CN112953733B - 一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法，属于区块链技术与数据治理技术领域。本发明改进的区块链共识机制基于PBFT共识机制，具体是随机将所有节点分为若干组，根据信任度来选择通信节点、共识节点，每一组从信任度在前10%的共识节点中随机选择一个通信节点，剩余为共识节点。共识过程分为请求阶段、预准备阶段、准备阶段、提交阶段、答复阶段，共识过程中的产生的消息会全部写入本地日志中，所有节点都可以查看本地日志，防止通信节点篡改投票信息，以此确保区块链去中心化的特性。本发明所述方法可以极大地提高节点的积极性、识别可信节点、极大地降低消息复杂度，减少通信资源消耗，提高系统的安全性和效率。

Description

一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法
技术领域
本发明涉及一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法，属于区块链技术与数据治理技术领域。
背景技术
大数据时代，数据源源不断产生并自主汇聚至多方数据收集者，数据已经成为企业间竞争的关键和影响国家竞争力的重要因素，由此数据治理成为企业治理和国家治理的重点领域和重要方式。区块链本质上是一种去中心化的分布式数据库，在增加大数据价值实现过程的透明性方面具有天然的优势，为解决当前数据治理的关键问题提供了可行性。共识机制是区块链系统达成一致的协议，现在联盟链的常用共识机制是PBFT即实用拜占庭容错算法，普通PBFT算法在共识过程中，所有节点参与，导致通信资源消耗高，无法识别可信节点。
综上所述，急需提供一种技术方案，在保证识别可信节点的基础上，降低共识过程中通信资源的消耗，且保证生成区块都是正确的。
发明内容
本发明提供了一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法，以用于解决节点参与共识过程积极性不高、无法判断可信节点、共识过程通信资源占用高的现象，该方法提高节点的积极性、识别可信节点、降低消息复杂度，减少通信资源消耗，提高系统的安全性和效率。
本发明的技术方案是：一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法，所述方法的具体步骤如下：
共识方法的角色包括：共识节点、通信节点；
所述通信节点主要负责共识节点之间的通信，接收到客户端请求消息后将预准备消息广播给共识节点，接收并统计共识节点的准备消息，然后向所有共识节点广播提交消息。
所述共识节点负责接收通信节点广播的预准备消息，并将准备消息发送给通信节点，接收提交消息，然后将答复消息发送给客户端。
所述方法的具体步骤如下：
Step1.随机将所有节点分为若干组，每组有3f+1个节点。
Step2.选择通信节点：每一组从信任度在前10%的节点中随机选择一个。
Step3.选择共识节点：每一组的剩余节点为共识节点。
Step4.请求阶段：客户端发起请求，将请求消息发送给所有节点，请求消息写入到本地日志中。
Step5.预准备阶段：每组通信节点接收到客户端发起的请求，进入预准备阶段，同时对请求消息格式进行检查，若不符合，则直接丢弃；若符合，则向本组共识节点广播预准备消息，此消息须写入到本地日志。
Step6.准备阶段：每组共识节点对预准备消息格式进行检查，若通过，则向本组通信节点广播准备消息，并将预准备消息和准备消息写入到本地日志。
Step7.提交阶段：通信节点将收到的准备消息都写入日志，并统计收到的准备消息，如果统计结果显示一个节点收到2f+1个来自不同节点且验证正确的准备消息，通信节点向本组共识节点广播提交消息。
Step8.答复阶段：每组共识节点接收到法定数量的提交消息后执行请求操作，并向客户端发送答复消息。客户端若收到f+1个不同共识节点的正确答复时，则认为请求得到执行。
Step9.信任度更新：信任度因子包括节点活跃度、节点共识完成率，在一轮共识中，若节点信任度因子高，则提升该节点的信任度；若节点信任度因子低，则降低该节点的信任度。
进一步地，信任度越高说明节点的可信性越高，为了防止通信节点恶化，不设置固定通信节点，而在每一组信任度为前10%的节点中随机选择一个，剩余节点为共识节点。
进一步地，通信节点负责共识节点之间的消息传递，通信节点将预准备消息发送给共识节点，共识节点收到预准备消息后将准备消息发送给通信节点，即将投票信息发送给通信节点，通信节点接收准备消息，并对投票信息进行统计，然后将提交消息即投票结果广播给共识节点。
进一步地，共识过程中的所有消息会写入到本地日志中，本地日志相当于一个记账本，所有节点都可以查看、核对信息。
进一步地，对所有节点进行分组，可大幅度降低共识过程中的消息复杂度。
进一步地，通信节点只占所有节点的10%，可降低在共识过程中广播产生的通信资源消耗。
本发明的有益效果是：
（1）本发明改进的区块链共识机制基于PBFT共识机制，将所有节点进行分组，极大地降低了消息复杂度，设立通信节点，专门负责共识节点消息的传递，降低了通信资源消耗，以及加入了信任度评价机制，通过信任度因子对节点的信任度进行更新，可以识别可信节点。
（2）本发明与现有技术相比，主要解决了节点参与共识过程积极性不高、无法判断可信节点、共识过程通信资源占用高的现象，极大地提高节点的积极性、识别可信节点、极大地降低消息复杂度，减少通信资源消耗，提高系统的安全性和效率。
附图说明
图1是本发明总流程图；
图2是本发明与PBFT共识方法消息传递对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
请结合参阅图1和图2，其中，图1为本发明总流程图；图2是本发明中与PBFT共识方法消息传递对比图。
实施例1
一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法，所述共识方法的角色包括：共识节点、通信节点；所述通信节点主要负责共识节点之间的通信，接收到客户端请求消息后将预准备消息广播给共识节点，接收并统计共识节点的准备消息，然后向所有共识节点广播提交消息。共识节点负责接收通信节点广播的预准备消息，并将准备消息发送给通信节点，接收提交消息，然后将答复消息发送给客户端。所述共识方法的共识过程如下：
Step1.随机将所有节点分为若干组，每组有3f+1个节点。
Step2.选择通信节点：每一组从信任度在前10%的节点中随机选择一个。
Step3.选择共识节点：每一组的剩余节点为共识节点。
Step4.请求阶段：客户端发起请求，将请求消息发送给所有节点，请求消息写入到本地日志中。
Step5.预准备阶段：每组通信节点接收到客户端发起的请求，进入预准备阶段，同时对请求消息格式进行检查，若不符合，则直接丢弃；若符合，则向本组共识节点广播预准备消息，此消息须写入到本地日志。
Step6.准备阶段：每组共识节点对预准备消息进行检查，若通过，则向本组通信节点广播准备消息，并将预准备消息和准备消息写入到本地日志。
Step7.提交阶段：通信节点将收到的准备消息都写入日志，并统计收到的准备消息，如果统计结果显示一个节点收到2f+1个来自不同节点且验证正确的准备消息，通信节点向本组共识节点广播提交消息。
Step8.答复阶段：每组共识节点接收到法定数量的提交消息后执行请求操作，并向客户端发送答复消息；客户端若收到f+1个不同共识节点的正确答复时，则认为请求得到执行。
Step9.信任度更新：信任度因子包括节点活跃度、节点共识完成率，在一轮共识中，若节点信任度因子高，则提升该节点的信任度；若节点信任度因子低，则降低该节点的信任度。
本发明是一个使用Java语言编写的平台，将平台启动后，运行中产生的各项数据会记录到数据库中，并且自动保持数据同步，经过上述共识步骤后生成区块，存储区块，接着开始新一轮共识。
图2是本发明与PBFT共识方法消息传递对比图，由图可以看出本发明确实降低了共识过程的消息复杂度，从而减少了通信资源消耗，提高了系统的效率。
综上所述，本发明改进的区块链共识机制基于PBFT共识机制，将所有节点进行分组，可极大地降低消息复杂度，设立通信节点，专门负责共识节点消息的传递，降低了通信资源消耗，以及加入了信任度评价机制，通过信任度因子对节点的信任度进行更新，可以识别可信节点。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (1)

