CN111443998B - 一种应用于区块链的多层段式共识方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种应用于区块链的多层段式共识方法及系统，通过共识管理器、分段管理器、分层管理器，管理共识规则，以及将共识的初始结果进行保存，以及进一步保存由分段管理器以及分层管理器处理后的共识结果，在特定应用场景下，还提供对历史所有共识结果进行记录，在需要对历史共识结果依赖的场景下提供数据支撑，将一份共识结果按段进行划分，划分规则由分段管理器进行管理以及将一份共识结果重新进行解读处理，解读规则以及重新生成结果的规则，本发明的优点是解决了区块链上单一共识结果，共识范围应用狭窄的问题，实现了在一条区块链上拥有多个共识结果，提供丰富的共识应用场景的效果。

Description

一种应用于区块链的多层段式共识方法及系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别是一种应用于区块链的多层段式共识方法及系统。

背景技术

区块链是信用时代的重要基础设施，在这个基础设施之上必然需要提供丰富多彩的各种服务和应用，而这些丰富应用催生着对这个基础设施所提供能力多样性的要求，而区块链特有的共识属性决定了一旦上线运行就无法再更改的问题，而区块链的核心共识机制往往为了可靠性在设计上都比较纯粹和单一，这就导致区块链上线运行后新产生的需求很难再做进一步的调整，目前有些区块链采用插拔式共识机制，这虽然让区块链的共识机制可以调整，但是其牺牲了区块链的可靠性，因为它的前提是对区块链的完全控制权，那么如何在不丧失区块链独立性的前提下又能为共识机制赋予更多能力，成为一个急需解决的问题。

发明内容

本发明旨在提出一种应用于区块链的多层段式共识方法及系统，解决了区块链上单一共识结果，共识范围应用狭窄的问题，实现了在一条区块链上拥有多个共识结果，提供丰富的共识应用场景的效果。

一种应用于区块链的多层段式共识方法，所述方法包括：

S1、节点根据设定好的共识机制参与共识，通过选举可信节点并确认原始共识结果；

S2、节点获取当前应用场景和应用场景对应的共识配置，采用分段和分层方式根据对应分段配置规则和对应分层配置规则初步获取到新的分段和分层结果；

S3、根据节点对场景配置的需要对初步分段结果和初步分层结果重复S2，直至没有更细的分层分段配置，完成共识结果加工。

进一步的，所述分段过程包括：节点获取所述场景对应的分段配置，提取所述分段的配置规则，通过所述分段的配置规则将原始共识结果进行分段，并将分段结果返回至节点。

进一步的，所述分层过程包括：

1)获取该场景对应的分层配置，提取该分层的配置规则，如果需要与历史结果挂钩则获取需要的历史结果范围，按照所述范围提取历史结果数据并返回所述历史结果数据至节点；

2)根据所述分层规则将原始共识结果进行分层加工并生成该层共识结果数据；

3)根据共识需要获取下一个分层规则，重复1)-2)的步骤直至分层结束，将全部分层共识结果返回给节点。

进一步的，所述分段共识和分层共识的使用规则包括但不限于各自单独使用、合并使用、交叉嵌套使用。

本发明还提出一种应用于区块链的多层段式共识系统，所述系统包括：

共识管理器：用于管理共识规则，将共识的初始结果进行保存，以及进一步保存由分段管理器以及分层管理器处理后的共识结果，在特定应用场景下，还提供对历史所有共识结果进行记录，在需要对历史共识结果依赖的场景下提供数据支撑；

