CN112887436A - 一种共识方法、共识节点和流水线方式的区块链系统 - Google Patents

Abstract

本说明书公开了一种共识方法、共识节点和流水线方式的区块链系统，该方法应用于流水线方式的区块链系统中，所述方法包括：目标共识节点生成第一提议对应的第一区块，第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；所述目标共识节点对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且所述目标共识节点属于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则所述目标共识节点基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

Description

一种共识方法、共识节点和流水线方式的区块链系统

技术领域

本文件涉及区块链技术领域，尤其涉及一种共识方法、共识节点和流水线方式的区块链系统。

背景技术

联盟链一般由联盟指定的节点共同维护，多个节点共同记录链上的交易。通常，链上的一个区块记录了一批交易，区块的生成往往需要经过下述过程：收集交易→交易共识→交易执行→写块这四个阶段。目前大多数联盟链的实现方案中，一个节点针对上一个区块完成上述四个阶段后才会进行下一个区块的上述四阶段流程。对于上述这种情况，一种优化方案是将上述四个阶段进行流水线化改造，如将每个上述四个阶段改造为：收集交易流水线→交易共识流水线→交易执行流水线→写块流水线。这样，每个流水线在完成上一区块的相应处理后，即可进行下一区块的处理流程，而不必等上一区块的生成流程全部完成。

这种情况下，联盟链内出现如节点添加、节点删除或节点信息更新等节点变更情况，变更后的节点可能不能马上对正在生成的区块起作用，而是延后起作用。因此，需要提供一种适用于变更后节点的可行的共识方案。

发明内容

本说明书实施例提供了一种共识方法、共识节点和流水线方式的区块链系统。

为解决上述技术问题，本说明书实施例是这样实现的：

第一方面，提出了一种共识方法，应用于流水线方式的区块链系统中，包括：

目标共识节点生成第一提议对应的第一区块，所述第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

所述目标共识节点对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且所述目标共识节点属于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则所述目标共识节点基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

第二方面，提出了一种流水线方式的区块链系统的共识节点，包括：

区块生成模块，生成第一提议对应的第一区块，所述第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

共识模块，对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

交易生效确定模块，在所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之差达到预设阈值时确定所述调用节点变更的合约的交易生效，基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

第三方面，提出了一种流水线方式的区块链系统的共识节点，包括：

处理器；以及

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：

生成第一提议对应的第一区块，所述第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，则基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

第四方面，提出了一种流水线方式的区块链系统，包括：第二方面或第三方面所述的共识节点。

本说明书实施例采用上述技术方案至少可以达到下述技术效果：

基于本说明书实施例的方案，流水线方式的区块链系统中的目标共识节点能够生成第一提议对应的第一区块，该第一提议包括调用节点变更的合约的交易；该目标共识节点再对第一提议之后的提议即第二提议进行共识操作；如果第二提议对应的第二区块与第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且目标共识节点属于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则目标共识节点可以基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作。本方案通过限制当前进行共识的提议的第二区块与写入调用节点变更的合约的交易的第一区块之间的区块号间隔，确定节点变更生效的时机，进而保证节点变更的有效性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本说明书的进一步理解，构成本说明书的一部分，本说明书的示意性实施例及其说明用于解释本说明书，并不构成对本说明书的不当限定。在附图中：

图1为现有技术提供的一种联盟链中区块的生成过程示意图；

图2为本说明书实施例提供的一种流水线式的区块生成方案的示意图；

图3为本说明书实施例提供的另一种流水线式的区块生成方案的示意图；

图4为本说明书一个实施例提供的一种区块链中的共识方法的实施流程示意图；

图5为本说明书一个实施例提供的区块链中的共识方法应用于一种实际场景中的流程的示意图；

图6为本说明书一个实施例提供的流水线方式的区块链系统的共识节点的结构示意图；

图7为本说明书一个实施例提供的一种电子设备的结构示意图；

图8为本说明书一个实施例提供的流水线方式的区块链系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本文件的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本说明书具体实施例及相应的附图对本说明书技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本文件一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都属于本文件保护的范围。

以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。

如背景技术中所述，区块链中的区块的生成过程通常包括如下四个操作：1、收集交易，2、交易共识，3、交易执行，4、写块。目前大多数联盟链中，在一轮对收集到的交易进行处理生成区块的过程中的一个时间点只能进行一种操作。图1为现有技术提供的一种区块链中的区块生成过程示意图，如图1所示即交易收集、交易共识、交易执行和生成区块中的一种操作。

