申请/专利权人：大连理工大学

申请日：2022-06-10

公开（公告）日：2024-03-22

公开（公告）号：CN115276999B

主分类号：H04L9/32

分类号：H04L9/32;H04L9/40;H04L67/1097;H04L67/12

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.22#授权;2022.11.18#实质审查的生效;2022.11.01#公开

摘要：本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于信任模型的自适应切换高效容错共识方法。该方法首先将Raft与PBFT共识算法进行优化，随后提出了一种共识切换机制，以保证兼顾共识算法的拜占庭容错性与高效性。最后针对共识切换机制提出了信任模型与自适应主节点选取方法，以保证在共识切换过程中区块链系统的稳定性与安全性。

主权项：1.一个基于信任模型的自适应切换高效容错共识方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1客户端向区块链系统发起交易请求REQUEST,TX,σc给主节点，此时区块链系统中运行Raft共识算法，其中TX为客户端请求执行的交易，σc为客户端签名；步骤2主节点收到交易请求后，首先发送增加新日志条目的消息到所有从节点，每个从节点在接收到消息，复制成功后将反馈复制成功的消息给主节点；步骤3主节点收集反馈消息并统计，当收到超过半数从节点成功复制日志条目的反馈信息，即共识成功，此时区块链系统中继续运行Raft共识算法；若反馈消息未达到半数，则进入一致性检查阶段；步骤4进入一致性检查阶段，所有节点互相发送验证消息检验每个节点的最新日志是否相同，若一致，继续运行Raft共识算法；若不一致，则主节点向所有节点发送共识切换通知，区块链系统进入基于信任模型的自适应共识切换阶段，区块链系统将由Raft共识算法切换为PBFT共识算法；步骤5进入基于信任模型的自适应共识切换阶段，系统根据信任模型将所有节点进行分类：节点按照信任值高低分别归入高信任值组与低信任值组，PBFT共识算法只在高信任值组中的节点间运行；低信任值组的节点只发送数据，不参与共识；步骤6节点分组完成后，高信任组中节点互相发送“主节点选举”信息，进入主节点选举阶段，采取自适应主节点选取方法对主节点进行选取；步骤7在选出主节点后，高信任值组中其余节点则为从节点；至此，区块链系统中的共识算法由Raft共识算法切换为PBFT共识算法；随后所有节点互相发送验证消息请求达成共识；在所有节点进行一轮完整的PBFT共识后，区块链系统根据信任模型将所有节点的信用值更新，并重新分类；随后在新的高信任组中执行步骤6以重新选择主节点，保证在共识中表现良好的节点可以更换为主节点进行共识；步骤8经过多轮PBFT共识后，作恶节点或者表现差的节点已在区块链系统中非主要节点参与共识或被剔出，此时由PBFT共识中的主节点触发共识切换回Raft共识；在切换回Raft共识算法后，主节点直接作为Raft共识算法中的主节点，其余节点为从节点，继续运行Raft共识算法；所述步骤5，具体实现过程如下：1信任模型：共识行为信任Tcons：根据节点在共识过程中每一轮的行为和表现，在每一轮结束时对节点进行信任评估，将节点分为三种状态：良性状态、宕机状态以及作恶状态；良性状态是指在一轮共识中，若节点i为主节点：节点i产生有效的区块，并能够正确的达成一致；若节点i为从节点：节点i广播相同的消息并与大部分节点保持一致；宕机状态是指在一轮共识中，若节点i为主节点：节点i不生成新区块；若节点i为从节点：节点i由于崩溃无法广播消息；作恶状态是指在一轮共识中，若节点i为主节点：节点i在这轮共识中生成一个无效的区块；若节点i为从节点：节点i广播的信息互不相同，或者节点i广播的信息与大部分节点不同；节点i在第t轮的共识行为信任计算如下：若节点i为主节点： 若节点i为从节点： 其中xp与xb分别代表主节点与从节点信任值下降的速度，0xpxb1；yp与yb分别代表主节点和从节点信任值上升的速度，0ybyp0.03；所述步骤6，自适应主节点选取的具体实现过程如下：通过下面的公式计算良性节点i在第t轮共识被选为主节点的概率： 其中N为共识节点的数量，α1为概率因数，由下面的公式计算： 其中和分别为第t轮共识和第t-1轮共识节点的平均信用值；生成一个分布在区间[0,1]上的随机数RNum；通过SHA256算法对最新区块的块头进行哈希处理来生成若节点i被选为新一轮共识的主节点，需要满足以下条件：

全文数据：

权利要求：

百度查询： 大连理工大学 一种基于信任模型的自适应切换高效容错共识方法

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