基于区块链的产品防伪溯源信息可信处理方法及系统技术方案

本发明专利技术技术方案提供基于区块链的产品防伪溯源信息可信处理方法及系统。备选节点中任一节点发送包含验证信息的请求消息。主节点周期性进行消息匹配，用于对备选节点进行中的可信节点进行巡查；主节点还判断发送请求消息的节点是否在可信节点列表中，若在，则无共识阶段，此节点直接执行所述请求消息，否则进行共识阶段后执行请求消息，从而简化了原有算法步骤。不采用原有节点选取方法，增加可信节点巡查机制，降低系统的通信次数，同时，减少网络通信和数据交换的数量，降低系统的延时时长，从而提高计算效率。而提高计算效率。而提高计算效率。

【技术实现步骤摘要】
基于区块链的产品防伪溯源信息可信处理方法及系统


[0001]本专利技术涉及区块链领域，尤其涉及一种基于区块链的产品防伪溯源数字化信息可信处理方法及系统。

技术介绍

[0002]传统产品供应链中，对于实现交易平台之间、交易平台与消费者之间、交易平台与经销商之间等信息交互的利用，无法保障信息的有效利用以及信息安全性的维护，从而导致产品交易平台在数据交互过程中产生众多难以解决的问题，如溯源模糊不清、交易数据被篡改、质量问题难以划分责任等问题。
[0003]区块链技术已逐渐走入大众的生活，成为社会关注的焦点。区块链利用加密链式区块结构存储数据，其中共识算法是区块链技术的一个核心问题，利用共识算法来生成、验证数据，可以有效地解决互联网上信任与价值的可靠传递难题。利用区块链技术去中心化的特点，采用一种全新的数据存证技术，可以高价值、多方位对产品交易数据进行保护，并通过密码学技术保护交易数据内容难以进行篡改、造假或者抵赖。区块链技术的应用有助于建立新的产品交易平台建设体系，以去中心化、开放的特征，强调和容忍时长交易的自愿原则，发挥统筹协调机制。
[0004]在分布式系统中，拜占庭容错技术能够很好地对应节点故障和传输过程数据被篡改伪造的问题。但是早期的拜占庭算法是需要有数级的算法，算法复杂，使用难度较大。直到1999年提出的PBFT算法才将算法复杂度降为多项式级别，改进后的算法极大地提高了拜占庭算法的效率。在PBFT算法中，存在view（视图）概念，在每一个view里，相同配置下运行每一个节点，并且只能设置一个主节点，而其他节点作为view中的备选节点。view中的主节点主要对平台申请数据进行排序，并且按照排序进行分配，将数据分别存储到备份节点中。备份节点检查主节点对请求的排序是否正常，如果出现分配异常状态，就会触发view change机制，将主节点进行替换，在view中进入一个新的主节点。PBFT算法主要执行流程如图1所示，此算法中包含５个阶段：１）请求环节request：客户端首先发送请求，请求信息发送格式为<request，o，t，c>，其中，o:执行操作,t:时间；c:编号。
[0005]２）预先准备环节pre
‑
prepare：将收到的请求发送给主节点，主节点进行记录，记录后发送一条广播数据给其他的备份节点，pre
‑
prepare格式为<pre
‑
prepare,v,n,d>，其中，v:所在视图请求；n:主节点分配编号；d:digest编号。通过信息比对，如果备份节点在视图中的数据与请求数据相同，并且未收到过相同节点信息，但是每个节点的摘要编号不相同，则该信息通过，进入下个阶段。
[0006]３）准备环节prepare：进入到prepare阶段的备份节点会产生一条prepare广播信息，并且会接收到其他节点发送的prepare信息，prepare格式为<prepare,v,n,d,i>，其中，i:节点编号。当节点接收到２倍的允许节点出错的容错数量，并且prepare中的请求、节点编号以及备份节点编号相同，则这个节点可以进入下个阶段。
[0007]４）提交环节commit：进入到commit阶段的备份节点会产生一条commit广播信息，同时，也会接收到其他节点发送的commit信息，commit格式为<commit,v,n,i>。当节点接收到包含自己在内２倍的允许节点出错的容错数量具有相同的ｖ和ｎ的commit信息后，在节点等待中编号较低的请求，请求经过同意后可以进行执行。
[0008]5）回复阶段reply：该节点对客户请求进行答复，reply格式为<reply,v,t,i,r>，其中，v:请求所在的视图；t:队形的时间戳；i:作为请求答复的节点编号；r:请求答复的最终结果。当客户端收到包含自己在内的允许节点出错的容错数量，并且请求答复时，ｔ和ｒ的结果都相同，这时表示请求被系统处理。当遇到网络原因，客户端未及时收到答复时，消息将会被重复发送。除此之外，当视图中节点执行完成后，还需要对多余数据机型回收，即将之前的请求记录信息进行清除，从而节省系统资源，减少系统资源的占用。在使用时，还需要考虑到网络延迟等因素，可能导致视图中的节点并不在同一个处理状态中，因此，在PBFT算法设置checkpoint协议，在checkpoint协议中预先设置检查点，在所有节点执行完毕并通过检查点时，检查点将会对全网进行全面检查，并通知其他节点中的检查点节点信息执行完毕。
[0009]传统BPFT算法有如下缺陷：1、此PBFT算法在分布式系统中，通过异步通信机制进行传输，从而达成共识。PBFT算法具有很强的一致性，每次计算都需要遍历整个网络节点，但如果在交易平台中具有庞大的网络系统，此时PBFT算法的效率就会降低。当节点个数大于节点编号的１/３时，网络安全将会遭到破坏，从而降低系统的安全性。同时，由于PBFT算法具有的特定通信机制，每一个备份节点的数据都需要进行５步验证，导致PBFT算法执行效率不高。
