CN111930840A - 基于Paxos算法的共识机制优化方法、系统以及区块链网络 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例公开了一种基于Paxos算法的共识机制优化方法、系统、区块链网络及存储介质，本申请涉及区块链技术领域，该方法包括：主提案节点向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求，若准备请求非第一次所接收的准备请求，则接受节点根据所接收到的提案编号N判断是否向主提案节点发送承诺应答，若未接收到半数以上的接受节点发送的承诺应答，主提案节点根据预设规则确定提案重发时间，若当前时间到达提案重发时间，主提案节点再次向所有接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求和批准请求。本发明实施例可实现了避免主提案节点的无限循环竞争情况，降低Paxos算法运行过程中的信息通行量，且提高执行效率。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于Paxos算法的共识机制优化方法、系统、区块链网络及存储介质。
背景技术
Paxos算法是莱斯利·兰伯特(Leslie Lamport)于1990年提出的一种具有高度容错特性的一致性算法，Paxos算法与目前存在的通过选举投票选定出结果的算法类似，都是通过消息传递机制执行算法。Paxos算法解决的问题是一个分布式系统如何就某个决议(Value)达成一致，基本的Paxos算法在执行过程中，每次只能允许一个提案通过。一个典型的场景是，在一个分布式数据库系统中，如果各节点的初始状态一致，每个节点都执行相同的操作序列，那么他们最后能得到一个一致的状态。为保证每个节点执行相同的命令序列，需要在每一条指令上执行“一致性算法”以保证每个节点看到的指令一致。
然而，由于分布式系统中分布着大量的节点，节点与节点之间并不是紧密相连的，而是处于比较分散的状态，这样的布局，会导致提案节点(Proposer)在对接受节点(Accepter)发送准备请求(Prepare)和批准请求(Accept)时产生庞大的信息通行量，引发通信负载过大的一系列问题。发明人发现，Paxos算法运行实例中若出现主提案节点(Leader)与新产生的主提案节点的无限循环竞争情况，也使得基本的Paxos算法在运行中产生庞大的信息通行量，且达成共识所用的时间加长，提高数据达成共识过程中的维护费用。
发明内容
本发明实施例提供了一种基于Paxos算法的共识机制优化方法、系统、区块链网络及存储介质，旨在解决相关技术中Paxos算法的达成共识时通信负载过大、所用时间加长的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种基于Paxos算法的共识机制优化方法，应用于区块链网络中，所述区块链网络包括提案节点、接受节点和学习节点，所述方法包括：主提案节点向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求，其中所述主提案节点为多个所述提案节点中当前向所述接受节点发起提案的提案节点；若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，所述接受节点判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M；若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案；所述主提案节点判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答；若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间；若当前时间到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求。
第二方面，本发明实施例提供了一种基于Paxos算法的共识机制优化系统，应用于区块链网络中，所述区块链网络包括提案节点、接受节点和学习节点，其中所述提案节点中的主提案节点配置有第一发送单元、第二判断单元、确定单元以及重提单元；所述接受节点配置有第一判断单元和返回单元，其中所述主提案节点为多个所述提案节点中当前向所述接受节点发起提案的提案节点；所述第一发送单元用于向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求；所述第一判断单元用于若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M；所述返回单元用于若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案；所述第二判断单元用于判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答；所述确定单元用于若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，根据预设规则确定提案重发时间；所述重提单元用于若当前时间到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求。
第三方面，本发明实施例提供了一种区块链网络，所述区块链网络包括多个节点，所述多个节点包括提案节点、接受节点和学习节点，每个所述节点对应一台计算机设备，所述计算机设备包括存储器以及与所述存储器相连的处理器；所述存储器用于存储计算机程序；所述多个节点所对应的处理器用于运行相应存储器中存储的计算机程序，以共同执行如上述方法所述的步骤。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有多个计算机程序，所述多个计算机程序当分别被多个处理器执行时可共同实现如上述方法所述的步骤。
