CN110071775B - 一种面向去中心化p2p网络的可信时序偏序计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种去中心化网络环境下，在全局P2P节点之间，建立、验证、计算时序偏序的方法；在该方法中，所建立的时序偏序关系不可抵赖、防篡改；所述方法包括：S1，建立前缀源消息；S2，发送前缀消息源；S3，验证前缀消息源时间戳；S4，计算时序偏序关系。本发明为在去中心化P2P网络中进行可信时序的一阶谓词逻辑演算，提供了不可抵赖、防篡改的全局时序偏序语义，增加了P2P网络的智能特性和可信时序偏序特性。

Description

一种面向去中心化P2P网络的可信时序偏序计算方法
技术领域
本发明涉及去中心化P2P网络，尤其是涉及一种面向去中心化P2P网络的可信时序偏序计算方法。
背景技术
在目前的去中心化P2P网络中，考虑到网络的不可靠性，尚缺乏有效时序计算手段，能够确定地保证全网节点能够高效地对某一个时间节点或者时序关系做出共识，从而导致很多基于时序逻辑的算法和应用真正地部署在去中心化P2P网络中，也因此缺乏了基于时序的智能性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种去中心化P2P网络节点能够快速达到全网时序共识的方法，基于该方法，去中心化P2P节点能够在毫秒级时延内，秒级误差内，共识当前全网网络时间的最近最大起点值。
为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种面向去中心化P2P网络的可信时序偏序计算方法，包括：
S1，建立前缀源消息；
S2，发送前缀源消息；
S3，验证前缀源消息时间戳；
S4，计算时序偏序关系；
所述前缀源消息包括：一个四元组(prefix,current,pubkey,signature)，其中：prefix和current具有相同的基本消息结构，并且均含有至少一个时间戳字段TimeStampField；pubkey为前缀源消息发送者的公钥，signature为前缀源消息发送者对prefix:current的数字签名值；
所述验证前缀源消息时间戳包括：
步骤S1001中，接收到消息(prefix,current,pubkey,signature)后，使用发送方的公钥pubkey对signature进行解密，判断解密后所得明文与prefix:current是否相等；如果相等，则继续下一步S1002，否则，出错，转异常处理；
步骤S1002中，如果prefix或者prefix的某种签名、加密或实际结构形式已经存在于接收方本地的库中，则继续下一步S1003，否则，出错，转异常处理；
步骤S1003中，从prefix和current中，提取出同一个时间戳字段实例，假设分别为prefix.TimeStampField和current.TimeStampField；基于pubkey，可识别出消息发送者，设为sender，并假设消息接收者收到的所有来自于sender的消息中，时间最近的、并且已经被全网节点接收或者共识了的基本消息结构的时间戳为latestMsg.TimeStampField，如果prefix.TimeStampField@timPOLS@latestMsg.TimeStampField或者latestMsg.TimeStampField@timPOLS@prefix.TimeStampField，则出错，转异常处理，否则，继续下一步S1004；
步骤S1004中，消息接收者更新本地网络时间后，收到消息时，本地时间为localTimeStamp，且有localTimeStamp@timPOLS@prefix.TimeStampFiel，则失败，转出错处理，否则，验证前缀源消息时间戳成功，当前全网共识的最近全局时间为prefix.TimeStampFiel，全网存储消息current；
所述计算时序偏序关系包括：
步骤S1005中，消息接收者更新本地网络时间localTimeStamp，并且收到新的消息rawMsg＝prefix2:current2,则当前全网共识的最近全局时间为prefix2.TimeStampFiel，如果localTimeStamp与current.TimeStampFiel代表的时间差值<＝2x秒，并且如果prefix2.TimeStampFiel与current.TimeStampFiel代表的时间差值满足消息发送者的需求，则执行该消息，否则，转出错处理；其中，x为一个可调时间跨度参数，代表网络最大经验时延。
优选地，所述prefix:current包括：prefix消息实例的所有值按字符串序列化的方法得到的字符串，连接上符号:后，再连接上current消息实例的所有值按某种字符串序列化的方法得到的字符串后，所得到的字符串。
优选地，所述prefix包括：已经被P2P网络中所有节点接收并接受的消息实例，或已经被所在P2P网络共识了的消息实例。
优选地，所述current包括：尚未被P2P网络中所有节点接收或尚未被P2P网络中所有节点接受的消息实例，或尚未被所在P2P网络共识了的消息实例。
优选地，所述prefix和current的时间戳字段包括：将preifx.TimeStampField和current.TimeStampField均转换为真实的时间之后，有：preifx.TimeStampField发生在current.TimeStampField之前。
优选地，所述preifx.TimeStampField和current.TimeStampField包括：建立时序偏序关系包括：preifx.TimeStampField@timPOLS@current.TimeStampField<＝>preifx.TimeStampField对应的真实时间发生在current.TimeStampField对应的真实时间之前。
优选地，包括：所述符号<＝>表示命题逻辑中的当且仅当。
优选地，所述发送前缀源消息包括：可通过各种计算机网络传输协议将前缀源消息发送至P2P网络中任一指定消息接受方，或者P2P网络中所有节点。
附图说明
图1是本发明可信时序偏序计算的流程示意图；
具体实施方式
下面将结合本发明的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示，本发明实施例所揭示的一种面向去中心化P2P网络的可信时序偏序计算方法，主要是提供一种不可抵赖、防篡改的时序偏序计算语义和方法；该方法主要由前缀源消息结构、消息发送者节点、消息接收者节点、消息接收者节点消息链构成。
场景：
去中心化P2P网络中，所述前缀源消息包括一个四元组(prefix,current,pubkey,signature)，有一个节点集Miners，其中每个节点存放当前网络上所有其他节点互发的消息；节点A不在Miners中；A最近发出并且被Miner共识的消息为prefixA，prefixA.TimeStampFiel＝”15:00”；A想在16：00之后向B转账10元，于是发出一条消息，其原始的内容为：rawMsg＝“prefixA:在”16:00”之后，从A转10元到B”，A发出rawMsg在所述四元组形成后，便断网了；下面，Miners要判断当前的时序语义，以决定当前是否要执行“从A转10元到B”这个操作。
