CN109544310A - 一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法及其系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法及其系统。所述快速共识记账方法至少包括如下步骤:(一)、区分记账节点和非记账节点,所述区分记账节点和非记账节点结合投票方式,投票时间可以长期持续;(二)、所有记账节点达成共识并指定下一个记账节点进行记账,该步骤中指定下一个记账节点结合求余数方式,所有记账节点仅通过计算不需要通讯即可共同确定下一个记账节点,从而达成共识,且区分记账节点过程不影响指定记账节点速度。该记账方法结合投票方式区分记账节点,投票时间可以长期持续,同时结合求余数方式指定记账节点,且区分记账节点过程不影响指定记账节点速度,从而使得记账速度快、效率高。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域,具体涉及一种基于区块链联盟链并结合投票方式区分记账节点和结合求余数方式指定记账节点、区分记账节点过程不影响指定记账节点过程、指定记账节点速度快且效率高的快速共识记账方法及系统。
背景技术
共识及记账方法属于区块链领域里的一项常用技术,现在已有一定数量的相关技术,区块链中,由于联盟链方式具有一定特殊性,联盟链领域的共识及记账方法与公有链或私有链明显不同,其技术存在很大的研发空间。
区块链领域的共识及记账方法按实际应用情况可以分为公有链类别、联盟链类别、私有链类别,公有链类别的共识及记账方法POW、POS、DPOS等通常不能应用于联盟链类别,私有链类别由于其私密及封闭特性其共识及记账方法同样不适用于开放性强的联盟链类别。目前,联盟链类别的共识及记账方法存在的问题有:
1、区分记账节点和非记账节点时缺乏有效的机制,记账节点不能在去中心化的系统中合理进入和退出;
2、所有节点不能快速达成共识并指定本轮记账节点,目前普遍采用的PBFT共识机制存在一些不足,区分记账节点与指定记账节点交叉进行,严重影响其速度和效率,替代性方案如专利号“201710232335”、名称为“一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法及系统”所公开的技术方案依然存在不足,其关键不足在于:其方案采用主权key传递的方式交换记账权,当上一个记账节点向下一个记账节点传递主权key时,通过向系统所有节点广播的形式确定新记账节点,通过每次广播使全部节点达成记账共识,在去中心化系统中,技术手段落后于不依赖通讯依然能够达成共识的机制,更好的方法是可以每次不依赖通讯即可在去中心化系统中达成共识。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述技术问题,提供一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法及其系统,该记账方法结合投票方式区分记账节点,投票时间可以长期持续,同时结合求余数方式指定记账节点,且区分记账节点过程不影响指定记账节点速度,同时所有节点都可以根据最后一个区块的特征值进行求余数运算,其运算结果在整个区块链系统中是唯一的,从而在不进行通讯的情况下,所有节点都可以根据最后一个区块确定下一个记账节点并达成共识,从而使得记账过程速度快效率高。
为了解决上述现有技术问题,本发明的技术方案是:
一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法,所述快速共识记账方法至少包括如下步骤:(一)、区分记账节点和非记账节点,所述区分记账节点和非记账节点结合投票方式,投票时间可以长期持续;(二)、所有记账节点达成共识并指定下一个记账节点进行记账,该步骤中指定下一个记账节点结合求余数方式,所有记账节点仅通过计算不需要通讯即可共同确定下一个记账节点,从而达成共识,且区分记账节点过程不影响指定记账节点速度。
进一步,所述步骤(一)至少还包括:
(1)、区块链联盟链系统生成,初始化时设置一个节点,该节点为记账节点,对于不能够记账的节点称之为非记账节点,所有记账节点形成一个顺序名单,将该记账节点写入记账节点名单的首位;
(2)、对于新加入区块链联盟链系统的节点,一律标注为非记账节点;
(3)、对于区块链联盟链已有的非记账节点,由一个记账节点发起投票,所有记账节点参与投票,确定该节点是否可以成为记账节点;