本发明实施例提供了一种基于Paxos算法的共识机制优化方法、系统、区块链网络及存储介质。其中，所述方法包括：主提案节点向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求，若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，且所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案；若所接收到的所述提案编号N不大于其已批准的提案的最高提案编号M，则所述主提案节点不能收到所述接受节点发出的承诺应答，若所述主提案节点未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间；若当前时间到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求。本发明实施例的技术方案，主提案节点在进行新一轮的提案中，通过预设规则确定提案重发时间，使得在Paxos算法在执行过程中出现主提案节点与新产生的主提案节点的无限循环竞争情况降至为零，避免因出现无限循环竞争的情况而出现Paxos算法无法继续执行，从而减少了不必要的信息通量和执行时间，实现了对区块链网络中的共识机制的优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，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为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的应用场景示意图；
图2为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的准备阶段流程示意图；
图3为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的批准阶段流程示意图；
图4为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的子流程示意图；
图5为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的批准阶段的另一流程示意图；
图6为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的批准阶段的另一流程示意图；
图7为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的批准阶段的另一流程示意图；
图8为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的学习阶段的流程示意图；
图9为本发明基于Paxos算法的共识机制优化系统的示意性框图；以及
图10为本发明实施例提供的计算机设备的示意性框图。
具体实施方式
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。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
请参阅图1，图1为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的应用场景示意图。该基于Paxos算法的共识机制优化方法应用于区块链网络中，所述区块链网络包括提案节点、接受节点和学习节点，如图1所示，其展示了区块链网络中的一个提案节点、一个接受节点和一个学习节点，上述节点在基于Paxos算法实现一致性时需经过准备阶段、批准阶段和最后的学习阶段。首先由提案节点向接受节点发送提案，也即发出准备请求而进入准备阶段，接受节点接受提案节点发出的准备请求并判断是否接受该主提案节点的准备请求并进行了相应的反馈，当提案节点接收到接受节点所反馈的承诺应答时进入批准阶段，向接受阶段发出批准请求。接受节点接受提案节点发出的批准请求并判断是否接受该提案节点的批准请求并进行了相应的反馈，若接受节点批准了提案节点的批准请求，则将批准的提案中含有的决议发送给学习节点进行学习和执行，也即进入了最后的学习阶段。
如图2所示，图2为本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法的准备阶段流程示意图，其展示了本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化方法中的准备阶段，在本实施例中，该准备阶段包括以下步骤S110-S160：
S110、主提案节点向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求，其中所述主提案节点为多个提案节点中当前向所述接受节点发起提案的提案节点。
在本实施例中，首先由主提案节点向所有接受节点均发送准备请求，其中所发送的准备请求携带提案编号N，以便接受节点根据提案编号N判断是否接受该准备请求。其中，主提案节点是在区块链网络中从多个提案节点中竞选得出，具体的竞选方式可采用现有的竞选规则，在此不做限定。由主提案节点向接受节点发送准备请求，避免多个提案节点均向接受节点发送准备请求而出现冲突现象。
S120、接受节点判断所接收到的所述准备请求是否为第一次所接收的准备请求。若所述准备请求为第一次所接收的准备请求，执行步骤S130；若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，执行步骤S140。
S130、若所述准备请求为第一次所接收的准备请求，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答，所述承诺应答包含所述接受节点任意选择的一决议或所述承诺应答为空，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案。
在本实施例中，若接受节点在接受所述准备请求之前未接受过任何提案，则接受节点向所述主提案节点返回承诺应答，并将所接收到的所述准备请求中的所述提案编号记录为所接受的最高提案编号。其中，所述承诺应答包含所述接受节点任意选择的一决议或者所述承诺应答为空。
S140、若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，所述接受节点判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M。若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，执行步骤S150；若所接收到的所述提案编号N不大于其已批准的提案的最高提案编号M，执行步骤S160。
S150、若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案。
