CN111510317A - 弱化dbft中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可读存储介质和dbft网络 - Google Patents

弱化dbft中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可读存储介质和dbft网络 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，包括：S1、判定视图索引是否为0，如果是遵循第一规则获得新Leader索引并执行步骤S3，否则执行步骤S2；S2、按照第二规则计算新Leader索引，并判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案是否通过，如果是则执行步骤S3，否则重复执行步骤S2直至所述议案通过；S3、将所述新Leader索引对应的节点作为新Leader。本发明还涉及一种计算机可读存储介质和DBFT网络。实施本发明，可以避免了因为多个节点故障导致的出块延迟时间叠加，进而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟。

Description

弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可 读存储介质和DBFT网络
技术领域
本发明涉及分布式网络领域，更具体地说，涉及一种弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可读存储介质和DBFT分布式网络。
背景技术
DBFT(Delegated Byzantine Fault Tolerance)是一种通用的共识机制模块，提出了一种改进的拜占庭容错算法，使其能够适用于区块链系统。这种共识机制是在Castro和Liskov提出的“实用拜占庭容错算法”(Practical Byzantine Fault Tolerance)的基础上，经过改进后使其能够适用于区块链系统。拜占庭容错技术被广泛应用在分布式系统中，比如分布式文件系统、分布式协作系统、云计算等。DBFT主要做了以下改进：1)将C/S架构的请求响应模式，改进为适合P2P网络的对等节点模式；2)将静态的共识参与节点改进为可动态进入、退出的动态共识参与节点；3)为共识参与节点的产生设计了一套基于持有权益比例的投票机制，通过投票决定共识参与节点(记账节点)；4)在区块链中引入数字证书，解决了投票中对记账节点真实身份的认证问题。
正常情况下，如图1所示，DBFT节点遵循轮流选出Leader的算法，也就是p＝(h+v)％n，其中，h为区块高度，n为节点个数，v是视图索引，p是Leader在共识节点当中的索引。因此正常情况下，v＝0时即可在高度h经过一次投票即可通过Leader的提案。但是如果DBFT选出的Leader故障,没有在规定时间t内给出故障，则DBFT的视图索引为v++，并且根据公式p＝(h+v)％n重新选出Leader，选出的Leader是索引为p+1的节点。这种情况下，如果仅仅是单节点故障，那么全网因为单个节点故障而导致的出块延迟为t，但是如果连续m个节点故障，那么全网因为这m个节点故障而导致的出块延迟为m*t。因此，在多个节点出现故障的情况下，DBFT网络的出块速度将大幅下降。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，通过在故障时改变Leader的选取方式，从而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟，加快DBFT网络的出块时间。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，包括：
S1、判定视图索引是否为0，如果是遵循第一规则获得新Leader索引并执行步骤S3，否则执行步骤S2；
S2、按照第二规则计算新Leader索引，并判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案是否通过，如果是则执行步骤S3，否则重复执行步骤S2直至所述议案通过；
S3、将所述新Leader索引对应的节点作为新Leader。
在本发明所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法中，在所述步骤S1中，所述第一规则为：ph＝(ph-1+1)％n，其中n为节点个数，ph是新Leader索引,ph-1是上一Leader索引。
在本发明所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法中，所述步骤S2进一步包括：
S21、将视图索引v执行v++；
S22、将区块高度h和视图索引v都转为二进制流，并将二进制流进行合并得到合并二进制流bhv＝(bh+bv)；
S23、对合并二进制流对bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值；
S24、将所述合并二进制流哈希值的最后八位去除，并对区块高度h进行取模运算，得到所述新Leader索引；
S25、判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案是否通过，如果是执行步骤S3，否则返回步骤S21。
在本发明所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法中，在所述步骤S23中，采用blake2b算法，对合并二进制流对bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值hashhv＝blake2b(bhv)。
在本发明所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法中，在所述步骤S1中，只要v＝0时，所述新Leader索引为上一Leader索引加1。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法。
本发明解决其技术问题采用的再一技术方案是，构造一种DBFT分布式网络，包括多个DBFT节点，所述DBFT节点上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现根据所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法。
实施本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可读存储介质和DBFT分布式网络，在视图索引为0时，直接将上一Leader索引加1作为新Leader索引，而在视图索引不为0时，通过区块高度和视图索引的合并哈希值计算新Leader索引，从而避免了因为多个节点故障导致的出块延迟时间叠加，进而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术的DBFT节点的运行流程图；
图2是本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法的第一优选实施例的流程示意图；
图3是本发明的DBFT分布式网络的DBFT节点的运行流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明中，在视图索引为0时，直接将上一Leader索引加1作为新Leader索引，而在视图索引不为0时，通过区块高度和视图索引的合并哈希值计算新Leader索引，从而避免了在每个故障节点需要重复等待出块延迟，因而因为多个节点故障导致的出块延迟时间叠加，进而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟。
图2是本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法的第一优选实施例的流程示意图。如图2所示，本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法包括如下步骤。在步骤S1中，判定视图索引v是否为0，如果是则执行步骤S2，否则执行步骤S4。在步骤S2中，遵循第一规则获得新Leader索引，然后顺序执行步骤S3。在本发明的优选实施例中，在所述步骤S2中，所述第一规则为：pn＝(ph-1+1)％n，其中n为节点个数，ph是新Leader索引,ph-1是上一Leader索引。即只要视图索引v＝0时，所述新Leader索引为上一Leader索引加1。当视图索引v变化，即其不为0时，执行步骤S4。