为了解决图1这种情况导致的区块生成效率较低的问题，在无共识主节点的共识算法场景中，一种优化方案是将上述4个阶段进行流水线化改造，如将每个上述四个阶段改造为：收集交易流水线→交易共识流水线→交易执行流水线→写块流水线。这样，每个流水线在完成上一区块的相应处理后，即可进行下一区块的处理流程，而不必等上一区块生成流程全部完成。图2为本说明书实施例提供的一种流水线式的区块生成方案的示意图。在图2中为了简便，假设对每个提议的共识操作和其它操作的所耗费时间是一致的（实际当中往往是不一致的）。区块N为基于达到共识后的第N个提议写块生成的，区块N+1为基于达到共识后的第N+1个提议写块生成的，区块N+2为基于达到共识后的第N+2个提议写块生成的。

图2所示的区块N~区块N+2的生成过程如下：

（1）区块链中的共识节点通过收集交易流水线收集第N批交易，并将该第N批交易打包得到第N个提议。

（2）区块链中的共识节点通过收集交易流水线收集第N+1批交易，并将第N+1批交易打包得到第N+1个提议。同时，该共识节点通过交易共识流水线并行的对第N个提议进行共识操作。应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时，该共识节点的收集交易流水线收集并打包第N+1批交易，是在已经完成对第N批交易的收集工作之后。

（3）区块链中的共识节点通过收集交易流水线收集第N+2批交易，并将该第N+2批交易打包得到第N+2个提议。同时，该共识节点可通过交易共识流水线并行的对第N+1个提议进行共识操作。此外，该共识节点还可通过交易执行流水线并行的对第N个达成共识后的提议执行交易执行操作。应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易共识流水线对第N+1个提议进行共识操作，是在对第N个提议已完成共识操作之后；收集交易流水线对第N+2批交易的收集交易操作，是在对第N+1批交易已完成收集工作之后。

（4）区块链中的共识节点通过收集交易流水线收集第N+3批交易，并将该第N+3批交易打包得到第N+3个提议。同时，该共识节点还可通过交易共识流水线并行的对第N+2个提议进行共识操作。此外，该共识节点还可通过交易执行流水线并行的对第N+1个达成共识后的提议执行交易执行操作。另外，该共识节点还可通过写块流水线并行的对第N个提议执行后生成的区块数据写入持久化存储中。

应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易共识流水线对第N+2个提议进行共识操作，是在对第N+1个提议已完成共识操作之后；收集交易流水线对第N+3批交易的收集交易操作，是在对第N+2批交易已完成收集工作之后；交易执行流水线对第N+1个提议进行执行操作，是在对第N个提议已完成交易执行操作之后。

（5）区块链中的共识节点通过收集交易流水线收集第N+4批交易，并将该第N+4批交易打包得到第N+4个提议。同时，该共识节点通过交易共识流水线并行的对第N+3个提议进行共识操作。此外，该共识节点通过交易执行流水线并行的对第N+2个达成共识后的提议执行交易执行操作。另外，该共识节点通过写块流水线并行的对第N+1个提议执行后生成的区块数据写入持久化存储中。

应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易共识流水线对第N+3个提议进行共识操作，是在对第N+2个提议已完成共识操作之后；收集交易流水线对第N+4批交易的收集交易操作，是在对第N+3批交易已完成收集工作之后；交易执行流水线对第N+2个提议进行执行操作，是在对第N+1个提议已完成交易执行操作之后；写块流水线对第N+1个提议进行执行写块操作，是在对第N个提议已完成写块操作之后。

（6）区块链中的共识节点通过收集交易流水线收集第N+5批交易，并将该第N+5批交易打包得到第N+5个提议。同时，该共识节点通过交易共识流水线并行的对第N+4个提议进行共识操作。此外，该共识节点通过交易执行流水线并行的对第N+3个达成共识后的提议执行交易执行操作。另外，该共识节点通过写块流水线并行的对第N+2个提议执行后生成的区块数据写入持久化存储中。

应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易共识流水线对第N+4个提议进行共识操作，是在对第N+3个提议已完成共识操作之后；收集交易流水线对第N+5批交易的收集交易操作，是在对第N+4批交易已完成收集工作之后；交易执行流水线对第N+3个提议进行执行操作，是在对第N+2个提议已完成交易执行操作之后；写块流水线对第N+2个提议进行执行写块操作，是在对第N+1个提议已完成写块操作之后。