(4)、要求全部记账节点参与投票,假定记账节点当前总数为N,投票内容为赞同和反对两种情况,任意记账节点均可以选择不投票,投票时间可以长期持续;
(5)、由发起投票的记账节点进行计票,系统规定投票有效期时长为T0,T0时长可由区块链联盟链系统进行配置,在T0时长内由所有记账节点进行投票,在T0时长过后由计票记账节点进行计票,计票后得到以下可能结果:N/2+1以上记账节点投赞同票、及在T0时长内未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票;
(6)、计票开始后,在计票记账节点得到投票结果后,将投票结果传递给下一个记账节点将投票结果记入区块链,下一个记账节点在投票结果记账的同时执行判断:若N/2+1以上记账节点投赞同票则将该非记账节点提升为记账节点且将新记账节点记入记账节点名单的末尾,若未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票则不提升该非记账节点且记账节点名单不变;
(7)、对于区块链联盟链已有的任意记账节点,可以由任意一个记账点包括其自身发起投票,所有记账节点参与投票,确定该节点是否可以降级为非记账节点;
(8)、上述步骤(7)中要求全部记账节点参与投票,假定记账节点当前总数为N,投票内容为赞同和反对两种情况,记账节点本身可以选择不投票,投票时间可以长期持续;
(9)、由发起投票的记账节点进行计票,系统规定投票有效期时长为T1,T1时长可由区块链联盟链系统进行配置,在T1时长内由所有记账节点进行投票,在T1时长过后由计票节点进行计票,计票后得到以下可能结果:N/2+1以上记账节点投赞同票,在T1时长内未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票两种情况;
(10)、计票开始后,在计票记账节点得到投票结果后,将投票结果传递给下一个记账节点将投票结果记入区块链,下一个记账节点在投票结果记账的同时执行判断:若N/2+1以上记账节点投赞同票则将该记账节点降级为非记账节点且将该非记账节点从记账节点名单中删除,若未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票则不降级该记账节点且记账节点名单不变;
(11)、每一笔区块链记账内容,在结尾处包含当前区块链联盟链系统全部记账节点名单,若当次记账需要保存投票结果,则将投票结果保存在区块链记账内容之中且全部记账节点名单之前。
进一步,所述步骤(二)还包括:
(1)、读取当前最后一笔记账的全部记账节点名单,假定名单有N个记账节点,规定第一个记账节点编号为0,第二个记账节点编号为1,依此类推,最后一个记账节点编号为N-1;
(2)、将区块链上一个区块的头部哈希值、记账内容、末尾的记账节点名单作为一个整体,计算出一个哈希值,将该哈希值作为下一个区块的头部哈希值;
(3)、读取当前最后一笔记账的头部哈希值,转换为一个大十进制数值m;
(4)、计算k=mod(m,N),其计算方式为m除以N然后取整,求得余数k;
(5)、根据余数k,指定最后一笔记账的全部记账节点名单中,第k个记账节点进行记账;
(6)、若最后一笔记账的全部记账节点名单中,第k个记账节点宕机,则规定由最后一笔记账的全部记账节点名单中,自第0个记账节点起,顺序获得记账权,第0个记账节点工作正常则由第0个记账节点完成本轮记账,否则由第1个记账节点记账,依此类推。
一种基于区块链联盟链的快速共识记账系统,包括若干节点,节点可区分为记账节点和非记账节点,记账节点可以基于区块进行记账,非记账节点仅对全部区块具有读取权限,非记账节点不可记账,全部节点不可修改或者删除任何区块,系统中第一个节点为记账节点,记入记账节点名单,区块包括区块头和区块主体,区块头包括头部哈希值,区块主体包括记账内容、或有记账节点进入或退出的投票结果、记账节点名单,生成新区块时,将区块链上一个区块的头部哈希值、记账内容、末尾的记账节点名单作为一个整体,计算出一个哈希值,将该哈希值作为新区块的头部哈希值。
本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法及其系统,其有益效果有:
1、采用投票方式区分记账节点和非记账节点,记账节点能够在去中心化的系统中合理进入和退出;
2、记账节点的投票环节不影响记账节点的记账环节;
3、采用求余数方式,所有节点能够快速达成共识并指定本轮记账节点。该共识仅依赖计算,不依赖通讯,属于去中心化系统中理想的共识机制;