在所述步骤S4中，按照第二规则计算新Leader索引。在本发明的优选实施例中，按照第二规则计算新Leader索引可以包括如下步骤：
(1)将视图索引v执行v++；
(2)将区块高度h和视图索引v都转为二进制流，并将二进制流进行合并得到合并二进制流bhb＝(bh+bv)；
(3)对合并二进制流bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值，在本发明的优选实施例中，可以采用blake2b算法，对合并二进制流对bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值hashhv＝blake2b(bhv)。
(4)将所述合并二进制流哈希值的最后八位去除，并对区块高度h进行取模运算，得到所述新Leader索引。
在本实施例中，在执行步骤S4按照第二规则计算新Leader索引之后，可以顺序执行步骤S5，判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案是否通过，如果是，则说明新Leader索引对应的节点被承认为Leader,那么执行步骤S3，将所述新Leader索引对应的节点作为新Leader，这样下一个议案将由新Leader提出。如果判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案没有通过，那么说明新Leader索引对应的节点没有承认为Leader，返回步骤S4，重新执行步骤(1)-(4)，直到在步骤S5中判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案通过为止。
实施本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，在视图索引为0时，直接将上一Leader索引加1作为新Leader索引，而在视图索引不为0时，通过区块高度和视图索引的合并哈希值计算新Leader索引，从而避免了因为多个节点故障导致的出块延迟时间叠加，进而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟。
图3是本发明的DBFT分布式网络的DBFT节点的运行流程图。下面结合图3对本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法的具体实施例进一步说明如下：
如图3所示，在视图索引v＝0时DBFT的Leader选举不再遵循p＝(h+v)％n，而遵循规则ph＝(ph-1+1)％n，如上所述，其中n为节点个数，ph是新Leader索引,ph-1是上一Leader索引。也就是只要视图索引v＝＝0当前周期的Leader索引就由上个提出被通过议案的Leader的索引+1。
在视图索引发生变化时，即其不为0时，DBFT的Leader的切换则不再按照ph＝(ph-1+1)％n进行，而是按照如下规则进行：
(1)首先将视图索引v执行v++；
(2)将区块高度h和视图索引v都转为二进制流bh，bv，并将二进制流进行合并得到合并二进制流bhv＝(bh+bv)；
(3)合并二进制流bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值，在本发明的优选实施例中，可以采用blake2b算法，对合并二进制流对bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值hashhv＝blake2b(bhv)；
(4)将所述合并二进制流哈希值hashhv的最后八位去除，并对区块高度h进行取模运算，得到所述新Leader索引ph＝(hashhv[0])&ff)％h；
(5)所述新Leader索引ph对应的节点提出的议案通过，则通过后下一个议案由Leaderph+1＝(ph+1)％n提出。
(6)所述新Leader索引ph对应的节点提出的议案不通过，重复步骤(1)-(4)直到议案通过为止。这样避免了因为多个节点故障导致的出块延迟时间叠加，进而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟。
本发明还涉及一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法。
本发明还涉及一种DBFT分布式网络，包括多个DBFT节点，所述DBFT节点上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现根据所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法。
实施本发明的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可读存储介质和DBFT分布式网络，在视图索引为0时，直接将上一Leader索引加1作为新Leader索引，而在视图索引不为0时，通过区块高度和视图索引的合并哈希值计算新Leader索引，从而避免了因为多个节点故障导致的出块延迟时间叠加，进而弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟。
因此，本发明可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按本发明方法运行。
本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，其特征在于，包括：
S1、判定视图索引是否为0，如果是遵循第一规则获得新Leader索引并执行步骤S3，否则执行步骤S2；
S2、按照第二规则计算新Leader索引，并判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案是否通过，如果是则执行步骤S3，否则重复执行步骤S2直至所述议案通过；
S3、将所述新Leader索引对应的节点作为新Leader。
2.根据权利要求1所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，所述第一规则为：ph＝(ph-1+1)％n，其中n为节点个数，ph是新Leader索引,ph-1是上一Leader索引。
3.根据权利要求1或2所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
S21、将视图索引v执行v++；
S22、将区块高度h和视图索引v都转为二进制流，并将二进制流进行合并得到合并二进制流bhv＝(bh+bv)；
S23、对合并二进制流对bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值；
S24、将所述合并二进制流哈希值的最后八位去除，并对区块高度h进行取模运算，得到所述新Leader索引；
S25、判定所述新Leader索引对应的节点提出的议案是否通过，如果是执行步骤S3，否则返回步骤S21。
4.根据权利要求3所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，其特征在于，在所述步骤S23中，采用blake2b算法，对合并二进制流对bhv进行哈希计算，获得合并二进制流哈希值hashhv＝blake2b(bhv)。
5.根据权利要求4所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法，其特征在于，在所述步骤S1中，只要v＝0时，所述新Leader索引为上一Leader索引加1。
6.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现根据权利要求1-5中任意一项权利要求所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法。
7.一种DBFT网络，包括多个DBFT节点，所述DBFT节点上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现根据权利要求1-6中任意一项权利要求所述的弱化DBFT中连续多个节点故障导致的延迟的方法。
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WO2021175035A1 (zh) * 2020-03-06 2021-09-10 杜晓楠 弱化dbft中连续多个节点故障导致的延迟的方法、计算机可读存储介质和dbft分布式网络

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