[发明专利]一种区块链网络协议Gossip的性能优化方法

说明书

本发明公开一种区块链网络协议Gossip的性能优化方法，应用于区块链网络协议领域，针对传统的Gossip算法存在冗余通信，冗余通信会对网路带宽、计算机资源造成很大的负载的问题；本发明通过louvain社区发现算法对网络中的节点集群进行划分，并通过Prim算法选择集群中传输能力最强的强节点，最后将各强节点之间通过贪心算法规划出最优环，或者通过生成树状结构实现强节点间的信息传递，进而实现集群间的信息传递；采用本发明的方法减少了信息传输冗余度，提升了信息传输效率。

技术领域

本发明属于区块链网络协议领域，特别涉及一种区块链网络协议Gossip优化技术。

背景技术

Gossip protocol也称之为Epidemic Protocol(流行病协议)，最早是在1987年发表在ACM上的论文《Epidemic Algorithms for Replicated Database Maintenance》中被提出。主要用在分布式数据库系统中各个副本节点同步数据之用，这种场景的一个最大特点就是组成的网络的节点都是对等节点，是非结构化网络。一条消息在整个网络节点中通过Gossip算法传播的情形大致为：一开始拥有消息的源节点会随机选择几个对等节点发送这条消息，然后这几个被感染的节点继续选择一些对等节点传播，重复过程，直到所有节点都被感染，即所有节点都接收到了消息，这个Gossip传染过程完成。

Gossip协议在区块链中作为其底层网络传输协议至关重要。Hyperledger Fabric是一个分布式区块链网络，每个节点都存有共享账本的一个副本，该副本保存了所有交易的确定性历史记录。当新的交易发生时，这些交易必须扩散到整个Hyperledger Fabric网络中，以便使账本的所有副本保持一致。最后一步分发，就是gossip协议发挥作用的环节。在Hyperledger Fabric的排序节点分发区块时，它只会把新区块分发给每个机构中的主导peer节点，经过Gossip过程，这些peer节点自己完成新区块在彼此之间的扩散，从而有效降低了排序节点的压力。

Gossip算法因其简单、高效、健壮，可扩展性和抗干扰能力强的特点，应用场景十分广泛。然而传统的Gossip算法最大的缺点是冗余。冗余通信会对网路带宽、计算机资源造成很大的负载，而这些负载又受限于通信频率，该频率又影响着算法收敛的速度。降低Gossip算法的冗余度非常重要。因此，减少网络中的信息量，提高Gossip算法的性能就显得尤为重要。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出一种区块链网络协议Gossip的性能优化方法，能有效提升区块链网络交易过程中的信息传递效率。

本发明采用的技术方案为：一种区块链网络协议Gossip的性能优化方法，包括：

S1、采用louvain社区发现算法对区块链网络中所有节点进行集群划分；

S2、采用Prim算法选择每个经步骤S1划分完成的社区各自传输能力最强的强节点；

S3、社区之间通过强节点进行信息传递，社区内部通过强节点与其他节点进行信息传递。

步骤S1具体为：

S11、初始时，区块链网络中各节点独自为一个社区，并设置各自的社区标签；

S12、每个节点遍历自己所有的邻居节点，通过Ping的方式测试自己到邻居节点的延迟；

S13、将得到的延迟作为组建社区的指标，具体的：将延迟指标通过louvain算法中模块度增益进行计算，从而选择模块度增量最大的邻居节点社区标签更新为自己的社区标签；

S14、重复步骤S12-S13，直到整个区块链网络对应的模块度不再增加。