S160、若所接收到的所述提案编号N不大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点对于所接收到的所述提案编号N的所述准备请求不予理会。
在本实施例中，若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，所述接受节点判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点接受提案编号大于其已批准的提案的最高提案编号M的准备请求并发送承诺应答，而对提案编号不大于其已批准的提案的最高提案编号M的准备请求不予理会，以确保所述接受节点记录下当前接受的最高提案编号。
如图3所示，经过上述准备阶段后，进入批准阶段，批准阶段包括以下步骤S210-S250：
S210、所述主提案节点判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答。若接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，执行步骤S220，若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，执行步骤S230。
在本实施例中，所述主提案节点判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，则所述主提案节点此轮准备请求失败，需要发起新一轮的准备请求；若接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，则所述主提案节点此轮准备请求成功，所述主提案节点进而向接受节点发送批准请求，进入批准阶段。
S220、若接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点向半数以上的所述接受节点发送批准请求，所述批准请求包含所述提案编号N和所述接受节点发送的承诺应答中所述最高提案编号M的决议。
在本实施例中，已接受到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答的所述主提案节点才可向半数以上的所述接受节点发送批准请求。其中，接收所述准备请求的半数以上的所述接受节点和接收所述批准请求的半数以上的所述接受节点并非限定为相同的接受节点，但上述接受节点的数量必须半数以上，以使接收所述准备请求的半数以上的所述接受节点和接收所述批准请求的半数以上的所述接受节点至少有一个相同的所述接受节点。
S230、若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间。判断是否到达所述提案重发时间，若到达所述提案重发时间，执行步骤S240；若未到达所述提案重发时间，所述主提案节点继续等待直至到达所述提案重发时间以执行步骤S240。
在本实施例中，所述主提案节点向半数以上的主提案节点发送准备请求，但未收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，即所述主提案节点所发出的所述提案编号N对部分接受节点来说不是最大的提案编号，所述主提案节点发送新一轮的准备请求的过程中可能与新的主提案节点的提案过程相冲突，而通过预设规则确定提案重发时间可避免与新的主提案节点的提案过程相冲突，促进共识机制尽快达成。
S240、若到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求和批准请求。
如图4所示，在一实施例中，例如本实施例中，所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间的步骤具体包括以下步骤S231-S232：
S231、所述主提案节点获取由随机机制所生成的等待时长；
S232、所述主提案节点根据当前时间以及所述等待时长确定再次向所有所述接受节点发送新一轮的准备请求的时间点作为所述提案重发时间。
在本实施例中，所述主提案节点获取由随机机制所生成的等待时长，再根据当前时间以及所述等待时长确定再次向所有所述接受节点发送新一轮的准备请求，将提案过程中出现主提案节点相冲突的几率降至为零，避免因出现无限循环竞争的情况而出现Paxos算法无法继续执行，且增加了不必要的信息通量和执行时间的问题。
如图5所示，在本发明的一实施例，例如本实施例中，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案的步骤S150之后，所述方法还包括以下步骤S170-S190：
S170、所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答后，在未接收到所述主提案节点发出的批准请求之前判断是否接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求。若接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，执行步骤S180；若未接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，执行步骤S210。
S180、若接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，所述接受节点立即向提案编号N所对应的所述主提案节点发送拒绝应答；
S190、若提案编号N所对应的所述主提案节点接收到所述接受节点所发送的所述拒绝应答，所述主提案节点停止向发送所述拒绝应答的接受节点发送批准请求。
若未接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，则执行步骤S210。
在本实施例中，若接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，所述接受节点立即向提案编号N所对应的所述主提案节点发送拒绝应答，所述主提案节点接收到所述接受节点所发送的所述拒绝应答，所述主提案节点停止向发送所述拒绝应答的接受节点发送批准请求，与现有的Paxos算法的执行过程相比，收到拒绝应答的所述主提案节点不再向所述拒绝应答的接受节点发送批准请求，大大减少了主提案节点和接受节点件信息传递的次数，减少通讯负载，且所述主提案节点不必一直等着接收到拒绝应答后再发送无效的批准请求，减少了Paxos算法的执行过程的时间，提高Paxos算法的执行效率。