分段管理器：根据共识管理器当中规定节点共识场景的需要，将一份共识结果按段进行划分，划分规则由分段管理器进行管理；

分层管理器：根据共识管理器当中规定节点共识场景的需要，将一份共识结果重新进行解读处理，解读规则以及重新生成结果的规则在分层管理器中进行；

所述共识管理器、分段管理器、分层管理器顺序连接，根据节点共识场景的需要进行单独使用、或合并使用、或交叉嵌套使用。

进一步的，所述共识管理器包括：

共识适配模块：用于定义当前链所采用的共识机制，以及该共识机制的共识规则以及参数，并对不同场景下的共识规则结果是否需要做进一步的处理进行配置；

共识记录模块：用于记录原始共识结果和原始共识结果，所述记录的结果包括当前轮的结果和历史轮次所有的结果。

进一步的，所述分段管理器包括：

共识分段加工模块：用于接收原始共识结果，并按场景需要，进一步获取该场景的分段规则，并执行该分段规则将原始共识结果按特定规定拆分为指定的段数，并返回给共识管理器存储和使用；

分段规则管理模块：用于定义不同场景下的所使用的分段规则，以及该规则所分的段数以及每一段的获取规则；所述共识分段加工模块与分段规则管理模块共同组合使用。

进一步的，所述分层管理器包括：

共识分层加工模块：用于接收原始共识结果，并按场景需要，进一步获取该场景的分层规则，并执行该分层规则将原市共识结果按特定规则分别生成每一层的共识结果，并返回给共识管理器存储和使用；

分层规则管理模块：用于定义不同场景所使用的分层规则，以及该规则每一层的重构规则，定义多少个分层规则即为分多少层，所述共识分层加工模块与分层规则管理模块共同组合使用。

本发明提出的多层段式共识方法及系统具有以下优点：

1)在保持原有共识机制的基本规则的前提下，对共识的结果进行多种解读，以达到实现不同共识结果的效果，在效率上，由于实际只进行了一次共识，但得到多种结果，这极大提高了在多场景下的共识效率，以及丰富了共识机制的适用场景；

2)通过共识管理器、分段管理器、分层管理器的交叉组合使用解决了区块链上单一共识结果，共识范围应用狭窄的问题，实现了在一条区块链上拥有多个共识结果，提供丰富的共识应用场景的效果。

附图说明

图1为本发明分层和分段共识过程的流程示意总图；

图2为本发明分层共识过程的流程示意图；

图3为本发明分段共识过程的流程示意图；

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

在本发明中，对于共识机制的以一抵多的拆分方式分两类，一类是分段式，一类是分层式，在分段式中，就是将同一类共识结果拆分成多个段，结果类型相同但实践意义不同，比如共识入围矿工共100名，可以分别定义为2段，前50名为A类矿工分别负责做某些事，后50名为B类矿工，分别负责做另外一些事，实际应用中可以按实际业务需要可以拆分为5段、10段或更多段，重点是按段拆分，按分段进行拆分的方式包括但不限于按名次段拆分，按字母顺序段拆分，优选的，如A到H开头的为A类、I到Z开头的为B类，还比如按入围时间段拆分、历史锻造区块数量拆分，等等，如此种种都属于本发明的覆盖范围。

在另一种分层式中，就是将共识结果解读为另一类完全不同的结果，例如每次解读时都增加对过去所有结果的依赖，让其结果不同于单次共识的结果，而是跟历史所有共识结果有关，优选的，比如正常第一轮的共识结果为A、B、C入围，第二轮为B、C、D入围，我们可以在这一层的共识机制中解读为A、B、C、D入围，共识结果一致，但却又和正常共识结果不一致，这种共识方法，对于需要选举不同人员做不同事情时，非常有用，尤其是在涉及区块链整体网络应用层面时。

在实际应用中分段式、分层式可以单独应用，也可以一起应用，也可以交叉嵌套使用，比如在分段式中再分层、在分层式中再分段，又或者更复杂一点在分层式中分段后再分层分段，无论采用哪一种应用形式以及哪一种分层分段方法或者其交叉组合都属于本发明的覆盖范围。

