申请/专利权人：南京邮电大学

申请日：2023-12-14

公开（公告）日：2024-03-08

公开（公告）号：CN117408718B

主分类号：G06Q30/018

分类号：G06Q30/018;G16H70/40;G06F21/64;H04L9/00;H04L9/32;H04L9/30;H04L9/08

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.08#授权;2024.02.02#实质审查的生效;2024.01.16#公开

摘要：本发明属于区块链共识算法技术领域，公开了一种面向大规模医药溯源的PBFT优化方法，包括：步骤1、DSE‑PBFT算法初始化，设置超时时间，设置所有节点初始信誉积分；步骤2、将所有节点分为共识集和普通集，共识集参与共识，普通集不参与共识但接受共识结果；步骤3、选择主节点向共识网络发起共识请求；步骤4、DSE‑PBFT算法节点间采用一对多的网络通信，经过四个阶段，并在四阶段共识过程中使用阈值签名方案，实现全局共识；步骤5、根据共识结果对每一个节点信誉积分值的进行更新，完成一次共识流程。本发明能够展现出更高的吞吐量、更低的时延、更小的通信开销以及更好的安全性，是一种面向大规模医药溯源的有效方法。

主权项：1.一种面向大规模医药溯源的PBFT优化方法，其特征在于：所述优化方法包括如下步骤:步骤1、DSE-PBFT算法初始化，设置超时时间，将所有节点的初始信誉积分和初始影响因子设置为0.5；步骤2、将所有节点分为共识集和普通集，并且初始化时所有节点的顺序都是随机的，其中所述共识集参与共识，所述普通集不参与共识但接受共识结果；步骤3、从参与共识过程的所有节点中选择主节点向共识网络发起共识请求；步骤4、DSE-PBFT算法节点间采用一对多的网络通信，经过预准备、准备、预提交、提交四个阶段实现全局共识，并在四阶段共识过程中使用阈值签名方案，实现全局共识，得出共识结果，因共识超时继而发生视图切换，使用可验证随机函数VRF选举新的主节点，增加主节点的不可预测性，有效避免了主节点恶意攻击；步骤5、主节点收到确认消息后执行请求的具体操作，并向客户端和所有共识集和普通集广播共识结果，根据共识结果对每一个节点信誉积分值的进行更新，完成一次共识流程；其中，在所述步骤4的共识过程中引入阈值签名方案，其中，阈值签名采用基于BLS签名的k,n阈值签名方案，最大程度保护共识网络的安全性，BLS签名是基于椭圆曲线secp256r1实现，主要包括以下步骤：步骤4.1、生成私钥priKi,计算对应的公钥，生成公私钥对；步骤4.2、计算聚合签名函数；步骤4.3、验证步骤4.2的聚合签名函数；所述步骤4.1密钥对生成函数具体包括如下步骤：步骤4.1.1、在节点的初始化阶段，节点i使用随机数生成器生成私钥priKi：pubKi＝priKi*G1步骤4.1.2、通过步骤4.1.1中的公式计算对应的公钥，每个节点都有了公私钥对，表示为pubKi,priKi；步骤4.1.3、每个节点广播自己的公钥，确保每个节点访问自己的私钥和其他节点的公钥；步骤4.1.4、然后再根据下式2计算出n个公钥的聚合公钥P,节点i广播对pubKi的签名以证明pubKi是聚合公钥P的一部分；P＝pubK1+pubK2+…+pubKn2其中G是椭圆曲线secp256r1的基点，基点是预定义的，并且对于每个椭圆曲线参数，基点是固定的；步骤4.2、计算聚合签名函数具体包括如下步骤：步骤4.2.1、使用SHA-256作为签名方案的哈希函数，节点i收到消息m后，计算出消息m的摘要d，公式为：d＝hashm3步骤4.2.2、在摘要d的基础上，节点根据私钥priKi和公式4计算出签名Si：Si＝priKi*Hd4步骤4.2.3、构建带有签名的消息发送给主节点，并将其加入到本地缓存中以便后续验证，当主节点收到足够多的签名后再根据公式5计算出聚合签名S： 其中，H为曲线哈希函数；步骤4.3中验证聚合签名S的正确性需要验证公式6是否成立，若成立则验证通过，否则验证不通过，eG,S＝eP′,Hd6其中，P′是k个节点的聚合公钥；所述DSE-PBFT算法改进了PBFT的共识流程，将PBFT的网状通信拓扑结构变成线性通信拓扑结构，将通信复杂度从On2降低到On，具体的，所述DSE-PBFT算法包括如下步骤：步骤1.1、请求阶段：客户端c向主节点发送请求消息REQUEST,o,t,c来请求执行操作o，其中，t表示请求的时间戳；步骤1.2、预准备阶段：主节点收到请求消息后，为这个请求分配一个序列号，并向所有备份节点广播预准备消息PRE-PREPARE,v,seq,d,m，其中，m为请求消息，d为消息m的摘要；步骤1.3、准备阶段：备份节点收到预准备消息之后进行验证，验证成功后备份节点通过私钥对预准备消息加密得到Si，然后将准备消息PREPARE,v,seq,d,i,Si发送给主节点，其中i表示共识节点的id，Si表示节点i对消息加密之后的签名；步骤1.4、预提交阶段：主节点收到准备消息之后对消息本身以及阈值签名Si进行验证，验证成功后将其写入日志，如果主节点收到了2f个来自不同节点的验证成功的准备消息，则向所有备份节点广播提交消息PRE-COMMIT,v,seq,d,i,S，其中S代表将多个签名聚合之后的签名；步骤1.5、提交阶段：备份节点，收到预提交消息之后对消息本身以及聚合签名进行验证，验证成功后备份节点将提交消息COMMIT,v,seq,d,i,S发送给主节点；步骤1.6、答复阶段：如果主节点累计收到2f个验证成功的来自不同备份节点的提交消息，则执行请求的具体操作，并向客户端以及所有备份节点发送回复消息REPLY,v,c,i,r，其中r表示执行请求操作的结果，客户端若收到f+1正确答复，则表示共识已经达成。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 南京邮电大学 一种面向大规模医药溯源的PBFT优化方法

免责声明
1、本报告根据公开、合法渠道获得相关数据和信息，力求客观、公正，但并不保证数据的最终完整性和准确性。
2、报告中的分析和结论仅反映本公司于发布本报告当日的职业理解，仅供参考使用，不能作为本公司承担任何法律责任的依据或者凭证。

阅读全文 双屏查看 官方信息 专利公告 收藏专利 下载PDF 下载WORD