以此类推，依次生成区块N，区块N+1、区块N+2……等等。

在有共识主节点的共识算法场景中，由于不是所有的共识节点都会进行收集交易这一步骤，因此，可针对上述除收集交易外的3个阶段进行流水线化改造。如将每个上述三个阶段改造为：交易共识流水线→交易执行流水线→写块流水线。这样，每个流水线在完成上一区块的相应处理后，即可进行下一区块的处理流程，而不必等上一区块生成流程全部完成。图3为本说明书实施例提供的另一种流水线式的区块生成方案的示意图。在图3中为了简便，假设对每个提议的共识操作和其它操作的所耗费时间是一致的（实际当中往往是不一致的）。区块N为基于达到共识后的第N个提议写块生成的，区块N+1为基于达到共识后的第N+1个提议写块生成的，区块N+2为基于达到共识后的第N+2个提议写块生成的，区块N+3为基于达到共识后的第N+3个提议写块生成的。

图3所示的区块N~区块N+2的生成过程如下：

（1）区块链中的共识节点通过交易共识流水线对第N个提议进行共识操作。

（2）区块链中的共识节点通过交易共识流水线对第N+1个提议进行共识操作；同时，该节点通过交易执行流水线并行的对第N+个达成共识的提议执行交易执行操作。应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时，该共识节点的交易共识流水线对第N+1个提议进行共识操作，是在对第N个提议已完成共识操作之后。

（3）区块链中的共识节点通过交易共识流水线对第N+2个提议进行共识操作；同时，该共识节点通过交易执行流水线并行的对第N+1个达成共识的提议执行交易执行操作；同时，该共识节点通过写块流水线并行的对第N个提议执行后生成的区块数据写入持久化存储中。应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易共识流水线对第N+2个提议进行共识操作，是在对第N+1个提议已完成共识操作之后；交易执行流水线对第N+1个达成共识提议的交易执行操作，是在对第N个达成共识的提议已完成交易执行操作之后。

（4）区块链中的共识节点通过交易共识流水线对第N+3个提议进行共识操作；同时，该共识节点通过交易执行流水线并行的对第N+2个达成共识的提议执行交易执行操作；同时，该共识节点通过写块流水线并行的对第N+1个提议执行后生成的区块数据写入持久化存储中。应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易共识流水线对第N+3个提议进行共识操作，是在对第N+2个提议已完成共识操作之后；交易执行流水线对第N+2个达成共识提议的交易执行操作，是在对第N+1个达成共识的提议已完成交易执行操作之后；写块流水线对第N+1个交易执行操作后的提议的写块操作，是在对第N个交易执行操作后的提议已完成写块操作之后。

以此类推，依次生成区块N，区块N+1、区块N+2、……等等。

应理解，上述图2和图3所示的实施例中，对每个提议的每个操作的时间段一致的情况往往是一种理想的情况。

然而在图2或图3这种流水线式生成区块的方案中，正在进行区块写入的区块对应的区块号会落后于正在进行共识的区块对应的区块号。前面提到，图2和图3中假设对每个提议的共识操作和其它操作的所耗费时间是一致的，而实际当中往往是不一致的。而若在此过程中，联盟链内出现如节点添加、节点删除或节点信息更新等节点变更情况。一般在写块完成后节点变更生效，但当前各个正在进行中的流水线操作仍是按照原有的节点情况执行，不应变更。

此外，采用旧的共识节点情况执行的上一流水线操作，在下一流水线中应当采用相同的共识节点，而不是采用变更后的共识节点。也就是说，发生变更后的共识节点不能也不应立即对正在生成的区块起作用，例如不同共识节点生成区块的速度不同的情况，因此共识节点变更应当延后一段时间起作用。同时，作为区块链网络作为分布式数据库，需要保持在各个共识节点存储相同的区块链账本。不同共识节点需要从相同的区块开始启用相同的变更后的节点配置，否则可能会导致不同共识节点上的账本不一致。