4、所有节点在记账环节快速达成共识,从而使得记账速度快效率高。
5、本发明达到了在去中心化系统中,有效支持部分节点参与记账、所有节点依赖计算而不依赖通讯真正达成共识,记账速度快,区块生成效率高的有益效果。
附图说明
图1,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账系统的相邻区块的结构图;
图2,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法的记账节点投票加入过程的流程图;
图3,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法的记账节点投票退出过程的流程图;
图4,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法的快速共识记账过程的流程图。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明:
实施例
如图1,为本发明基于区块链联盟链的快速共识记账系统的相邻区块的结构图,1为区块头,2为区块主体,该基于区块链联盟链的快速共识记账系统包括若干节点,系统初始化时设置一个节点,该节点为能够记账的记账节点,对于不能够记账的节点称之为非记账节点,对于新加入区块链联盟链系统的节点,一律标注为非记账节点,所述记账节点采用投票方式确定记账节点的进入和退出,所述系统还包括区块链记账内容,每一笔所述区块链记账内容的结尾处包含当前区块链联盟链系统全部记账节点名单,所述系统结合求余数方式在记账节点名单中指定记账节点,所述记账节点用于生成新区块,区块包括用于存储记账内容的区块主体以及区块头,将区块链上一个区块的头部哈希值、记账内容、末尾的记账节点名单作为一个整体,计算出一个哈希值,该哈希值作为下一个区块的头部哈希值;记账节点投票环节和记账环节完全独立,投票时间可长期持续;通过对头部哈希值求余数方式保证全部记账节点在不依赖通讯的情况下仅凭计算即可达成下一记账节点共识;该基于区块链联盟链的记账节点快速共识记账方法及系统相比于已有方法有功能更为强大、去中心化系统不依赖通讯共识强、快速记账效率高的优势,从而达到了有益效果。
(一)、记账节点投票环节
1.1记账节点加入
如图2,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法的记账节点投票加入的流程图,具体如下:
(1)、区块链联盟链系统生成,初始化时设置一个节点,该节点为记账节点,以下称为记账节点,对于不能够记账的节点称之为非记账节点,所有记账节点形成一个顺序名单,将该记账节点写入记账节点名单的首位;
(2)、对于新加入区块链联盟链系统的节点,一律标注为非记账节点;
(3)、对于区块链联盟链已有的非记账节点,由一个记账节点发起投票,所有记账节点参与投票,确定该节点是否可以成为记账节点;
(4)、要求全部记账节点参与投票,假定记账节点当前总数为N,投票内容为赞同和反对两种情况,记账节点本身可以选择不投票,投票时间可以长期持续;
(5)、由发起投票的记账节点进行计票,系统规定投票有效期时长为1小时,1小时时长可由区块链联盟链系统进行配置。在1小时时长内由所有记账节点进行投票,在1小时时长过后由计票记账节点进行计票,计票后得到以下可能结果:N/2+1以上记账节点投赞同票,在1小时时长内未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票两种情况;
(6)、计票开始后,在计票记账节点得到投票结果后,将投票结果传递给下一个记账节点将投票结果记入区块链,下一个记账节点在投票结果记账的同时执行判断:若N/2+1以上记账节点投赞同票则将该非记账节点提升为记账节点且将新记账节点记入记账节点名单的末尾,若未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票则不提升该非记账节点且记账节点名单不变。
1.2记账节点退出
如图3,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法的记账节点投票退出的流程图,具体如下:
(1)、对于区块链联盟链已有的任意记账节点,可以由任意一个记账节点包括其自身发起投票,所有记账节点参与投票,确定该节点是否可以降级为非记账节点;
(2)、上述步骤(1)中要求全部记账节点参与投票,假定记账节点当前总数为N,投票内容为赞同和反对两种情况,记账节点本身可以选择不投票,投票时间可以长期持续;