如图6所示，步骤S220之后包括步骤S221-S225。
S221、所述接受节点判断所接收到的所述批准请求是否为第一次所接收的批准请求。若所述批准请求为第一次所接收的批准请求，则执行步骤S222；若所述批准请求非第一次所接收的批准请求，则执行步骤S223。
S222、若所述批准请求为第一次所接收的批准请求，则所述接受节点接收所述批准请求，且所述接受节点返回批准应答至所述主提案节点，所述批准应答包含所述提案编号和所述决议。
在本实施例中，若接受节点未接收过批准请求，则批准第一次收到的批准请求，并记录第一次收到的批准请求中的所述提案编号和所述决议作为其批准过的最高提案编号及该最高提案编号对应的决议。
S223、若所述批准请求非第一次所接收的批准请求，所述接受节点判断其所接收到的所述批准请求的所述提案编号N是否大于其已批准过的提案的最高提案编号M。若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N大于其所批准过的提案的最高提案编号M，则执行步骤S224；若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N不大于其所批准过的提案的最高提案编号M，则执行步骤S225。
S224、若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点发送批准应答。
在本实施例中，接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点接受所述批准请求，并向所述主提案节点发送批准应答以告知所述主提案节点。
S225、若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N不大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点立即向所述主提案节点发送拒绝应答，所述拒绝应答包含所述接受节点所批准过的最高提案编号M的决议。
在本实施例中，由于接收所述准备请求的半数以上的所述接受节点和接收所述批准请求的半数以上的所述接受节点并非限定为相同的接受节点，若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N不大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点立即向所述主提案节点发送拒绝应答。
如图7所示，所述主提案节点接收到所述接受节点发出的批准应答和/或拒绝应答之后包括步骤S226-S228。
S226、所述主提案节点判断是否接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答。
S227、若所述主提案节点接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答，所述主提案节点确定本轮提案成功。
S228、若所述主提案节点未接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答，所述主提案节点确定本轮提案失败，所述主提案节点返回执行步骤S110。
在本实施例中，接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答的所述主提案节点本轮提案成功，未接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答的所述主提案节点本轮提案失败，若本轮提案失败，述主提案节点返回步骤S110，向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求和批准请求。
如图8所示，经过批准阶段后，Paxos算法进入执行学习阶段，所述区块链网络中的学习节点划分为多个学习节点集合，所述方法还包括S310-S330：
S310、所述接受节点从所述多个学习节点集合中选择其中一个学习节点集合作为目标学习节点集合；
S320、所述接受节点将已成功批准的提案作为成功提案发送至所述目标学习节点集合中的学习节点；
S330、所述目标学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习，并将所述成功提案转发至所述多个学习节点集合中的其余学习节点集合以使所述其余学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习。
在本实施例中，先将学习节点划分成多个学习节点集合，从接受节点所接收到的成功批准的提案先由其中一个学习节点集合来学习，并有该学习节点集合转发至其他所述多个学习节点集合中的其余学习节点集合进行学习和执行，减少了接受节点批准提案后发布信息过程的通信量，且由一个学习节点集合中的多个学习节点先来学习，提高了学习节点的可靠性。其中学习节点也具有提案功能，学习节点可主动向接受节点发送准备请求以获得接受节点批准的决议的信息。
图9是本发明实施例提供的基于Paxos算法的共识机制优化系统100的示意性框图。如图9所示，对应于以上应用于区块链网络的基于Paxos算法的共识机制优化方法，本发明还提供基于Paxos算法的共识机制优化系统100。该基于Paxos算法的共识机制优化系统100包括用于执行上述基于Paxos算法的共识机制优化方法的单元。具体地，所述区块链网络包括提案节点、接受节点和学习节点，所述系统包括被配置于所述提案节点、接受节点和学习节点的各个单元。其中，所述提案节点中的主提案节点配置有第一发送单元101、第二判断单元102、第一确定单元103以及重提单元104；所述接受节点配置有第一判断单元201和第一返回单元202，其中所述主提案节点为多个所述提案节点中当前向所述接受节点发起提案的提案节点。
所述第一发送单元101用于向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求；
所述第一判断单元201用于若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M；
所述第一返回单元202用于若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案；
所述第二判断单元102用于判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答；