具体地，本说明书一个或多个实施例提供的一种共识方法的实现流程示意图如图4所示，该方法应用于流水线方式的区块链系统中，包括：

步骤410，目标共识节点生成第一提议对应的第一区块，第一提议中包括调用节点变更的合约的交易。

区块链中的联盟治理账号一般具备维护节点变更的权限。区块链的区块链平台代码启动之后，当需要进行节点变更时，可以由区块链的治理账号提交调用节点变更合约的交易。该调用节点变更的合约的交易中，可以调用部署的节点变更的合约，在区块链中进行共识节点的添加、删除、信息更新等操作。通过发起调用节点变更的合约的交易，可以将节点变更的事件在区块链中存证，并且可以使得各共识节点在相同的区块上执行交易并生效，即各个共识节点以相同的步调生效对节点的变更。发起调用节点变更的合约的交易，节点变更的相关信息可以包含在交易的参数中。一般地，区块链中的联盟治理账号可以是具有管理权限的账号。

可选地，节点变更的合约由具备区块链系统中的联盟治理账号的管理用户部署在区块链系统中，用于驱动区块链系统中的共识节点基于调用节点变更的合约的交易执行节点变更生效的操作。

可选地，调用节点变更的合约的交易中包含区块链系统中的至少一个共识节点的变更信息。

其中，区块链系统中至少一个共识节点的变更信息包括下述至少一种：

删除区块链系统中的至少一个共识节点；

将区块链系统中的至少一个共识节点变更为非共识节点；

更新区块链系统中的至少一个共识节点的信息；

将区块链系统中至少一个非共识节点变更为共识节点到区块链系统中；

将区块链系统外的至少一个共识节点作为共识节点添加到区块链系统中。

其中，更新区块链中的至少一个共识节点的信息，具体可以更改原先的共识主节点的角色，比如可以将之前的共识主节点更改为共识备份节点，并重新从共识备份节点中推选中一个节点作为共识主节点。或者，也可以对区块链中的至少一个共识节点中的IP地址、公私钥对等配置信息进行更新。

需要说明的是，本说明书实施例中的共识算法可包括Raft、实用拜占庭容错算法（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）、BFT-SMaRt（中文名称：基于拜占庭容错的状态机复制方案的性能改善）和HoneyBadgerBFT（中文名称：蜜罐拜占庭容错算法）中的至少一种。其中，Raft、PBFT和BFT-SMaRt为有共识主节点的共识算法，其对应的流水线方式的区块链系统的区块生成流程如图3所示。HoneyBadgerBFT为无共识主节点的共识算法，其对应的流水线方式的区块链系统的区块生成流程如图2所示。

以共识算法为PBFT为例，区块链系统中的共识主节点在联盟链中发起针对第一提议的共识，具体可以将第一提议发送给区块链中的多个共识备份节点。接收到第一提议的共识备份节点对第一提议进行共识操作，若共识主节点或共识备份节点接收到不少于2f+1个节点对第一提议的有效投票，则该共识主节点和共识备份节点则成功在区块链系统中达成对第一提议的共识操作，其中f为联盟链中允许的异常共识节点的最大数量。

应理解，在一次共识操作过程中，区块链中的共识节点接收到不少于2f+1个共识节点对第一提议的有效投票，便成功对第一提议达成共识，而2f+1个共识节点通常并不是联盟链中的所有共识节点。区块链中还可能会存在对第一提议未达成共识的共识节点。为了将包含有节点变更信息的节点变更交易同步到这些对第一提议未达成共识的共识节点中，本说明书实施例在共识节点生成第一提议对应的第一区块之后，提供的方法还包括：

目标共识节点接收来自区块链系统中对第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，该区块同步请求为对第一提议未达成共识的共识节点确定第一区块合法时发送的；

目标共识节点响应于对第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，将第一区块中记录的信息发送至对第一提议未达成共识的共识节点，以使得对第一提议未达成共识的共识节点基于第一区块中记录的信息，生成新的区块。

