CN111708833B - Dbft共识网络中数据同步的方法、计算机可读存储介质和dbft共识网络 - Google Patents
Dbft共识网络中数据同步的方法、计算机可读存储介质和dbft共识网络 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种DBFT共识网络中数据同步的方法、计算机可读存储介质和DBFT共识网络。本发明通过设置新高度状态、议案状态,并且针对所述新视图消息和新高度消息进行数据同步处理,可以使得DBFT共识网络中的新加入节点或者断网节点能够尽可能的即时感知到自己的区块高度跟其他的节点不一致,从而停止参与DBFT共识过程,并向周围节点进行数据同步。
Description
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DBFT共识网络中数据同步的方法、计算机可读存储介质和DBFT共识网络。
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。
在DBFT共识网络中,新加入节点或者断网节点的区块高度如果与其他节点不一致,那么需要停止参加DBFT共识过程,并向周围节点进行数据同步。但是现有技术的DBFT共识网络中,新加入节点或者断网节点无法即时感应到自己的区块高度与其他节点不一致。如果有作恶节点发布虚假高度,那么将会造成新加入节点或者断网节点永远无法更新到最新区块。
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DBFT共识网络中数据同步的方法、计算机可读存储介质和DBFT共识网络,使得DBFT共识网络中的新加入节点或者断网节点能够尽可能的即时感知到自己的区块高度跟其他的节点不一致,从而停止参与DBFT共识过程,并向周围节点进行数据同步。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种DBFT共识中数据同步的方法,包括以下步骤:
在新DBFT节点加入DBFT网络时进入新高度状态,在所述新高度状态中,如果在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于所述新DBFT节点的区块高度,所述新DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块;
新高度状态结束之后进入议案状态,在所述议案状态中,主DBFT节点发起议案,全部DBFT节点广播新视图消息,所述新视图消息包括所述DBFT节点的区块高度和视图号,每个DBFT节点接收并存储其余DBFT节点的高度和视图,并在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度时暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块;
议案状态结束之后进入投票状态,在所述投票状态中,DBFT节点对所述议案进行投票并广播自己的投票且接收其他DBFT节点的投票;
投票状态结束之后进入预承诺状态,在所述预承诺状态中,统计所述投票并给出预承诺投票,并基于预承诺投票结果进入承诺状态或者返回议案状态;
在承诺状态中,根据所述预承诺结果做出承诺;
所述承诺状态结束之后进入结束状态,在所述结束状态中,将最终区块落盘并广播新高度消息,所述新高度消息包括当前DBFT节点的区块高度;
在所述结束状态结束之后返回所述新高度状态。
在本发明所述的DBFT共识中数据同步的方法中,每个DBFT节点在接收到所述新视图消息之后,执行以下步骤:
当发现所述新视图消息中的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度,则缓存所述区块高度,如果缓存之后发现超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度,所述DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块以同步区块,且在同步完成之后进入所述新高度状态;
当发现所述新视图消息中的DBFT节点的区块高度等于自己的区块高度,则判断当前状态是否是非承诺状态或非结束状态,如果是则更新所述新视图消息的视图号,并且重新进入议案状态。
在本发明所述的DBFT共识中数据同步的方法中,DBFT节点在接收到所述新高度消息之后,缓存所述新高度消息;当缓存之后发现超过2/3的DBFT节点的区块高度大于所述当前区块高度,所述DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块以同步区块,且在同步完成之后进入所述新高度状态。
在本发明所述的DBFT共识中数据同步的方法中,在所述预承诺状态中,DBFT节点在其接收到的所述投票状态中投出的赞成票超过2/3时投出预承诺赞成票否则将投出预承诺反对票,并收集其余DBFT节点的预承诺投票;
当预承诺状态结束时,如果收到的预承诺赞成票没有超过2/3则重新进入所述议案状态,否则进入承诺状态。
在本发明所述的DBFT共识中数据同步的方法中,在所述承诺状态中,如果预承诺状态中投出的预承诺赞成票超过2/3,广播承诺赞成票给其余DBFT节点。
在本发明所述的DBFT共识中数据同步的方法中,一旦进入任何状态,开启所述状态的定时器,所述定时器超时,进入下一状态。
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DBFT共识中数据同步的方法。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是,构造一种DBFT共识网络,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所述的DBFT共识中数据同步的方法。
实施本发明的DBFT共识网络中数据同步的方法、计算机可读存储介质和DBFT共识网络,可以使得DBFT共识网络中的新加入节点或者断网节点能够尽可能的即时感知到自己的区块高度跟其他的节点不一致,从而停止参与DBFT共识过程,并向周围节点进行数据同步。
