[发明专利]一种适用于充电桩管理的区块链PBFT共识优化方法

说明书

本发明公开了一种适用于充电桩管理的区块链PBFT共识优化方法，包括：区块链网络初始化，设定发起PBFT共识的时间间隔；区块链网络接收包含充电桩使用请求信息的广播后，对区块链中达成共识的节点增加一个积分，对未达成共识的节点减少一个积分；利用可验证随机函数从积分大于积分阈值的节点中选取共识节点，并基于共识节点选取积分最高的作为主节点；主节点根据预设的时间间隔定时向区块链网络全网主动发起共识请求，当主节点收集到2f+1个确认消息时，则区块链全网达成共识；达成共识后，区块链中同步生成包含本次充电桩使用请求信息的新区块。本发明提高信息传递速率，降低恶意节点对整个区块链共识的影响。

技术领域

本发明属于区块链共识技术领域，具体涉及能适用于充电桩管理的实用性拜占庭容错算法(PBFT)共识技术。

背景技术

当下充电基础设施由于设备分布广、数量多、应用环境复杂、网络环境复杂等问题，中心化网络模式的充电桩设备将会带来巨大的数据基础设施建设和成本投入。而区块链作为在“互联网+”形势下应时而生的一种应用技术，其所具有的去中心化、不可篡改、强容错性、可靠共识信任机制和可塑性强等特征，能够解决充电桩管理的问题。分布式充电桩交易信息数据传输具有高效率、强安全等方面的要求，共识算法作为区块链技术的核心之一，直接影响着区块链系统的效率。

PBFT作为目前区块链使用较多的共识算法，具有耗能小、吞吐量高等优点，但是在实际过程中基于PBFT共识算法的区块链还存在一些性能方面的问题。一方面，经典实用拜占庭容错算法仍然是一种C/S的响应模式，客户端只能向主节点发送请求，若请求消息过多就有可能造成主节点过载等情况，可用性降低，不是很适合区块链的P2P网络环境。并且，在共识过程中主节点是通过取余法进行选取，选取方式较为随意，不能保证主节点的最优性，若连续选取出主节点为恶意节点，则将极大的影响系统性能，降低系统的可用性。另一方面，经典实用拜占庭容错算法采用了三阶段广播，包括1次单节点广播和2次全节点全网广播，特别是后2次全节点广播非常消耗网络带宽，三阶段广播过程需要消耗多项式级的通信成本。PBFT算法的运行机制和特点基本符合当前对充电桩管理的要求，但是其网络架构、使用场景以及资源消耗过大等问题，因此需要对其进行性能优化，降低基于区块链打造的充电桩管理系统受到安全和性能方面的威胁风险。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于充电桩管理的区块链PBFT共识优化方法，提高信息传递速率，降低恶意节点对整个区块链共识的影响。

为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：

一种适用于充电桩管理的区块链PBFT共识优化方法，区块链中具有若干个节点，所述适用于充电桩管理的区块链PBFT共识优化方法，包括：

步骤1、区块链网络初始化，并设定发起PBFT共识的时间间隔；

步骤2、区块链网络接收包含充电桩使用请求信息的广播后，根据区块链网络中最新一次共识过程对区块链中达成共识的节点增加一个积分，对未达成共识的节点减少一个积分；

步骤3、利用可验证随机函数从积分大于积分阈值的节点中选取共识节点，并基于共识节点选取积分最高的作为主节点；

步骤4、主节点根据预设的时间间隔定时向区块链网络全网主动发起共识请求，当主节点收集到2f+1个确认消息时，则本次充电桩使用请求信息在区块链全网达成共识，其中f为区块链中错误节点的数量；

步骤5、达成共识后，区块链中同步生成包含本次充电桩使用请求信息的新区块。

以下还提供了若干可选方式，但并不作为对上述总体方案的额外限定，仅仅是进一步的增补或优选，在没有技术或逻辑矛盾的前提下，各可选方式可单独针对上述总体方案进行组合，还可以是多个可选方式之间进行组合。

作为优选，所述区块链网络初始化中执行一次PBFT共识过程。

作为优选，所述区块链中每个节点初始化为十个积分。