[发明专利]一种动态分层的高效PBFT算法

说明书

本发明公开了一种动态分层的高效PBFT算法，包括步骤1：根据节点网络的状况、可靠性和节点的系统性能在节点加入联盟链时对节点进行审核，确定代理节点和普通节点；步骤2：根据随机平均分组算法进行节点的分组，以选取的代理节点为各组的主节点，当系统中拜占庭节点数量较多需要重新分组时，则重新选择信任度高的节点作为代理节点重新分组；步骤3：在组内实施简化PBFT算法，将组内共识的结果传到组内的代理节点，代理节点负责收集和验证组内的共识结果，并代表各个组参与全局的PBFT算法。本发明可以极大地降低区块链系统的通信次数，减轻了区块链系统的压力，降低拜占庭节点当选为主节点的情况，减少视图切换的次数，极大提升系统的共识效率。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其是一种动态分层的高效PBFT算法。

背景技术

近些年，区块链技术在许多领域都是研究的热点，尤其是互联网金融领域更是将区块链技术广泛深刻地应用。一切涉及到中心化账本技术的领域都有可能存在区块链的应用前景，可以说区块链是一种既有效率又值得信任的分布式账本技术。去中心化、不可篡改以及具有较高的安全性是区块链的显著特点。

在区块链系统中，共识算法用于解决去中心化多方互信的问题。目前，联盟链大多采用的是PBFT算法，PBFT（Practical Byzantine Fault Tolerance）算法是一个能够容忍拜占庭错误的分布式系统共识算法，PBFT算法采用密码学算法保证节点之间的消息传送是不可篡改的，按照少数服从多数原则，由主节点提交消息其他共识节点进行验证和确认，PBFT算法能容忍f个拜占庭节点（恶意节点），为了保障整个区块链网络可以正常运转，需要有2f+1个正常节点，系统的总节点数为。也就是说，PBFT算法可以容忍小于1/3个无效或者恶意节点。其优点在于可以容忍任何类型的错误，消息验证和记账由多人协同完成。但是，PBFT算法受其时间复杂度的影响，当区块链网络中节点数量较多的时候，系统的共识效率急剧下降，由此可以看出传统的PBFT算法并不能满足实际应用场景中节点数量较多的区块链系统；当恶意节点当选为主节点导致共识失败时，传统的PBFT算法只是进行视图切换的方式来解决，恶意节点仍然存在于区块链系统中并且仍然有当选为主节点的可能，从而影响共识效率。

发明内容

一种动态分层的高效PBFT算法，包括如下步骤：

步骤1：根据节点网络的状况、可靠性和节点的系统性能在节点加入联盟链时对节点进行审核，确定代理节点和普通节点；

步骤2：根据随机平均分组算法进行节点的分组，以选取的代理节点为各组的主节点，当系统中由于全局或者组内拜占庭节点数量较多需要重新分组时，则重新选择信任度高的节点作为代理节点进行重新分组；

步骤3：在组内实施简化的PBFT算法，将组内共识的结果传到组内的代理节点，代理节点负责收集和验证组内的共识结果，并代表各个组参与全局的PBFT算法。

上述的一种动态分层的高效PBFT算法，所述步骤2中代理节点根据节点的积分高低进行选举，积分高的节点会优先被选举为组内代理节点，其余节点负责投票。

上述的一种动态分层的高效PBFT算法，所述节点的积分是由节点积分制度实时计算节点的积分。

上述的一种动态分层的高效PBFT算法，所述节点积分制度具体为：将节点的积分状态标记为Great、Good、Normal、Bad，相应的分值为2、1、0、-1，节点刚加入区块链时状态为Good，此时节点有竞选代理节点、投票和参与共识的权利，节点积分状态为Great时为候补代理节点或代理节点，节点积分状态为Normal时只能进行投票和同步区块，可以参与共识，不能参与代理节点的竞选，节点积分状态为Bad时禁止投票，禁止参与共识和竞选代理节点。