CN109587263A - 一种区块同步方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区块同步方法及系统，其中方法包括：S1、查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；S2、判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则，若是，则进行步骤S3；S3、获取所述本节点需要同步的区块的摘要；S4、统计拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略，若是，则同步区块数据，若否，则取消区块同步；S5、重复执行S1～S4，直至本节点同步所有的区块数据。本发明设置了可信规则判断和可信策略判断两道判断关卡，并根据本节点是否为共识节点两种情况分别设置判断条件，解决了现有技术中存在的区块同步过程中的潜在的安全问题，提供了区块数据同步的安全可信性和一致性。
Description
技术领域
本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种区块同步方法及系统。
背景技术
区块链系统中如果一个节点因为网络通信故障、读写区块数据异常，或者系统异常导致无法与其它节点同步区块数据或共识节点无法参与共识，特别是在节点系统重启后，随着时间的推移导致本节点的区块落后其它节点，影响节点的功能，因此本节点需要从其它节点同步区块数据。现有技术中，本节点从其它节点同步区块数据的具体方法是：从其它节点选择一个节点，从线下拷贝数据库文件到本节点或者线上选择一个节点拷贝全量的区块到本节点。这种操作的前提是认为区块链系统的节点都是完全可信的，然而区块链节点存在恶意节点或故障节点，因此现有技术在数据安全可信方面存在问题。节点在区块同步时，对共识节点和非共识节点需要采用不同的区块同步策略，才能不影响区块链系统共识节点功能和普通节点功能，现有技术没有考虑到区块同步对区块链系统节点的分类处理，保证区块同步的实用性。此外现有技术没有对区块同步的过程进行控制，没有考虑区块同步时的区块数量控制，缺乏灵活性和合理性。
发明内容
为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种区块同步方法及系统。
所述技术方案如下：
一方面，提供了一种区块同步方法，应用于区块链节点，所述方法包括：
S1、查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；
S2、判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则，若是，则进行步骤S3，若否，则取消区块同步；
S3、获取所述本节点需要同步的区块的摘要；
S4、判断拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略，若是，则同步区块数据，若否，则取消区块同步；
S5、重复执行S1～S4，直至本节点同步所有需要同步的区块数据。
进一步地，若所述本节点为共识节点，则，所述可信规则包括：m＜f+1；所述可信策略包括：n≥2f；其中，m为除本节点之外小于或等于本节点最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
进一步地，若所述本节点为非共识节点，则，所述可信规则包括：m′＜f；所述可信策略包括：n≥2f+1；其中，m′为小于或等于本节点的最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
进一步地，所述区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量f满足：其中，N为区块链系统中共识节点的数量。
进一步地，所述步骤S3包括：
S31、设置所述本节点需要同步的区块的起始编号和区块数量；
S32、获取所述本节点需要同步的区块中区块高度大于本节点的区块的摘要。
进一步地，所述步骤S31中所述本节点需要同步的区块的区块高度至少基于：系统资源、最大区块的字节大小、区块最小高度差设置，所述系统资源至少包括：CPU负载、网络带宽、内存大小。
进一步地，所述步骤S4中所述同步区块数据包括：在所述拥有一致摘要的区块的节点中选择一个IP地址网段与所述本节点最接近的节点，同步指定数量的区块。
另一方面，基于上述方法本发明还提供了一种同步区块的系统，应用于区块链节点，所述系统包括：
区块高度查询模块，用于查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；
可信规则判断模块，用于判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则；
区块摘要获取模块，用于获取所述本节点需要同步的区块的摘要；
可信策略判断模块，用于判断拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略；
区块同步模块，用于所述本节点的区块与所述共识节点的区块进行同步数据。
进一步地，所述区块摘要获取模块包括：
同步区块设置模块，用于设置所述本节点需要同步的区块的起始编号和区块数量；
摘要获取模块，获取所述本节点需要同步的区块中区块高度大于本节点的区块的摘要。
进一步地，所述区块同步模块包括：IP地址网段获取模块，用于获取所述共识节点的IP地址网段，并计算出与所述本节点的IP地址网段最接近的节点。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1、本发明公开的区块同步方法中设置了可信规则判断和可信策略判断两道判断关卡，并根据本节点是否未共识节点两种情况分别设置判断条件，解决了现有技术中存在的区块同步过程中的潜在的安全问题，提供了区块数据同步的安全可信性和一致性；