所述第一确定单元103用于若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，根据预设规则确定提案重发时间；
所述重提单元104用于若当前时间到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求。
在本发明的实施例中，所述主提案节点还配置有等待单元105、第二确定单元106、第一停止单元107、第二发送单元108、第四判断单元109、第三确定单元110，所述接受节点配置有第二返回单元203、第三判断单元204、第三返回单元205、第四返回单元206、第五返回单元207，所述学习节点配置有选择单元301、第三发送单元302、学习单元303。
所述等待单元105用于所述主提案节点获取由随机机制所生成的等待时长；
所述第二确定单元106用于所述主提案节点根据当前时间以及所述等待时长确定再次向所有所述接受节点发送新一轮的准备请求的时间点作为所述提案重发时间。
所述第二返回单元203用于若接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，所述接受节点立即向提案编号N所对应的所述主提案节点发送拒绝应答。
所述第一停止单元107用于若提案编号N所对应的所述主提案节点接收到所述接受节点所发送的所述拒绝应答，所述主提案节点停止向发送所述拒绝应答的接受节点发送批准请求。
所述第二发送单元108用于若接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点向半数以上的所述接受节点发送批准请求，所述批准请求包含所述提案编号N和所述接受节点发送的承诺应答中所述最高提案编号M的决议。
所述第三判断单元204用于若所述批准请求非第一次所接收的批准请求，所述接受节点判断其所接收到的所述批准请求的所述提案编号N是否大于其已批准过的提案的最高提案编号M。
所述第三返回单元205用于若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点发送批准应答。
所述第四判断单元109用于所述主提案节点判断是否接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答。
所述第三确定单元110用于若所述主提案节点接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答，所述主提案节点确定本轮提案成功。
所述第四返回单元206用于若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N不大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点立即向所述主提案节点发送拒绝应答，所述拒绝应答包含所述接受节点所批准过的最高提案编号M的决议。
所述区块链网络中的学习节点划分为多个学习节点集合，所述系统还包括：
所述选择单元301用于所述接受节点从所述多个学习节点集合中选择其中一个学习节点集合作为目标学习节点集合。
所述第三发送单元302用于所述接受节点将已成功批准的提案作为成功提案发送至所述目标学习节点集合中的学习节点。
所述学习单元303用于所述目标学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习，并将所述成功提案转发至所述多个学习节点集合中的其余学习节点集合以使所述其余学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习。
所述第五返回单元207用于若所述准备请求为第一次所接收的准备请求，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答，所述承诺应答包含所述接受节点任意选择的一决议或所述承诺应答为空，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案。
需要说明的是，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，上述基于Paxos算法的共识机制优化系统100和各单元的具体实现过程，可以参考前述方法实施例中的相应描述，为了描述的方便和简洁，在此不再赘述。
上述基于Paxos算法的共识机制优化系统的各个单元可以实现为一种计算机程序的形式，该计算机程序可以在如图10所示的计算机设备上运行。
请参阅图10，图10是本申请实施例提供的一种计算机设备的示意性框图。该计算机设备500可以是终端，也可以是服务器。所述区块链网络包括有多个所述计算机设备，每个所述计算机设备其作为上述区块链网络中的一个节点，具体可以为提案节点、接受节点或学习节点。
参阅图10，该计算机设备500包括通过系统总线501连接的处理器502、存储器和网络接口505，其中，存储器可以包括非易失性存储介质503和内存储器504。
该非易失性存储介质503可存储操作系统5031和计算机程序5032。该计算机程序5032包括程序指令，该程序指令被执行时，可使得处理器502执行一种基于Paxos算法的共识机制优化方法。
该处理器502用于提供计算和控制能力，以支撑整个计算机设备500的运行。
该内存储器504为非易失性存储介质503中的计算机程序5032的运行提供环境。其中，对应上述提案节点、接受节点或学习节点的多个计算机设备中各计算机程序5032被相应的处理器502执行时，可使得相应的处理器502共同执行上述基于Paxos算法的共识机制优化方法。
该网络接口505用于与其它设备进行网络通信。本领域技术人员可以理解，图10中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备500的限定，具体的计算机设备500可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。
其中，所述提案节点的处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求。
其中，所述接受节点的处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M；若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案。