1.一种数据治理的区块链通信资源整合共识方法，其特征在于，所述共识方法的角色包括：共识节点、通信节点，所述共识方法的共识过程如下：
Step1：随机将所有节点分为若干组，每组有3f+1个节点；
Step2：选择通信节点：每一组从信任度在前10%的节点中随机选择一个；
Step3：选择共识节点：每一组的剩余节点为共识节点；
Step4：请求阶段：客户端发起请求，将请求消息发送给所有节点，请求消息写入到本地日志中；
Step5：预准备阶段：每组通信节点接收到客户端发起的请求，进入预准备阶段，同时对请求消息格式进行检查，若不符合格式要求，则直接丢弃；若符合格式要求，则向本组共识节点广播预准备消息，此消息须写入到本地日志；
Step6：准备阶段：每组共识节点对预准备消息格式进行检查，若符合格式要求，则向本组通信节点广播准备消息，并将预准备消息和准备消息写入到本地日志；
Step7：提交阶段：通信节点将收到的准备消息都写入日志，并统计收到的准备消息，如果统计结果显示一个节点收到2f+1个来自不同节点且验证正确的准备消息，通信节点向本组共识节点广播提交消息；
Step8：答复阶段：每组共识节点接收到法定数量的提交消息后执行请求操作，并向客户端发送答复消息；客户端若收到f+1个不同共识节点的正确答复时，则认为请求得到执行；
Step9：信任度更新：信任度因子包括节点活跃度、节点共识完成率，在一轮共识中，若节点信任度因子高于50%，则提升该节点的信任度；若节点信任度因子低于50%，则降低该节点的信任度；
所述本地日志相当于一个记账本，所有节点都可以查看、核对信息，共识过程中的所有消息会写入到本地日志中。
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