其中，确定第一区块是否合法可依据第一区块对应的共识证明来验证。该第一区块对应的共识证明中可包含参与对第一区块共识操作的共识节点的列表。

具体地，区块链系统中对第一提议未达成共识的共识节点可从共识节点复制第一区块作为本节点的新增区块。

步骤420，目标共识节点对第二提议进行共识操作，第二提议为第一提议之后的提议。

其中，第二提议和第一提议之间可间隔多个提议，也就是说第二提议和第一提议不一定是连续的两个提议。

以图2所示的无共识主节点的共识算法场景中流水线式的区块生成流程为例，即，区块链系统的共识节点中不包括共识主节点，目标共识节点对第二提议进行共识操作，包括：

目标共识节点对第二提议的上一个提议进行交易执行，同时进行交易收集得到第二提议的下一个提议时，并行对第二提议进行共识操作。

应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易执行流水线对第二提议的上一个提议进行交易执行，是在对与第二提议之间间隔一个提议的之前的一个提议完成交易执行之后。收集交易流水线对第二提议的下一批交易的收集交易操作得到第二提议的下一个提议，是在对打包得到第二提议的第二批交易已完成收集工作之后。交易共识流水线对第二提议进行共识操作，是在对第二提议的上一个提议已完成共识操作之后。

具体的流水线式的区块生成流程可详见图2。

以图3所示的有共识主节点的共识算法场景中流水线式的区块生成流程为例，即区块链系统的共识节点中包括共识主节点，目标共识节点对第二提议进行共识操作，包括：

目标共识节点对第二提议的上一个提议进行交易执行时，并行对第二提议进行共识操作。

应理解，为避免共识节点中进行同一操作的资源发生冲突，此时共识节点的交易执行流水线对第二提议的上一个提议进行交易执行，是在对与第二提议之间间隔一个提议的之前的一个提议完成交易执行之后。交易共识流水线对第二提议进行共识操作，是在对第二提议的上一个提议已完成共识操作之后。

具体的流水线式的区块生成流程可详见图3。

可选地，目标共识节点对第二提议进行共识操作之后，本说明书实施例提供的方法还包括：

如果第二提议达成共识，且第二区块与第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号之差不小于预设阈值，则目标共识节点暂停对第二提议之后的提议的共识操作；

目标共识节点对第二提议达成共识时且未进行交易执行的提议进行交易执行和写块操作；或者

目标共识节点对第二提议达成共识时未写块的提议进行写块操作。

应理解，为了保证节点变更的有效性，调用节点变更的合约的交易的生效时间要在包含调用节点变更的合约的交易的区块完成区块写入操作之后。因此，第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号应大于或等于第一区块的区块号。

应理解，在第二提议达成共识而未被写块即持久化存储时，第二提议对应的数据则会被缓存在内存中。如果第二区块与第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号之差不小于预设阈值时，则会导致第二提议至第二提议在达成共识时已生成的上一个区块之前的提议之间的所有提议都缓存在内存中，这就使得内存中缓存的数据较多。

本说明书实施例为了减少内存中缓存的数据，可以在第二区块与第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号之差不小于预设阈值时，暂停对第二提议之后的提议的共识操作。再由目标共识节点对第二提议达成共识时且未进行交易执行的提议进行交易执行和写块操作；或者对第二提议达成共识时未写块的提议进行写块操作。

步骤430，如果第二提议对应的第二区块与第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且目标共识节点属于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则目标共识节点则基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作。

应理解，当目标共识节点属于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点时，目标共识节点基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作的过程可包括：在对第二提议之后的提议进行共识之后向基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点发送确认消息；以及接收基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点发送的确认消息；并根据基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点的数量，确定调用节点变更的合约的交易生效后的区块链系统中允许的异常共识节点最大数量。

其中，预设阈值为第二区块与第二提议在达成共识时已生成的上一个区块之间允许间隔的区块的最大个数。

应理解，如果第二区块的区块号与第一区块的区块号之差大于预设阈值，则表明节点变更信息已生效。此时，区块链系统中不属于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点则停止对第二提议之后的提议进行共识操作，并由调用节点变更的合约的交易之后的共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作。那么，如果第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且目标共识节点不属于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则目标共识节点停止对第二提议之后的提议进行共识操作。

假设调用节点变更的合约的交易包含在区块链中增加一个共识节点，则由调用节点变更的合约的交易生效之后的共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作。具体则是由原先参与共识的节点和增加的这个共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作。

图5是本发明实施例提供的区块链中的共识方法在一种实际场景应用中的流程示意图。下面以图5为例，对本说明书实施例提供的方法进行详细介绍。在图5中，该区块链中除包含共识节点外还包括具备节点变更权限的联盟治理方。该联盟治理方具备区块链系统中的联盟治理账号，可具备如下一种或权限：在该区块链中添加一个或多个共识节点、在该区块链中删除某个共识节点，或者在该区块链中更改已有共识节点的节点类型，等等。如图5所示，该区块链中的共识方法的流程包括：