所述提案节点的处理器502用于运行存储在存储器中的计算机程序5032，以实现如下步骤：判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答；若当前时间到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求。
在本实施例中，所述提案节点的处理器502在实现所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间的步骤时具体实现如下步骤：所述主提案节点获取由随机机制所生成的等待时长；所述主提案节点根据当前时间以及所述等待时长确定再次向所有所述接受节点发送新一轮的准备请求的时间点作为所述提案重发时间。
在本实施例中，所述接受节点的处理器502在实现向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案的步骤之后，还进行如下步骤：若接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，所述接受节点立即向提案编号N所对应的所述主提案节点发送拒绝应答。
在本实施例中，所述提案节点的处理器502所执行的步骤还包括：若提案编号N所对应的所述主提案节点接收到所述接受节点所发送的所述拒绝应答，所述主提案节点停止向发送所述拒绝应答的接受节点发送批准请求。
在本实施例中，所述提案节点的处理器502所执行的步骤还包括：若接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点向半数以上的所述接受节点发送批准请求，所述批准请求包含所述提案编号N和所述接受节点发送的承诺应答中所述最高提案编号M的决议。
在本实施例中，所述接受节点的处理器502所执行的步骤还包括：若所述批准请求非第一次所接收的批准请求，所述接受节点判断其所接收到的所述批准请求的所述提案编号N是否大于其已批准过的提案的最高提案编号M；若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点发送批准应答。
在本实施例中，所述提案节点的处理器502所执行的步骤还包括：所述主提案节点判断是否接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答；若所述主提案节点接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答，所述主提案节点确定本轮提案成功。
在本实施例中，所述接受节点的处理器502所执行的步骤还包括：若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N不大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点立即向所述主提案节点发送拒绝应答，所述拒绝应答包含所述接受节点所批准过的最高提案编号M的决议。
在本实施例中，所述接受节点的处理器502所执行的步骤还包括：若所述准备请求为第一次所接收的准备请求，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答，所述承诺应答包含所述接受节点任意选择的一决议或所述承诺应答为空，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案。
在本实施例中，所述区块链网络中的学习节点划分为多个学习节点集合。所述学习节点的处理器502在实现所述学习节点学习的步骤包括：所述接受节点从所述多个学习节点集合中选择其中一个学习节点集合作为目标学习节点集合；所述接受节点将已成功批准的提案作为成功提案发送至所述目标学习节点集合中的学习节点；所述目标学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习，并将所述成功提案转发至所述多个学习节点集合中的其余学习节点集合以使所述其余学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习。
应当理解，在本申请实施例中，处理器502可以是中央处理单元(CentralProcessing Unit，CPU)，该处理器502还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。其中，通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
本领域普通技术人员可以理解的是实现上述实施例的方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成。该计算机程序包括程序指令，计算机程序可存储于一存储介质中，该存储介质为计算机可读存储介质。该程序指令被该计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现上述方法的实施例的流程步骤。
因此，本发明还提供一种存储介质。该存储介质可以为计算机可读存储介质。该存储介质存储有多个计算机程序，所述多个计算机程序当分别被多个处理器执行时可共同实现上述的步骤基于Paxos算法的共识机制优化方法的各种实施例。
所述存储介质可以是U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的计算机可读存储介质。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的。例如，各个单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本发明实施例方法中的步骤可以根据实际需要进行顺序调整、合并和删减。本发明实施例装置中的单元可以根据实际需要进行合并、划分和删减。另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。
该集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，终端，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种基于Paxos算法的共识机制优化方法，应用于区块链网络中，所述区块链网络包括提案节点、接受节点和学习节点，其特征在于，所述方法包括：
