[发明专利]一种基于区块链数据共享的信誉值动态分片两层共识方法

说明书

本发明公开一种基于区块链数据共享的信誉值动态分片两层共识方法。本发明所述方法为在原有联盟链的基础上进行基于信誉值的动态分片，选择信誉值最高的c个节点作为统计域，由统计域根据每个节点的信誉值划分，每个共识域中c个节点，保证不同共识域的信誉值相近；在每个共识域中运行PBFT共识算法处理数据，多个共识域并行共识，将共识结果返回至统计域，统计域节点中超过2/3通过共识确认所有共识域都同意出块则确认出块，多次共识后根据信誉值的变化进行域节点的更替。本发明通过通过两层共识保证在联盟链中数据的安全性，增加在联盟链中进行数据共享的速度并且保证数据的安全性。

技术领域

本发明涉及一种基于区块链数据共享的信誉值动态分片两层共识方法，属于区块链技术领域。

背景技术

大数据的基础在于数据，数据的生命在于共享，拿不到底层数据，数据分析就无从谈起；大数据是国内外关注的热点技术，建立数据共享平台有利于大数据在今后社会的各个领域的信息交流，协同工作中发挥作用。同时不得不考虑的是数据的安全性，区块链技术的引入可以很好的解决这个问题，基于区块链的数据共享可以有效的保证数据安全和有效性；在区块链技术中，对数据操作的速度一直以来都是需要提升的部分。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于区块链数据共享的信誉值动态分片两层共识方法，提高了区块链中数据处理速度并且安全性能够得到提升，具体包括以下步骤：

（1）节点生成信誉值：在不进行分片的情况下，整个系统在N个节点时运行c次PBFT共识算法，c = N / S，S为计划的分片数量；每完成一次共识之后，根据节点在过程中的身份与作用对节点的信誉值进行更替；c次共识之后每个节点都进行了c次信誉值的更替。

（2）两层架构：在没有分片的原始区块链网络中，将其划分为S个分片，然后每个分片中分入c个节点（c = N / S，可能会存在某一两个分片中节点数量比c多或少，但这没有太大影响，因此仍然用c来表示一个分片中的节点数量）；分出来的分片会有两种：统计域和共识域。

（3）根据信誉值划分分片：在完成n次信誉值更替后，选出信誉值最高的c个节点成为统计域节点，然后剩下的所有节点在以下条件的约束下进入不同的分片：每个分片中节点信誉值的平均值与所有共识域节点信誉值平均值之差的绝对值的总和是最小，公式如下：

（1）

其中S为分片的数量，N为节点总数，r为节点的信誉值；在完成统计域和共识域的节点分片之后，基于分片的两层架构构建完成。

（4）两层共识：在信誉值划分分片的两层架构完成的基础上，进行两层架构共识；由统计域主节点收集客户端发送而来的数据，然后再发送给所有共识域的主节点，在共识域中完成PBFT共识算法，在完成共识域共识后将共识结果返回发送给统计域主节点；然后由统计域主节点将收到的所有共识结果发送给统计域节点进行PBFT共识，在超过2/3的统计域节点确认所有共识域都确认出块时才最终由统计域主节点确认出块，否则不出块；至此，一轮共识完成。

（5）信誉值更替：在完成一轮完整共识后，对共识域中节点进行一轮信誉值计算，计算得到信誉值便是完成此次共识之后节点的新的信誉值；统计域节点的信誉值则不发生变化。

（6）判断是否重新分片：完成信誉值更替后，判断是否存在c/2个共识域节点信誉值比统计域节点的高，如果不存在，继续进行下一轮共识；如果存在，则进行分片迭代；分片迭代的过程如下：选出信誉值前c的节点成为统计域节点，剩余节点根据公式（1）来划分进入共识域中。

优选的，本发明步骤（1）信誉值的计算方法，具体步骤包括如下步骤：

由于节点身份的不同，信誉值的计算方式同样会有有所不同，所有节点的信誉值起始值定为10；

对于普通节点而言：普通节点的信誉值计算公式如下：