本发明为了实现上述方法过程及目的，本发明采用了共识管理器、分段管理器、分层管理器。在共识管理器中，主要用于管理共识规则，以及将共识的初始结果进行保存，以及进一步保存由分段管理器以及分层管理器处理后的共识结果，在特定应用场景下，还提供对历史所有共识结果进行记录，在需要对历史共识结果依赖的场景下提供数据支撑。在分段管理器中，主要用于将一份共识结果按段进行划分，划分规则由分段管理器进行管理。在分层管理中，主要用于将一份共识结果重新进行解读处理，解读规则以及重新生成结果的规则在分层管理器中进行。

在共识管理器中，主要有两大核心模块，共识适配模块、共识记录模块。在共识适配模块中，主要用于定义当前链所采用的共识机制，以及该共识机制的共识规则以及参数，并对不同场景下的共识规则结果是否需要做进一步的处理进行配置。在共识记录模块中，主要用于记录原始共识结果和原始共识结果，这里记录的结果不仅包含当前轮的结果还包含历史轮次所有的结果。

在分段管理器中，主要有两大核心模块，共识分段加工模块、分段规则管理模块。在共识分段加工模块中，主要用于接收原始共识结果，并按场景需要，进一步获取该场景的分段规则，并执行该分段规则将原始共识结果按特定规定拆分为指定的段数，并返回给共识管理器存储和使用。在分段规则管理模块中，主要用于定义不同场景下的所使用的分段规则，以及该规则所分的段数以及每一段的获取规则。

在分层管理器中，和分段管理器类似，主要有两大核心模块，共识分层加工模块、分层规则管理模块。在共识分层加工模块中，主要用于接收原始共识结果，并按场景需要，进一步获取该场景的分层规则，并执行该分层规则将原市共识结果按特定规则分别生成每一层的共识结果，并返回给共识管理器存储和使用。在分层规则管理模块中，主要用于定义不同场景所使用的分层规则，以及该规则每一层的重构规则，定义多少个分层规则即为分多少层。

上述系统所提及的共识管理器、分段管理器、分层管理器在具体使用过程中包括：

节点通过共识管理器中的共识适配模块开始参与共识并经过选举选出可信节点，可信节点确认原始共识结果后，获取当前应用场景及其对应的共识配置，当可信节点在参与共识的时候需要分段则通过共识分段加工模块获取该场景对应的分段配置，再通过分段规则管理模块提取该分段的配置规则，将原始共识结果放入这个规则中，将这个规则将原始共识结果进行分段，然后将分段结果返回给节点。

当可信节点在参与共识的时候需要分层，则通过共识分层加工模块获取该场景对应的分层配置，再通过分层规则管理模块提取该分层的配置规则，如果分层共识过程需要与历史结果挂钩，则对应获取需要的历史共识结果范围，按照对应范围提取历史结果数据，并返回这些历史结果数据，将原始共识结果以及历史结果数据放入定义好的分层规则中，根据分层规则将这些结果数据进行加工处理，完成数据加工后并生成该层共识结果数据。

如果一次分层不能完成所有共识过程，则通过分层共识器获取下一个分层规则并循环上述的分层共识处理规则，如果没有就结束分层处理，处理完后将全部分层共识结果返回给节点，节点通过共识记录模块获取到新的分段和分层结果，如果该场景配置中需要对分段和分层的结果再进一步分层分段则重复上面的分层或者分段共识步骤，直到没有更细的分层分段配置说明完成共识结果加工。

本发明在保持原有共识机制的基本规则的前提下，对共识的结果进行多种解读，以达到实现不同共识结果的效果，在效率上，由于实际只进行了一次共识，但得到多种结果，这极大提高了在多场景下的共识效率，以及丰富了共识机制的适用场景；通过共识管理器、分段管理器、分层管理器的交叉组合使用解决了区块链上单一共识结果，共识范围应用狭窄的问题，实现了在一条区块链上拥有多个共识结果，提供丰富的共识应用场景的效果。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (6)