(3)、由发起投票的记账节点进行计票,系统规定投票有效期时长为1小时,1小时时长可由区块链联盟链系统进行配置,在1小时时长内由所有记账节点进行投票,在1小时时长过后由计票记账节点进行计票,计票后得到以下可能结果:N/2+1以上记账节点投赞同票,在1小时时长内未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票两种情况;
(4)、计票开始后,在计票记账节点得到投票结果后,将投票结果传递给下一个记账节点将投票结果记入区块链,下一个记账节点在投票结果记账的同时执行判断:若N/2+1以上记账节点投赞同票则将该记账节点降级为非记账节点且将原记账节点从记账节点名单中删除,若未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票则不降级该记账节点且记账节点名单不变;
(5)、每一笔区块链记账内容,在结尾处包含当前区块链联盟链系统全部记账节点名单,若当次记账需要保存投票结果,则将投票结果保存在区块链记账内容之中,全部记账节点名单之前。
(二)、记账节点共识记账环节
如图4,为本发明一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法的快速共识记账过程的流程图,具体如下:
(1)、读取当前最后一笔记账的全部记账节点名单,假定名单有N个记账节点,规定第一个记账节点编号为0,第二个记账节点编号为1,依此类推,最后一个记账节点编号为N-1;
(2)、将区块链上一个区块的头部哈希值、记账内容、末尾的记账节点名单作为一个整体,计算出一个哈希值,将该哈希值作为下一个区块的头部哈希值;
(3)、读取当前最后一笔记账的头部哈希值,转换为一个大十进制数值m;
(4)、计算k=mod(m,N),其计算方式为m除以N,求得余数k,例如k=mod(10,5)=0,k=mod(10,3)=1;
(5)、根据余数k,指定最后一笔记账的全部记账节点名单中,第k个记账节点进行记账;
(6)、若最后一笔记账的全部记账节点名单中,第k个记账节点宕机,则规定由最后一笔记账的全部记账节点名单中,自第0个记账节点起,顺序获得记账权,第0个记账节点工作正常则由第0个记账节点完成本轮记账,否则由第1个记账节点记账,依此类推。
(三)、一种基于区块链联盟链的快速共识记账系统
该共识记账系统包括若干节点,节点可区分为记账节点和非记账节点,记账节点可以基于区块进行记账,非记账节点仅对全部区块具有读取权限。非记账节点不可记账,全部节点不可修改或者删除任何区块。系统中第一个节点为记账节点,记入记账节点名单。
区块包括区块头和区块主体,区块头包括头部哈希值,区块主体包括记账内容、或有记账节点进入或退出的投票结果、记账节点名单。
系统的基本功能涵盖:基于互联网的通讯功能、节点网络的管理功能、新节点的加入、原有节点的退出、所有节点的新区块复制、所有节点的旧区块读取、所有节点的求余数计算、记账节点的新区块创建、记账节点的新区块头写入头部哈希值、记账节点的新区块主体记账、记账节点的发起投票、记账节点的计票、记账节点的投票结果记入新区块主体、记账节点的记账节点名单更新并记入新区块尾部、记账节点的下一个区块头部哈希值计算等。
以上已将本发明做一详细说明,以上所述,仅为本发明之较佳实施例而已,当不能限定本发明实施范围,即凡依本申请范围所作一般技术手段的增减或替换,皆应仍属本发明涵盖范围内。
Claims (4)
1.一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法,其特征在于,所述快速共识记账方法至少包括如下步骤:
(一)、区分记账节点和非记账节点,所述区分记账节点和非记账节点结合投票方式,投票时间可以长期持续;
(二)、所有记账节点达成共识并指定下一个记账节点进行记账,该步骤中指定下一个记账节点结合求余数方式,所有记账节点仅通过计算不需要通讯即可共同确定下一个记账节点,从而达成共识,且区分记账节点过程不影响指定记账节点速度。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法,其特征在于,所述步骤(一)至少还包括:
(1)、区块链联盟链系统生成,初始化时设置一个节点,该节点为记账节点,对于不能够记账的节点称之为非记账节点,所有记账节点形成一个顺序名单,将该记账节点写入记账节点名单的首位;
(2)、对于新加入区块链联盟链系统的节点,一律标注为非记账节点;