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是本发明的DBFT共识中数据同步的方法的第一优选实施例的状态流程图。
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。
本发明涉及一种DBFT共识中数据同步的方法。在新DBFT节点加入DBFT网络时进入新高度状态,在所述新高度状态中,如果在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于所述新DBFT节点的区块高度,所述新DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块新高度状态结束之后进入议案状态。在所述议案状态中,主DBFT节点发起议案,全部DBFT节点广播新视图消息,所述新视图消息包括所述DBFT节点的区块高度和视图号,每个DBFT节点接收并存储其余DBFT节点的高度和视图,并在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度时暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块。议案状态结束之后进入投票状态,在所述投票状态中,DBFT节点对所述议案进行投票并广播自己的投票且接收其他DBFT节点的投票。投票状态结束之后进入预承诺状态,在所述预承诺状态中,统计所述投票并给出预承诺投票,并基于预承诺投票结果进入承诺状态或者返回议案状态。在承诺状态中,根据所述预承诺结果做出承诺。所述承诺状态结束之后进入结束状态,在所述结束状态中,将最终区块落盘并广播新高度消息,所述新高度消息包括当前DBFT节点的区块高度。实施本发明的DBFT共识网络中数据同步的方法、可以使得DBFT共识网络中的新加入节点或者断网节点能够尽可能的即时感知到自己的区块高度跟其他的节点不一致,从而停止参与DBFT共识过程,并向周围节点进行数据同步。
图1是本发明的DBFT共识中数据同步的方法的第一优选实施例的状态流程图。下面以图1为例对本发明说明如下。在本发明中,所述DBFT共识包括6个状态或者阶段,即新高度(NEW_HEIGHT)状态、议案(PROPOSE)状态、投票(VALIDATE)状态,预承诺(PRECOMMIT)状态、承诺(COMMIT)状态、结束(FINALIZE)状态。一旦进入某个状态,则会开启该状态的定时器,该状态的定时器一旦超时,则立刻进入下一个状态。
在本发明中,在新DBFT节点加入DBFT网络时进入新高度状态。在此新DBFT节点可以是新加入的DBFT节点,也可以是断网后再联网的DBFT节点。相比于传统的DBFT共识,NEW_HEIGHT状态是一个新增状态,在NEW_HEIGHT状态中,如果该新DBFT节点发现在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自身节点的区块高度,所述新DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块,从而实现区块同步。
在新高度(NEW_HEIGHT)状态的定时器超时之后,进入议案(PROPOSE)状态。在PROPOSE状态下如果发现当前DBFT节点是主DBFT节点,那么主DBFT节点则会发起议案。无论DBFT节点是不是主DBFT节点都会在PROPOSE状态下发送新视图(NEW_VIEW)消息,所述新视图消息包括所述DBFT节点的区块高度(height)和视图号(view)。在此区块高度是当前DBFT节点的区块高度,而视图号是指对于同一个高度进行DBFT共识投票的轮数。主DBFT节点议案会被其他DBFT节点进行N*N广播。每个DBFT节点的区块高度(height)和视图号(view)都会被其他DBFT节点收集缓存。一旦DBFT节点发现在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度时暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块。
在议案(PROPOSE)状态的定时器超时之后,进入投票(VALIDATE)状态。在所述投票状态中,DBFT节点对收到的主DBFT节点发送的议案投赞成票或者反对票,并N*N广播自己在VALIDATE状态的投票,同时收集其他DBFT节点在VALIDATE状态的投票。
在投票(VALIDATE)状态的定时器超时之后,进入预承诺(PRECOMMIT)状态PRECOMMIT状态下会对VALIDATE状态下的投票进行一个统计并并确认VALIDATE阶段投票是否收到了2/3的DBFT节点的赞成票,具体如下:
如果VALIDATE状态下的赞成票超过2/3,则会投出PRECOMMIT阶段赞成票,并收集其他DBFT节点的PRECOMMIT状态下的投票;
如果VALIDATE状态下的赞成票没有超过2/3,则会投出PRECOMMIT阶段反对票,并收集其他DBFT节点的PRECOMMIT状态下的投票;
如果PRECOMMIT状态的定时器超时,收到的PRECOMMIT阶段赞成票没有超过2/3,则重新进入PROPOSE状态,否则进入COMMIT状态。
在COMMIT状态下会根据PRECOMMIT阶段的投票作出最终决定,如果PRECOMMIT阶段赞成票超过2/3,则广播COMMIT阶段投票给其他节点,并开始收集其他节点的COMMIT阶段投票,一旦收到的COMMIT阶段的投票超过2/3,则不再广播。
COMMIT状态的定时器超时,进入FINALIZE状态,FINALIZE状态会将最终的区块落盘,并发送新高度(NEW_HEIGHT)消息广播当前节点的高度。FINALIZE状态定时器超时之后,会重新进入NEW_HEIGHT状态。即在FINALIZE状态下,会将最终议案以及议案的投票信息写入磁盘,并重新进入NEW_HEIGHT状态。
在本发明中,每轮DBFT共识结束之后,发送NEW_HEIGHT消息广播当前节点的高度给周围DBFT节点,同时也会收集其他DBFT节点的高度,经过一段时间之后,如果DBFT节点发现收到的其他DBFT节点的高度有2/3超过自身的高度,则暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块以同步区块,且在同步完成之后进入所述新高度状态。