S51，联盟治理方在区块链中提交调用节点变更的合约的交易。

该调用节点变更的合约的交易中包含区块链中一个或多个共识节点的节点变更信息，比如需要增加一个或多个共识节点、删除某一个或某几个共识节点和/或更改一个或多个共识节点的信息；

S52，共识主节点从交易池中捞取调用节点变更的合约的交易。

共识主节点将调用节点变更的合约的交易打包为待共识提议，并在区块链中广播，使得区块链中的共识节点对包含有调用节点变更的合约的交易的待共识提议进行共识操作；

S53，共识节点对待共识提议进行共识操作。

S54，在待共识提议通过共识之后，共识节点对待共识提议中的交易进行交易执行和写块操作，以生成第一区块Bn。

S55，对待共识提议未能成功共识的共识节点从通过对待共识提议共识的共识节点处同步第一区块。

S56，共识节点继续对待共识提议之后的提议进行共识操作。

S57，确定当前完成共识的提议对应的区块号Bi和当前完成写块的区块号Bw。

S58，确定Bi-Bw是否小于预设阈值。

S59，暂停对Bi之后的提议的共识操作，并对Bi对应的提议达成共识时未生成区块的提议进行交易执行和写块操作。

若确定值(Bi–Bw)不小于预设阈值，则表明Bi对应的提议至Bw对应的提议之间（包括Bi，不包括Bw对应的提议）的所有提议都缓存在内存中，这就使得内存中缓存的数据较多。为了减少内存中缓存的数据，可以在值(Bi –Bw)不小于预设阈值时，暂停对Bi之后的提议的共识操作，并对Bi对应的提议达成共识时未生成区块的提议进行交易执行和写块操作。

S510，确定Bi-Bn是否等于预设阈值。

若确定Bi-Bn小于预设阈值，则继续等待，即继续由调用节点变更的合约的交易生效之前的共识节点执行对Bi之后的提议的共识操作。

S511，节点变更生效，变更后的节点进行第四提议的共识操作。

若确定Bi-Bn等于预设阈值，则表明调用节点变更的合约的交易生效。此时，可调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对Bi之后的提议（即第四提议以及第四提议之后的提议）进行共识操作。

基于本说明书实施例的方案，流水线方式的区块链系统中的目标共识节点能够生成第一提议对应的第一区块，该第一提议包括调用节点变更的合约的交易；该目标共识节点再对第一提议之后的提议即第二提议进行共识操作；如果第二提议对应的第二区块与第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且目标共识节点属于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则目标共识节点可以基于调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对第二提议之后的提议进行共识操作。

本方案通过限制当前进行共识的提议的第二区块与写入调用节点变更的合约的交易的第一区块之间的区块号间隔，确定节点变更生效的时机，进而保证节点变更的有效性。

图6是本说明书实施例提供的流水线方式的区块链系统的共识节点600的结构示意图。请参考图6，在一种软件实施方式中，流水线方式的区块链系统的共识节点600可包括：

区块生成模块601，生成第一提议对应的第一区块，第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

共识模块602，对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

交易生效确定模块603，在所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之差达到预设阈值时确定所述调用节点变更的合约的交易生效，基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

可选地，所述共识模块602，对第二提议进行共识操作之后，所述共识节点还包括：

共识暂停模块，如果所述第二提议达成共识，且所述第二区块与所述第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号之差不小于所述预设阈值，则所述共识节点暂停对所述第二提议之后的提议的共识操作；

交易执行和写块模块，对所述第二提议达成共识时且未进行交易执行的提议进行交易执行和写块操作；或者

写块模块，对所述第二提议已交易执行完毕且未写块的提议进行写块操作。

可选地，所述预设阈值为所述第二区块与所述第二提议在达成共识时已生成的上一个区块之间允许间隔的区块的最大个数。

可选地，所述区块链系统的共识节点中包括共识主节点，所述共识模块602，用于：

对所述第二提议的上一个提议进行交易执行时，并行对所述第二提议进行共识操作。

可选地，所述区块链系统的共识节点中不包括共识主节点，所述共识模块602，用于：

对所述第二提议的上一个提议进行交易执行，同时进行交易收集得到所述第二提议的下一个提议时，并行对所述第二提议进行共识操作。

可选地，在所述区块生成模块601生成第一提议对应的第一区块之后，所述共识节点还包括：

接收模块，用于接收来自所述区块链系统中对所述第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，所述区块同步请求为对所述第一提议未达成共识的共识节点确定所述第一区块合法时发送的；