主提案节点向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求，其中所述主提案节点为多个所述提案节点中当前向所述接受节点发起提案的提案节点；
若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，所述接受节点判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M；
若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案；
所述主提案节点判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答；
若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间；
若到达所述提案重发时间，所述主提案节点再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求和批准请求。
2.根据权利要求1所述的基于Paxos算法的共识机制优化方法，其特征在于，所述主提案节点根据预设规则确定提案重发时间的步骤，包括：
所述主提案节点获取由随机机制所生成的等待时长；
所述主提案节点根据当前时间以及所述等待时长确定再次向所有所述接受节点发送新一轮的准备请求的时间点作为所述提案重发时间。
3.根据权利要求1所述的基于Paxos算法的共识机制优化方法，其特征在于，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案的步骤之后，所述方法还包括：
若接收到新的主提案节点所发送的携带提案编号大于所述提案编号N的准备请求，所述接受节点立即向提案编号N所对应的所述主提案节点发送拒绝应答；
若提案编号N所对应的所述主提案节点接收到所述接受节点所发送的所述拒绝应答，所述主提案节点停止向发送所述拒绝应答的接受节点发送批准请求。
4.根据权利要求1所述的基于Paxos算法的共识机制优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
若接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，所述主提案节点向半数以上的所述接受节点发送批准请求，所述批准请求包含所述提案编号N和所述接受节点发送的承诺应答中所述最高提案编号M的决议；
若所述批准请求非第一次所接收的批准请求，所述接受节点判断其所接收到的所述批准请求的所述提案编号N是否大于其已批准过的提案的最高提案编号M；
若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点向所述主提案节点发送批准应答；
所述主提案节点判断是否接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答；
若所述主提案节点接收到半数以上所述接受节点发送的批准应答，所述主提案节点确定本轮提案成功。
5.根据权利要求4所述的基于Paxos算法的共识机制优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述接受节点接收到的所述批准请求的所述提案编号N不大于其所批准过的提案的最高提案编号M，所述接受节点立即向所述主提案节点发送拒绝应答，所述拒绝应答包含所述接受节点所批准过的最高提案编号M的决议。
6.根据权利要求4所述的基于Paxos算法的共识机制优化方法，其特征在于，所述区块链网络中的学习节点划分为多个学习节点集合，所述方法还包括：
所述接受节点从所述多个学习节点集合中选择其中一个学习节点集合作为目标学习节点集合；
所述接受节点将已成功批准的提案作为成功提案发送至所述目标学习节点集合中的学习节点；
所述目标学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习，并将所述成功提案转发至所述多个学习节点集合中的其余学习节点集合以使所述其余学习节点集合中的学习节点对所述成功提案进行学习。
7.根据权利要求1所述的基于Paxos算法的共识机制优化方法，其特征在于，所述方法还包括：
若所述准备请求为第一次所接收的准备请求，所述接受节点向所述主提案节点返回承诺应答，所述承诺应答包含所述接受节点任意选择的一决议或所述承诺应答为空，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案。
8.一种基于Paxos算法的共识机制优化系统，应用于区块链网络中，所述区块链网络包括提案节点、接受节点和学习节点，其特征在于，所述提案节点中的主提案节点配置有第一发送单元、第二判断单元、确定单元以及重提单元；所述接受节点配置有第一判断单元和返回单元，其中所述主提案节点为多个所述提案节点中当前向所述接受节点发起提案的提案节点；
所述第一发送单元用于向所有接受节点发送携带提案编号N的准备请求；
所述第一判断单元用于若所述准备请求非第一次所接收的准备请求，判断所接收到的所述提案编号N是否大于其已批准的提案的最高提案编号M；
所述返回单元用于若所接收到的所述提案编号N大于其已批准的提案的最高提案编号M，向所述主提案节点返回承诺应答以告知其已批准的最高提案编号M的决议，并承诺将不会批准任何提案编号小于所述提案编号N的提案；
所述第二判断单元用于判断是否接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答；
所述确定单元用于若未接收到半数以上的所述接受节点发送的所述承诺应答，根据预设规则确定提案重发时间；
所述重提单元用于若当前时间到达所述提案重发时间，再次向所有所述接受节点发送新一轮的携带提案编号大于N的准备请求。
9.一种区块链网络，所述区块链网络包括多个节点，所述多个节点包括提案节点、接受节点和学习节点，每个所述节点对应一台计算机设备，所述计算机设备包括存储器以及与所述存储器相连的处理器；所述存储器用于存储计算机程序；其特征在于，所述多个节点所对应的处理器用于运行相应存储器中存储的计算机程序，以共同执行如权利要求1-7中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有多个计算机程序，所述多个计算机程序当分别被多个处理器执行时可共同实现如权利要求1-7任一项所述方法的步骤。
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