(3)、对于区块链联盟链已有的非记账节点,由一个记账节点发起投票,所有记账节点参与投票,确定该节点是否可以成为记账节点;
(4)、要求全部记账节点参与投票,假定记账节点当前总数为N,投票内容为赞同和反对两种情况,任意记账节点均可以选择不投票,投票时间可以长期持续;
(5)、由发起投票的记账节点进行计票,系统规定投票有效期时长为T0,T0时长可由区块链联盟链系统进行配置,在T0时长内由所有记账节点进行投票,在T0时长过后由计票记账节点进行计票,计票后得到以下可能结果:N/2+1以上记账节点投赞同票、及在T0时长内未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票;
(6)、计票开始后,在计票记账节点得到投票结果后,将投票结果传递给下一个记账节点将投票结果记入区块链,下一个记账节点在投票结果记账的同时执行判断:若N/2+1以上记账节点投赞同票则将该非记账节点提升为记账节点且将新记账节点记入记账节点名单的末尾,若未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票则不提升该非记账节点且记账节点名单不变;
(7)、对于区块链联盟链已有的任意记账节点,可以由任意一个记账点包括其自身发起投票,所有记账节点参与投票,确定该节点是否可以降级为非记账节点;
(8)、上述步骤(7)中要求全部记账节点参与投票,假定记账节点当前总数为N,投票内容为赞同和反对两种情况,记账节点本身可以选择不投票,投票时间可以长期持续;
(9)、由发起投票的记账节点进行计票,系统规定投票有效期时长为T1,T1时长可由区块链联盟链系统进行配置,在T1时长内由所有记账节点进行投票,在T1时长过后由计票节点进行计票,计票后得到以下可能结果:N/2+1以上记账节点投赞同票,在T1时长内未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票两种情况;
(10)、计票开始后,在计票记账节点得到投票结果后,将投票结果传递给下一个记账节点将投票结果记入区块链,下一个记账节点在投票结果记账的同时执行判断:若N/2+1以上记账节点投赞同票则将该记账节点降级为非记账节点且将该非记账节点从记账节点名单中删除,若未能满足N/2+1以上记账节点投赞同票则不降级该记账节点且记账节点名单不变;
(11)、每一笔区块链记账内容,在结尾处包含当前区块链联盟链系统全部记账节点名单,若当次记账需要保存投票结果,则将投票结果保存在区块链记账内容之中且全部记账节点名单之前。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链联盟链的快速共识记账方法,其特征在于,所述步骤(二)还包括:
(1)、读取当前最后一笔记账的全部记账节点名单,假定名单有N个记账节点,规定第一个记账节点编号为0,第二个记账节点编号为1,依此类推,最后一个记账节点编号为N-1;
(2)、将区块链上一个区块的头部哈希值、记账内容、末尾的记账节点名单作为一个整体,计算出一个哈希值,将该哈希值作为下一个区块的头部哈希值;
(3)、读取当前最后一笔记账的头部哈希值,转换为一个大十进制数值m;
(4)、计算k=mod(m,N),其计算方式为m除以N然后取整,求得余数k;
(5)、根据余数k,指定最后一笔记账的全部记账节点名单中,第k个记账节点进行记账;
(6)、若最后一笔记账的全部记账节点名单中,第k个记账节点宕机,则规定由最后一笔记账的全部记账节点名单中,自第0个记账节点起,顺序获得记账权,第0个记账节点工作正常则由第0个记账节点完成本轮记账,否则由第1个记账节点记账,依此类推。
4.一种基于区块链联盟链的快速共识记账系统,其特征在于,包括若干节点,所述快速共识记账系统的节点采用如权利要求1至3任一项所述的快速共识记账方法;
所述节点可区分为记账节点和非记账节点,记账节点可以基于区块进行记账,非记账节点仅对全部区块具有读取权限,非记账节点不可记账,全部节点不可修改或者删除任何区块,系统中第一个节点为记账节点,记入记账节点名单;
所述区块包括区块头和区块主体,区块头包括头部哈希值,区块主体包括记账内容、或有记账节点进入或退出的投票结果、记账节点名单;
所述系统生成新区块时,将区块链上一个区块的头部哈希值、记账内容、末尾的记账节点名单作为一个整体,计算出一个哈希值,将该哈希值作为新区块的头部哈希值。
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