发送模块，用于响应于对所述第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，将所述第一区块中记录的信息发送至对所述第一提议未达成共识的共识节点，以使得对所述第一提议未达成共识的共识节点基于所述第一区块中记录的信息，生成新的区块。

可选地，所述调用节点变更的合约的交易中包含所述区块链系统中的至少一个共识节点的变更信息。

可选地，所述区块链系统中至少一个共识节点的变更信息包括下述至少一种：

删除所述区块链系统中的至少一个共识节点；

将所述区块链系统中的至少一个共识节点变更为非共识节点；

更新所述区块链系统中的至少一个共识节点的信息；

将所述区块链系统中至少一个非共识节点变更为共识节点到所述区块链系统中；

将所述区块链系统外的至少一个节点作为共识节点添加到所述区块链系统中。

流水线方式的区块链系统的共识节点600能够实现图4~图5的方法实施例的方法，具体可参考图4~图5所示实施例的共识方法，不再赘述。

图7是本说明书的一个实施例提供的电子设备的结构示意图。请参考图7，在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器（non-volatile memory），例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构）总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构）总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图7中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。

可选地，处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成区块链中的共识装置，该共识装置可以作为图6所示的共识节点或者共识节点中的部件。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体用于执行以下操作：

生成第一提议对应的第一区块，第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，则基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

上述如本说明书图4所示实施例揭示的共识方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（Central Processing Unit，CPU）、网络处理器（Network Processor，NP）等；还可以是数字信号处理器（Digital Signal Processor，DSP）、专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，ASIC）、现场可编程门阵列（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。可以实现或者执行本说明书一个或多个实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。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。结合本说明书一个或多个实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

该电子设备还可执行图4的共识方法，本说明书在此不再赘述。

当然，除了软件实现方式之外，本说明书的电子设备并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

此外，本说明书实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令。

可选地，上述指令当被包括多个应用程序的便携式电子设备执行时，能够使该便携式电子设备执行图4所示实施例的方法，并具体用于执行以下方法：

生成第一提议对应的第一区块，第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，则基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

图8是本说明书实施例提供的流水线方式的区块链系统800的结构示意图。请参考图8，在一种软件实施方式中，流水线方式的区块链系统800可包括共识节点801，其中：

所述共识节点801生成第一提议对应的第一区块，第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

所述共识节点801，对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

所述共识节点801在所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之差达到预设阈值时确定所述调用节点变更的合约的交易生效，基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

可选地，在一种实施方式中，所述共识节点801，对第二提议进行共识操作之后，还用于：

如果所述第二提议达成共识，且所述第二区块与所述第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号之差不小于所述预设阈值，则暂停对所述第二提议之后的提议的共识操作；

对所述第二提议达成共识时且未进行交易执行的提议进行交易执行和写块操作；或者

对所述第二提议已交易执行完毕且未写块的提议进行写块操作。

可选地，在一种实施方式中，所述预设阈值为所述第二区块与所述第二提议在达成共识时已生成的上一个区块之间允许间隔的区块的最大个数。

可选地，在一种实施方式中，所述区块链系统的共识节点中包括共识主节点，所述共识节点801，用于：

对所述第二提议的上一个提议进行交易执行时，并行对所述第二提议进行共识操作。

可选地，在一种实施方式中，所述区块链系统的共识节点中不包括共识主节点，所述共识节点801，用于：

对所述第二提议的上一个提议进行交易执行，同时进行交易收集得到所述第二提议的下一个提议时，并行对所述第二提议进行共识操作。

可选地，在一种实施方式中，所述共识节点801生成第一提议对应的第一区块之后，所述共识节点801还用于：

接收来自所述区块链系统中对所述第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，所述区块同步请求为对所述第一提议未达成共识的共识节点确定所述第一区块合法时发送的；

响应于对所述第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，将所述第一区块中记录的信息发送至对所述第一提议未达成共识的共识节点，以使得对所述第一提议未达成共识的共识节点基于所述第一区块中记录的信息，生成新的区块。