2、本发明在区块同步时，基于系统资源、最区块最大字节大小、最小区块高度差设置本节点需要同步的区块的区块高度，保证了区块同步的实用性；
3、本发明在区块同步时，选择IP地址网段与所述本节点最接近的节点进行区块同步，缩短了区块同步的时间，提高了区块同步的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种区块同步方法流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在现有区块链系统中，一个节点要想同步其它节点的区块数据，通常是从线下拷贝数据库文件到本节点，或者在线上选择一个节点拷贝全量的区块到本节点，并没有设置考察请求同步的节点的安全性质的步骤。因此一旦区块链系统中存在恶意节点，可能会造成整个区块链系统信息数据的泄露，威胁整个系统的安全。为了解决现有技术存在的问题，本发明实施例提供一种区块同步方法及系统，具体如下实施例所述。
如图1所示，本发明实施例提供一种区块同步方法，应用于区块链节点，包括：
S1、查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；
S2、判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则，若是，则进行步骤S3，若否，则取消区块同步；
S3、获取所述本节点需要同步的区块的摘要；
S4、判断拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略，若是，则同步区块数据，若否，则取消区块同步；
S5、重复执行S1～S4，直至本节点同步所有需要同步的区块数据。
需要说明的是，上述方法中本节点指的是发起区块同步请求的节点。步骤S1中最新区块高度为节点当时所拥有的最大区块高度，比如，本节点最新区块高度为5，则表示本节点当时所拥有的区块中最大的区块高度为5，即本节点共拥有5个区块。步骤S2的主要目的在于统计出拥有区块数量少于本节点的节点的数量，判断这些节点的数量是否满足可信规则。
步骤S3和S4主要是判断区块链系统中区块的摘要一致的节点数量是否满足可信策略。其中，步骤S3包括：
S31、设置所述本节点需要同步的区块的起始编号和区块数量；
S32、获取所述本节点需要同步的区块中区块高度大于本节点的区块的摘要。
比如，本节点的最新区块高度为5，预先设置希望同步到区块高度为13的区块，那么本节点需要同步的区块的起始编号为6，需要同步的区块的数量为8个，这里区块高度为6～13的区块的摘要需要从其它节点获取。需要说明的是：在选择所需同步区块的数量时，可以在预先设置的希望同步的区块数量中选择一部分进行同步，如，选择区块高度为6～10的区块进行同步。步骤S32中获取区块的摘要，是指获取选择同步的所有区块的摘要。步骤S31中所述本节点需要同步的区块的区块高度基于系统资源、最大区块的字节大小、区块最小高度差等设置，所述系统资源至少包括：CPU负载、网络带宽、内存大小。比如，CPU负载60％，网络带宽1Mbps，最大区块字节大小为1MB，那么区块的数量设置为1M*600/8/1＝75个区块，即本节点10分钟内同步的区块数量。如果CPU负载达到80％，则暂时不进行区块同步。如果区块的高度最小高度差小于本节点需要同步的区块的数量，则按实际的最小高度差来设置本次需要同步的区块的区块高度。
步骤S4中所述同步区块数据包括：在所述拥有一致摘要的区块的节点中选择一个IP地址网段与所述本节点最接近的节点，同步指定数量的区块。选择IP地址网段与所述本节点最接近的节点进行区块同步有利于缩短同步时间。
由于区块链中存在共识节点和非共识节点，因此发起区块同步请求的节点就有共识节点和非共识节点两种可能。为了减少区块同步的安全性问题，本发明实施例按照本节点为共识节点和非共识节点两种情况分别设置判断条件。
若所述本节点为共识节点，则，所述可信规则包括：m＜f+1；所述可信策略包括：n≥2f；其中，m为除本节点之外小于或等于本节点最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
若所述本节点为非共识节点，则，所述可信规则包括：m′＜f；所述可信策略包括：n≥2f+1；其中，m′为小于或等于本节点的最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
上述区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量f满足：其中，N为区块链系统中共识节点的数量。
上述方法中，可信规则能够保证区块数量少于本节点的节点的数量小于区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，为本发明方法提供了实施的可行性可信策略能够保证拥有一致摘要的区块的节点的数量大于区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量的两倍，为本发明方法提供了实施的准确可靠性。
对于的设定是基于改进的拜占庭容错机制提出的。拜占庭容错机制的改进包括实用拜占庭容错算法(PBFT)，其含义为：系统中共有3f+1个复制节点，其中最多f个拜占庭错误节点，系统中的每个复制节点都运行一个有限状态机的副本，并且支持若干种操作。
由于受到系统资源、区块最大的字节大小、区块最小高度差等条件的限制，本节点每次只能同步部分区块，因此需要反复执行步骤S1～S4直到本节点完成所要同步的所有区块。
基于上述方法本发明实施例还提供了一种同步区块的系统，应用于区块链节点，所述系统包括：
区块高度查询模块，用于查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；
可信规则判断模块，用于判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则；