[0010]2、传统PBFT算法在系统view中，每一次的请求数据、备份节点的请求数据都需要有回应，但是交易平台数据节点数量庞大，无形中增加了网络通信和数据换交的数量，增加了系统的延时时长，从而降低计算效率。
[0011]3、传统PBFT算法中，主节点与备份节点固定，如果节点进行动态变化，由于节点的固定问题，无法对应节点的动态变化，在交易平台中，各个节点的数据量非常大，由于交易平台中并不是一对一的交易，而是具有多家经销商商和众多消费者，并且在交易平台中，经销商的数量也可以不断变化，使得节点的数量和交互过程随之变化，但是PBFT算法无法对节点进行动态的增加或者删除，使得交易平等数据交互得到了限制。
[0012]所以如何能够提供一种降低系统开销又能提升计算效率的可信信息处理方法成为亟待解决的问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术提供一种基于区块链的产品防伪溯源数字化信息可信处理方法及系统，用以解决现有技术在执行PBFT算法由于步骤多导致系统开销大、计算效率低的问题。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术技术方案提供了一种基于区块链的产品防伪溯源数字化信息可信处理方法，方法包括：备选节点中任一节点发送包含验证信息的请求消息。判断发送所述请求消息的节点是否在可信节点列表中，若在，则无共识阶段，此节点直接执行所述请求消息，否则进行共识阶段后执行所述请求消息。若在指定时间内应有f+1个相同请求消息，则共识达成；其中，f为作恶节点数。对于所述可信节点列表，主节点周期性进行消息
匹配，用于对备选节点进行中的可信节点进行巡查，所述消息匹配内容为＜request,t,o,s＞，其中，ｓ为主节点签名机制，ｔ为每次主节点进行共识阶段的时间间隔，o为执行操作。
[0015]作为上述技术方案的优选，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于区块链的产品防伪溯源数字化信息可信处理方法，其特征在于，所述方法包括：备选节点中任一节点发送包含验证信息的请求消息；判断发送所述请求消息的节点是否在可信节点列表中，若在，则无共识阶段，此节点直接执行所述请求消息，否则进行共识阶段后执行所述请求消息；若在指定时间内应有f+1个相同请求消息，则共识达成；其中，f为作恶节点数；对于所述可信节点列表，主节点周期性进行消息匹配，用于对备选节点进行中的可信节点进行巡查，所述消息匹配内容为＜request,t,o,s＞，其中，ｓ为主节点签名机制，ｔ为每次主节点进行共识阶段的时间间隔，o为执行操作。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述包含验证信息的请求消息中验证信息包括主节点签名和消息验证码，所述请求消息的视图变更消息和新视图消息采用经由主节点签名的签名消息，其他消息采用消息验证码。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在转发所述请求消息的过程中，每个转发此请求消息的节点在转发时在所述请求消息中添加本节点的签名。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，若发送所述请求消息的节点是在可信节点列表中，则当前消息复杂度从O(n^2) 降低为O(1)，其中n为节点总数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述共识阶段包括准备环节和提交环节：在所述准备环节中，主节点和所述备选节点中任一节点收到2f个一致的包含处理指令的准备消息后，进入提交环节；在所述提交环节中，所述备选节点对从所述主节点接收到的消息进行验证并广播，当任一节点收到2f+1个验证通过的提交消息后，各个节点达成共识；其中，f为作恶节点数。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，进行节点自主恢复，恢复后参与共识流程：当所述任一节点发现其本身落后时，此落后节点向其余节点发送视图协商消息，获取当前其余节点的视图信息；所述落后节点收到大于2f+1个协商视图响应消息后，更新本节点视图信息；其中，2f+1为是在一个集群中的最小节点数或者最小选票数，f为作恶节点数；所述落后节点收到2f+1个恢复响应消息后，从发出所述恢复响应消息的节点中找寻全网共识的最高的检查点，并将自身的状态更新到该检查点；所述落后节点向正常运行节点索要所述检查点之后的后量子密码，最终同步至全网最新的状态从而进行后续共识阶段。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述落后节点向其他节点发送视图协商消息，获取当前其余节点的视图信息，包括：所述落后节点向其余节点广播恢复...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚可，孙茂增，杨波，张彦超，马志鹏，谭亦夫，贾海军，
申请(专利权)人：北京银联金卡科技有限公司，
类型：发明
国别省市：