源系统能够帮助消费者便捷地获取到商品的生产运输信息，也有助于改善相关监管机构的监管效率，及时追溯到责任人。
[0003]近些年来，利用区块链技术来实现供应链溯源的目标得到了广大学者们的一致认可。区块链并不是一种单一技术，而是集P2P网络通信、分布式账本、密码学、共识算法、智能合约等多种技术于一身的组合体。正是由于上述技术，区块链天生就具有“不可伪造”、“可追溯”、“去中心化”等特性，解决了供应链溯源场景中由来已久的信任难题。区块链可在供应链溯源场景下提供公开透明的数据记录，使恶意攻击者本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种供应链溯源中拜占庭容错共识方法，其特征在于：包括主节点随机选取规则、节点动态进出网络机制及协议机制；所述主节点随机选取规则，从所有副本节点选取出唯一主节点，主节点可接收交易及打包出块；所述节点动态进出网络机制，通过网络配置表NCT和配置变更交易CMT实现持续运行状态下节点动态加入和退出；当某个需要加入网络的节点A生成公私钥并发送给认证机构CA，认证机构CA返回给节点一份认证通过的证书；该节点A首先向配置变更智能合约CMSC发送节点加入/退出请求，配置变更智能合约CMSC产生配置变更交易CMT，经过一致性协议达成全网共识；节点A检查配置变更交易CMT的合法性并执行，向节点A返回配置变更交易CMT的执行结果，节点依据执行结果判断是否可以加入/退出网络；所述网络配置表NCT，记录所有已加入网络的节点信息，包括IP地址、公钥、节点状态、主节点历史当选次数以及相关备注；所述配置变更交易CMT，携带标识性信息，所有节点据此识别出该类特殊交易并按照交易体内容更新本地的网络配置表；所述协议机制，包括四种协议：周期性视图轮换协议用于正常情况下主节点的定期更换，异常性视图更换协议用于异常情况下主节点的替换，状态同步协议用于落后节点从网络中拉取最新状态，一致性协议用于所有节点对候选区块达成共识。2.根据权利要求1所述的供应链溯源中拜占庭容错共识方法，其特征在于：所述主节点选取规则，包括构造哈希空间、网络配置表中的节点映射规则、前一区块哈希值映射规则和哈希位置映射规则；所述构造哈希空间，以一致性哈希算法的环状哈希空间为基础，使用和IPv4地址相同的哈希空间大小，选取0～2
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的哈希位置构成一个哈希空间，顺时针依次递增，其中0和2
32
为重合位置；所述网络配置表中的节点映射规则，选用节点的IPv4地址作为节点的唯一标识信息，并选取固定的映射公式将网络配置表NCT中的所有节点依次映射到所述环状哈希空间中的某个位置上；所述前一区块哈希值映射规则，选取与所述网络配置表中的节点映射规则中相同的映射公式将前一区块哈希值映射到所述环状哈希空间中的某个位置上；所述哈希位置映射规则，在网络配置表中记录每个节点的主节点当选次数，首先计算出各节点平均当选次数，然后从前一区块哈希值映射位置开始寻找小于等于平均当选次数的下一个顺时针临近位置的对应节点即为主节点。3.根据权利要求1所述的供应链溯源中拜占庭容错共识方法，其特征在于：所述当某个需要加入网络的节点A生成公私钥并发送给认证机构CA，认证机构CA返回给节点一份认证通过的证书；是节点A先生成一对公私钥，将自己的IP地址、公钥信息发送给认证机构CA，私钥自己保留；认证机构CA在收到节点A发来的申请后，评估节点A的合法性；在认证机构CA验证审核完成后，将数字证书响应给申请节点A。4.根据权利要求1所述的供应链溯源中拜占庭容错共识方法，其特征在于：所述该节点A首先向配置变更智能合约CMSC发送节点加入/退出请求，配置变更智能合约CMSC产生配置变更交易CMT，经过一致性协议达成全网共识；是节点A首先向配置变更智能合约CMSC发送
NCT
‑
UPDATE消息，表明自己想加入/退出网络，其中包含当前节点A有关的状态信息；当CMSC接收到NCT
‑
UPDATE消息后，会核对节点A身份并产生一笔配置变更交易CMT请求REQUEST；配置变更交易CMT产生后会暂时缓存到交易池中，等待主节点将其打包到区块中，然后经过一致性协议达成全网共识。5.根据权利要求1所述的供应链溯源中拜占庭容错共识方法，其特征在于：所述节点A检查配置变更交易CMT的合法性并执行，向节点A返回配置变更交易CMT的执行结果，节点依据执行结果判断是否可以加入/退出网络；节点A识别出配置变更交易CMT并检查交易体的合法性，检查通过后根据交易体内容执行该笔交易；节点执行交易结束后，向节点返回交易的执行结果；新加入网络的节点向其他节点发起状态同步协议以拉取当前区块链网络中的最新状态；退出网络的节点向认证机构CA请求撤销证书。6.根据权利要求1所述的供应链溯源中拜占庭容错共识方法，其特征在于：所述周期性视图轮换协议，是在新区块产生后，所有节点自动根据主节点选取规则计算出新主节点，并向其他节点发送VIEW
‑
CHANGE消息；当新主节点接收到超过额定个数的VIEW
‑
CHANGE消息后检查并更新本地状态，同时新主节点更新自身的视图编号并向其他节点广播NEW
‑
VIEW消...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晶，何琨，熊翘楚，杜瑞颖，刘建伟，粟栗，阎军智，徐丽华，王超，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：