区块摘要获取模块，用于获取所述本节点需要同步的区块的摘要；
可信策略判断模块，用于判断拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略；
区块同步模块，用于所述本节点的区块与所述共识节点的区块进行同步数据。
上述系统中，可信规则包括：若本节点为共识节点，则m＜f+1；若本节点为非共识节点，则m′＜f。其中，m为除本节点之外小于或等于本节点最新区块高度的共识节点的数量，m′为小于或等于本节点的最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量
可信规则包括：若本节点为共识节点，则n≥2f+1；若本节点为非共识节点，则n≥2f。其中，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
上述区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量f满足：其中，N为区块链系统中共识节点的数量。
上述系统中，区块摘要获取模块包括：
同步区块设置模块，用于设置所述本节点需要同步的区块的起始编号和区块数量；
摘要获取模块，获取所述本节点需要同步的区块中区块高度大于本节点的区块的摘要。
所述区块同步模块包括：IP地址网段获取模块，用于获取所述共识节点的IP地址网段，并计算出与所述本节点的IP地址网段最接近的节点。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
1、本发明公开的区块同步方法中设置了可信规则判断和可信策略判断两道判断关卡，并根据本节点是否未共识节点两种情况分别设置判断条件，解决了现有技术中存在的区块同步过程中的潜在的安全问题，提供了区块数据同步的安全可信性和一致性；
2、本发明在区块同步时，基于系统资源、最区块最大字节大小、最小区块高度差设置本节点需要同步的区块的区块高度，保证了区块同步的实用性；
3、本发明在区块同步时，选择IP地址网段与所述本节点最接近的节点进行区块同步，缩短了区块同步的时间，提高了区块同步的效率。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种区块同步方法，其特征在于，应用于区块链节点，所述方法包括：
S1、查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；
S2、判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则，若是，则进行步骤S3，若否，则取消区块同步；
S3、获取所述本节点需要同步的区块的摘要；
S4、判断拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略，若是，则同步区块数据，若否，则取消区块同步；
S5、重复执行S1～S4，直至本节点同步所有需要同步的区块数据。
2.如权利要求1所述的一种区块同步方法，其特征在于，若所述本节点为共识节点，则，所述可信规则包括：m＜f+1；所述可信策略包括：n≥2f；其中，m为除本节点之外小于或等于本节点最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
3.如权利要求1或2所述的一种区块同步方法，其特征在于，若所述本节点为非共识节点，则，所述可信规则包括：m′＜f；所述可信策略包括：n≥2f+1；其中，m′为小于或等于本节点的最新区块高度的共识节点的数量，f为区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量，n为拥有一致摘要的区块的节点的数量。
4.如权利要求3所述的一种区块同步方法，其特征在于，所述区块链系统中允许的故障节点或恶意节点的最大数量f满足：其中，N为区块链系统中共识节点的数量。
5.如权利要求1所述的一种区块同步方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S31、设置所述本节点需要同步的区块的起始编号和区块数量；
S32、获取所述本节点需要同步的区块中区块高度大于本节点的区块的摘要。
6.如权利要求5所述的一种区块同步方法，其特征在于，所述步骤S31中所述本节点需要同步的区块的区块高度至少基于：系统资源、最大区块的字节大小、区块最小高度差设置，所述系统资源至少包括：CPU负载、网络带宽、内存大小。
7.如权利要求1所述的一种区块同步方法，其特征在于，所述步骤S4中所述同步区块数据包括：在所述拥有一致摘要的区块的节点中选择一个IP地址网段与所述本节点最接近的节点，同步指定数量的区块。
8.基于权利要求1～7中任意一项所述方法建立的一种区块同步系统，其特征在于，应用于区块链节点，所述系统包括：
区块高度查询模块，用于查询本节点最新区块高度以及共识节点最新区块高度；
可信规则判断模块，用于判断小于或等于所述本节点最新区块高度的共识节点的数量是否满足可信规则；
区块摘要获取模块，用于获取所述本节点需要同步的区块的摘要；
可信策略判断模块，用于判断拥有所述摘要一致的区块的节点的数量是否符合可信策略；
区块同步模块，用于所述本节点的区块与所述共识节点的区块进行同步数据。
9.如权利要求8所述的一种区块同步系统系统，其特征在于，所述区块摘要获取模块包括：
同步区块设置模块，用于设置所述本节点需要同步的区块的起始编号和区块数量；
摘要获取模块，获取所述本节点需要同步的区块中区块高度大于本节点的区块的摘要。
10.如权利要求8所述的一种区块同步系统系统，其特征在于，所述区块同步模块包括：IP地址网段获取模块，用于获取所述共识节点的IP地址网段，并计算出与所述本节点的IP地址网段最接近的节点。
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