可选地，在一种实施方式中，所述调用节点变更的合约的交易中包含所述区块链系统中的至少一个共识节点的变更信息。

可选地，在一种实施方式中，所述区块链系统中至少一个共识节点的变更信息包括下述至少一种：

删除所述区块链系统中的至少一个共识节点；

将所述区块链系统中的至少一个共识节点变更为非共识节点；

更新所述区块链系统中的至少一个共识节点的信息；

将所述区块链系统中至少一个非共识节点变更为共识节点到所述区块链系统中；

将所述区块链系统外的至少一个节点作为共识节点添加到所述区块链系统中。

流水线方式的区块链系统800能够实现图4~图5的方法实施例的方法，具体可参考图4~图5所示实施例的共识方法，不再赘述。

总之，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书一个或多个实施例的保护范围之内。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

Claims (12)

1.一种共识方法，应用于流水线方式的区块链系统中，所述方法包括：

目标共识节点生成第一提议对应的第一区块，所述第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

所述目标共识节点对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，且所述目标共识节点属于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则所述目标共识节点基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

2.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到所述预设阈值，且所述目标共识节点不属于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点，则所述目标共识节点停止对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

3.如权利要求1所述的方法，所述目标共识节点对第二提议进行共识操作之后，所述方法还包括：

如果所述第二提议达成共识，且所述第二区块与所述第二提议在达成共识时已生成的上一个区块的区块号之差不小于所述预设阈值，则所述目标共识节点暂停对所述第二提议之后的提议的共识操作；

所述目标共识节点对所述第二提议达成共识时且未进行交易执行的提议进行交易执行和写块操作；或者

所述目标共识节点对所述第二提议已交易执行完毕且未写块的提议进行写块操作。

4.如权利要求3所述的方法，所述预设阈值为所述第二区块与所述第二提议在达成共识时已生成的上一个区块之间允许间隔的区块的最大个数。

5.如权利要求1所述的方法，所述区块链系统的共识节点中包括共识主节点，

所述目标共识节点对第二提议进行共识操作，包括：所述目标共识节点对所述第二提议的上一个提议进行交易执行时，并行对所述第二提议进行共识操作。

6.如权利要求1所述的方法，所述区块链系统的共识节点中不包括共识主节点，

所述目标共识节点对第二提议进行共识操作，包括：

所述目标共识节点对所述第二提议的上一个提议进行交易执行，同时进行交易收集得到所述第二提议的下一个提议时，并行对所述第二提议进行共识操作。

7.如权利要求1所述的方法，在所述目标共识节点生成第一提议对应的第一区块之后，所述方法还包括：

所述目标共识节点接收来自所述区块链系统中对所述第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，所述区块同步请求为对所述第一提议未达成共识的共识节点确定所述第一区块合法时发送的；

所述目标共识节点响应于对所述第一提议未达成共识的共识节点的区块同步请求，将所述第一区块中记录的信息发送至对所述第一提议未达成共识的共识节点，以使得对所述第一提议未达成共识的共识节点基于所述第一区块中记录的信息，生成新的区块。

8.如权利要求1~7中任一所述的方法，所述调用节点变更的合约的交易中包含所述区块链系统中的至少一个共识节点的变更信息。

9.如权利要求8所述的方法，所述区块链系统中至少一个共识节点的变更信息包括下述至少一种：

删除所述区块链系统中的至少一个共识节点；

将所述区块链系统中的至少一个共识节点变更为非共识节点；

更新所述区块链系统中的至少一个共识节点的信息；

将所述区块链系统中至少一个非共识节点变更为共识节点到所述区块链系统中；

将所述区块链系统外的至少一个节点作为共识节点添加到所述区块链系统中。

10.一种流水线方式的区块链系统的共识节点，包括：

区块生成模块，生成第一提议对应的第一区块，所述第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

共识模块，对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

交易生效确定模块，在所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之差达到预设阈值时确定所述调用节点变更的合约的交易生效，基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

11.一种流水线方式的区块链系统的共识节点，包括：

处理器；以及

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行以下操作：

生成第一提议对应的第一区块，所述第一提议中包括调用节点变更的合约的交易；

对第二提议进行共识操作，所述第二提议为所述第一提议之后的提议；

如果所述第二提议对应的第二区块与所述第一区块之间的区块号之差达到预设阈值，则基于所述调用节点变更的合约的交易生效后的共识节点对所述第二提议之后的提议进行共识操作。

12.一种流水线方式的区块链系统，包括：如权利要求10或11所述的共识节点。

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