1.一种应用于区块链的多层段式共识方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、节点根据设定好的共识机制参与共识，通过选举可信节点并确认原始共识结果；

S2、节点获取当前应用场景和应用场景对应的共识配置，采用分段和分层方式根据对应分段配置规则和对应分层配置规则初步获取到新的分段和分层结果；

S3、根据节点对场景配置的需要对初步分段结果和初步分层结果重复S2，直至没有更细的分层分段配置，完成共识结果加工；

所述分段方式的分段过程包括：节点获取所述场景对应的分段配置，提取所述分段的配置规则，通过所述分段的配置规则将原始共识结果进行分段，并将分段结果返回至节点；

分段过程具体包括同一类共识结果拆分成多个段，结果类型相同但实践意义不同；

所述分层方式的分层过程包括：

1)获取该场景对应的分层配置，提取该分层的配置规则，如果需要与历史结果挂钩则获取需要的历史结果范围，按照所述范围提取历史结果数据并返回所述历史结果数据至节点；

2)根据分层规则将原始共识结果进行分层加工并生成分层共识结果数据；

3)根据共识需要获取下一个分层规则，重复1)和2)的步骤直至分层结束，将全部分层共识结果返回给节点；

分层过程具体包括共识结果解读为另一类完全不同的结果，每次解读时都增加对过去所有结果的依赖，让其结果不同于单次共识的结果，而是跟历史所有共识结果有关。

2.根据权利要求1所述的一种应用于区块链的多层段式共识方法，其特征在于，所述分段共识和分层共识的使用规则包括各自单独使用、合并使用、交叉嵌套使用。

3.一种运行权利要求1所述的应用于区块链的多层段式共识方法的系统，其特征在于，所述系统包括：共识管理器：用于管理共识规则，将共识的初始结果进行保存，以及进一步保存由分段管理器以及分层管理器处理后的共识结果，还提供对历史所有共识结果进行记录，在需要对历史共识结果依赖的场景下提供数据支撑；

分段管理器：根据共识管理器当中规定节点共识场景的需要，将一份共识结果按段进行划分，划分规则由分段管理器进行管理；

分层管理器：根据共识管理器当中规定节点共识场景的需要，将一份共识结果重新进行解读处理，解读规则以及重新生成结果的规则在分层管理器中进行；

所述共识管理器、分段管理器、分层管理器顺序连接，根据节点共识场景的需要进行单独使用、或合并使用、或交叉嵌套使用。

4.根据权利要求3所述的一种应用于区块链的多层段式共识系统，其特征在于，所述共识管理器包括：

共识适配模块：用于定义当前链所采用的共识机制，以及该共识机制的共识规则以及参数，并对不同场景下的共识规则结果是否需要做进一步的处理进行配置；

共识记录模块：用于记录原始共识结果，所述记录的结果包括当前轮的结果和历史轮次所有的结果。

5.根据权利要求3所述的一种应用于区块链的多层段式共识系统，其特征在于，所述分段管理器包括：共识分段加工模块：用于接收原始共识结果，并按场景需要，进一步获取该场景的分段规则，并执行该分段规则将原始共识结果按特定规定拆分为指定的段数，并返回给共识管理器存储和使用；

分段规则管理模块：用于定义不同场景下的所使用的分段规则，以及该规则所分的段数以及每一段的获取规则；所述共识分段加工模块与分段规则管理模块共同组合使用。

6.根据权利要求3所述的一种应用于区块链的多层段式共识系统，其特征在于，所述分层管理器包括：

共识分层加工模块：用于接收原始共识结果，并按场景需要，进一步获取该场景的分层规则，并执行该分层规则将原始共识结果按特定规则分别生成每一层的共识结果，并返回给共识管理器存储和使用；

分层规则管理模块：用于定义不同场景所使用的分层规则，以及该规则每一层的重构规则，定义多少个分层规则即为分多少层，所述共识分层加工模块与分层规则管理模块共同组合使用。

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