Miners在判断当前是否要执行“在”16:00”之后，从A转10元到B”这个操作的过程，包括以下步骤：
步骤S1001中，验证收到的四元组消息是否完整及签名正确；
步骤S1002中，prefixA在本地消息链中是否存在；
步骤S1003中，从rawMsg中提取出prefixA.TimeStampField＝”15:00”，current.TimeStampField＝”16:00”，并且接收者发现prefixA.TimeStampField＝latestMsg.TimeStampField；
步骤S1004中，更新本地网络时间后localTimeStamp＝”15:55”，prefixA.TimeStampFiel@timPOLS@localTimeStamp；
步骤S1005中，|localTimeStamp-current.TimeStampFiel|>2x，不执行“从A转10元到B”这一操作，继续下一步S1006；
步骤S1006中，继续接收消息，并跳转回S1001；
由于Miners中的节点不断收到外部某个节点发来的消息，并从每个消息的prefix部分检出prefix.TimeStampFiel作为当前全局时间，并把它与”16:00”比较，在某一轮的新消息prefix部分，发现prefix.TimeStampFiel＝”16:01”，由此判断“在”16:00”之后”这个条件成立，因此执行“从A转10元到B”这个操作。
本发明的技术内容及技术特征已揭示如上，然而熟悉本领域的技术人员仍可能基于本发明的教示及揭示而作种种不背离本发明精神的替换及修饰，因此，本发明保护范围应不限于实施例所揭示的内容，而应包括各种不背离本发明的替换及修饰，并为本专利申请权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种面向去中心化P2P网络的可信时序偏序计算方法，其特征在于，包括：
S1，建立前缀源消息；
S2，发送前缀源消息；
S3，验证前缀源消息时间戳；
S4，计算时序偏序关系；
所述前缀源消息包括：一个四元组(prefix,current,pubkey,signature)，其中：prefix和current具有相同的基本消息结构，并且均含有至少一个时间戳字段TimeStampField；pubkey为前缀源消息发送者的公钥，signature为前缀源消息发送者对prefix:current的数字签名值；
所述验证前缀源消息时间戳包括：
步骤S1001中，接收到消息(prefix,current,pubkey,signature)后，使用发送方的公钥pubkey对signature进行解密，判断解密后所得明文与prefix:current是否相等；如果相等，则继续下一步S1002，否则，出错，转异常处理；
步骤S1002中，如果prefix或者prefix的某种签名、加密或实际结构形式已经存在于接收方本地的库中，则继续下一步S1003，否则，出错，转异常处理；
步骤S1003中，从prefix和current中，提取出同一个时间戳字段实例，假设分别为prefix.TimeStampField和current.TimeStampField；基于pubkey，可识别出消息发送者，设为sender，并假设消息接收者收到的所有来自于s ender的消息中，时间最近的、并且已经被全网节点接收或者共识了的基本消息结构的时间戳为latestMsg.TimeStampField，如果prefix.TimeStampFiel d@timPOLS@latestMsg.TimeStampField或者latestMsg.TimeStampField@tim POLS@prefix.TimeStampField，则出错，转异常处理，否则，继续下一步S1004；
步骤S1004中，消息接收者更新本地网络时间后，收到消息时，本地时间为localTimeStamp，且有localTimeStamp@timPOLS@prefix.TimeStamp Fiel，则失败，转出错处理，否则，验证前缀源消息时间戳成功，当前全网共识的最近全局时间为prefix.TimeStampFiel，全网存储消息current；
所述计算时序偏序关系包括：
步骤S1005中，消息接收者更新本地网络时间localTimeStamp，并且收到新的消息rawMsg＝prefix2:current2,则当前全网共识的最近全局时间为pref ix2.TimeStampFiel，如果localTimeStamp与current.TimeStampFiel代表的时间差值<＝2x秒，并且如果prefix2.TimeStampFiel与current.TimeStampFiel代表的时间差值满足消息发送者的需求，则执行该消息，否则，转出错处理；其中，x为一个可调时间跨度参数，代表网络最大经验时延。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述prefix:current包括：prefix消息实例的所有值按字符串序列化的方法得到的字符串，连接上符号:后，再连接上current消息实例的所有值按某种字符串序列化的方法得到的字符串后，所得到的字符串。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述prefix包括：已经被P2P网络中所有节点接收并接受的消息实例，或已经被所在P2P网络共识了的消息实例。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述current包括：尚未被P2P网络中所有节点接收或尚未被P2P网络中所有节点接受的消息实例，或尚未被所在P2P网络共识了的消息实例。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述prefix和current的时间戳字段包括：将preifx.TimeStampField和current.TimeStampField均转换为真实的时间之后，有：preifx.TimeStampField发生在current. TimeStampField之前。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述preifx.TimeStampField和current.TimeStampField包括：建立时序偏序关系包括：preifx.TimeStampField@timPOLS@current.TimeStampField<＝>preifx.TimeSta mpField对应的真实时间发生在current.TimeStampField对应的真实时间之前。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，包括：所述符号<＝>表示命题逻辑中的“当且仅当”。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述发送前缀源消息包括：可通过各种计算机网络传输协议将前缀源消息发送至P2P网络中任一指定消息接收方，或者P2P网络中所有节点。
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