在本发明中,每次DBFT共识开始的时候,都会先进入PROPOSE状态,在PROPOSE状态,主DBFT节点会开启定时器,并在定时器超时之后发起议案。
对于传统的DBFT,主DBFT节点发起议案之后,就会进入VALIDATE状态,并开始收集VALIDATE阶段的投票结果。而在本发明中,无论DBFT节点是不是主DBFT节点都会在PROPOSE状态下发送新视图(NEW_VIEW)消息。
每个DBFT节点在接收到所述新视图消息(NEW_VIEW)之后,执行以下步骤:
当发现所述新视图消息中的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度,则缓存所述区块高度,如果缓存之后发现超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度,所述DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块以同步区块,且在同步完成之后进入所述新高度状态。
当发现所述新视图消息中的DBFT节点的区块高度等于自己的区块高度,则判断当前状态是否是非承诺状态或非结束状态,如果是则更新所述新视图消息的视图号,并且重新进入议案状态。
在本发明中,投票(VALIDATE)状态,预承诺(PRECOMMIT)状态、承诺(COMMIT)状态、结束(FINALIZE)状态与现有技术基本相同。而本发明通过设置新高度(NEW_HEIGHT)状态、议案(PROPOSE)状态,并且针对所述新视图消息(NEW_VIEW)和新高度(NEW_HEIGHT)消息进行数据同步处理,可以使得DBFT共识网络中的新加入节点或者断网节点能够尽可能的即时感知到自己的区块高度跟其他的节点不一致,从而停止参与DBFT共识过程,并向周围节点进行数据同步。
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DBFT共识中数据同步的方法。
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DBFT共识中数据同步的方法。
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DBFT共识中数据同步的方法,其特征在于,包括以下步骤:
在新DBFT节点加入DBFT网络时进入新高度状态,在所述新高度状态中,如果在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于所述新DBFT节点的区块高度,所述新DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块;
新高度状态结束之后进入议案状态,在所述议案状态中,主DBFT节点发起议案,全部DBFT节点广播新视图消息,所述新视图消息包括所述DBFT节点的区块高度和视图号,每个DBFT节点接收并存储其余DBFT节点的高度和视图,并在所述DBFT网络中有超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度时暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块;
议案状态结束之后进入投票状态,在所述投票状态中,DBFT节点对所述议案进行投票并广播自己的投票且接收其他DBFT节点的投票;
投票状态结束之后进入预承诺状态,在所述预承诺状态中,统计所述投票并给出预承诺投票,并基于预承诺投票结果进入承诺状态或者返回议案状态;
在承诺状态中,根据所述预承诺结果做出承诺;
所述承诺状态结束之后进入结束状态,在所述结束状态中,将最终区块落盘并广播新高度消息,所述新高度消息包括当前DBFT节点的区块高度;
在所述结束状态结束之后返回所述新高度状态;每个DBFT节点在接收到所述新视图消息之后,执行以下步骤:
当发现所述新视图消息中的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度,则缓存所述区块高度,如果缓存之后发现超过2/3的DBFT节点的区块高度大于自己的区块高度,所述DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块以同步区块,且在同步完成之后进入所述新高度状态;
当发现所述新视图消息中的DBFT节点的区块高度等于自己的区块高度,则判断当前状态是否是非承诺状态或非结束状态,如果是则更新所述新视图消息的视图号,并且重新进入议案状态。
2.根据权利要求1所述的DBFT共识中数据同步的方法,其特征在于,DBFT节点在接收到所述新高度消息之后,缓存所述新高度消息;当缓存之后发现超过2/3的DBFT节点的区块高度大于当前区块高度,所述DBFT节点暂停DBFT共识并从其他DBFT节点下载区块以同步区块,且在同步完成之后进入所述新高度状态。
3.根据权利要求2所述的DBFT共识中数据同步的方法,其特征在于,在所述预承诺状态中,DBFT节点在其接收到的所述投票状态中投出的赞成票超过2/3时投出预承诺赞成票否则将投出预承诺反对票,并收集其余DBFT节点的预承诺投票;
当预承诺状态结束时,如果收到的预承诺赞成票没有超过2/3则重新进入所述议案状态,否则进入承诺状态。
4.根据权利要求3所述的DBFT共识中数据同步的方法,其特征在于,在所述承诺状态中,如果预承诺状态中投出的预承诺赞成票超过2/3,广播承诺赞成票给其余DBFT节点。
5.根据权利要求4所述的DBFT共识中数据同步的方法,其特征在于,一旦进入任何状态,开启所述状态的定时器,所述定时器超时,进入下一状态。
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DBFT共识中数据同步的方法。
7.一种DBFT共识网络,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1-5中任意一项权利要求所述的DBFT共识中数据同步的方法。
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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