CN115086325A - 区块链节点分组方法和区块链节点 - Google Patents

Abstract

一种区块链系统中的节点分组方法和区块链节点，所述方法由第一节点执行，第一节点当前为第一簇的中心节点，所述方法包括：在确定所述第一簇中包括的节点发生变化时，根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链中其他节点之间的访问时延信息，重新确定所述第一簇的中心节点；在重新确定的所述第一簇的中心节点为第二节点时，将所述重新确定的所述第一簇的中心节点信息发送给所述区块链中的其他节点，以用于对区块链中的节点进行分组。

Description

区块链节点分组方法和区块链节点

技术领域

本说明书实施例属于区块链技术领域，尤其涉及一种区块链节点分组方法和区块链节点。

背景技术

区块链(Blockchain)是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链系统中按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。由于区块链具有去中心化、信息不可篡改、自治性等特性，区块链也受到人们越来越多的重视和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区块链节点分组方法，以提高区块链中的数据分发的效率。

本说明书第一方面提供一种区块链节点分组方法，由第一节点执行，所述第一节点当前为第一簇的中心节点，所述方法包括：

在确定所述第一簇中包括的节点发生变化时，根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链中其他节点之间的访问时延信息，重新确定所述第一簇的中心节点；

在重新确定的所述第一簇的中心节点为第二节点时，将所述重新确定的所述第一簇的中心节点信息发送给所述区块链中的其他节点，以用于对区块链中的节点进行分组。

本说明书第二方面提供一种区块链中的第一节点，所述第一节点当前为第一簇的中心节点，所述第一节点包括：

确定单元，用于在确定所述第一簇中包括的节点发生变化时，根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链中其他节点之间的访问时延信息，重新确定所述第一簇的中心节点；

发送单元，用于在重新确定的所述第一簇的中心节点为第二节点时，将所述重新确定的所述第一簇的中心节点信息发送给所述区块链中的其他节点，以用于对区块链中的节点进行分组。

本说明书第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行第一方面所述的方法。

本说明书第四方面提供一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现第一方面所述的方法。

在本说明书实施例提供的方案中，通过由区块链中的多个节点并行地基于节点间的访问时延信息对区块链节点进行分组，减少数据广播时节点间的连接数，降低系统复杂度，同时实现节点间的低延时的数据传输。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，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，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例中的区块链系统架构图；

图2为PBFT共识算法中的共识过程示意图；

图3为本说明书实施例中的一种节点分组方法的流程图；

图4为本说明书实施例中各个节点共同进行聚类的过程示意图；

图5为本说明书实施例提供的一种区块链中的第一节点的架构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，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作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本说明书保护的范围。

图1示出了一实施例中的区块链系统架构图。在图1所示的区块链架构图中，区块链100中包括N个节点，图1中示意示出节点1-节点8。节点之间的连线示意性的表示P2P(Peer to Peer，点对点)连接，所述连接例如可以为TCP连接等，用于在节点之间传输数据。这些节点上可存储全量的账本，即存储全部区块和全部账户的状态。其中，区块链中的每个节点可通过执行相同的交易而产生区块链中的相同的状态，区块链中的每个节点可存储相同的状态数据库。

区块链领域中的交易可以指在区块链中执行并记录在区块链中的任务单元。交易中通常包括发送字段(From)、接收字段(To)和数据字段(Data)。其中，在交易为转账交易的情况中，From字段表示发起该交易(即发起对另一个账户的转账任务)的账户地址，To字段表示接收该交易(即接收转账)的账户地址，Data字段中包括转账金额。在交易调用区块链中的智能合约的情况中，From字段表示发起该交易的账户地址，To字段表示交易所调用的合约的账户地址，Data字段中包括调用合约中的函数名、及对该函数的传入参数等数据，以用于在交易执行时从区块链中获取该函数的代码并执行该函数的代码。

区块链中可提供智能合约的功能。区块链上的智能合约是在区块链系统上可以被交易触发执行的合约。智能合约可以通过代码的形式定义。在区块链中调用智能合约，是发起一笔指向智能合约地址的交易，使得区块链中每个节点分布式地运行智能合约代码。需要说明的是，除了可以由用户创建智能合约，也可以在创世块中由系统设置智能合约。这类合约一般称为创世合约。一般的，创世合约中可以设置一些区块链的数据结构、参数、属性和方法。此外，具有系统管理员权限的账户可以创建系统级的合约，或者修改系统级的合约(简称为系统合约)。其中，所述系统合约可用于在区块链中增加不同业务的数据的数据结构。

在部署合约的场景中，例如，Bob将一个包含创建智能合约信息(即部署合约)的交易发送到如图1所示的区块链中，该交易的data字段包括待创建的合约的代码(如字节码或者机器码)，交易的to字段为空，以表示该交易用于部署合约。节点间通过共识机制达成一致后，确定合约的合约地址“0x6f8ae93…”，各个节点在状态数据库中添加与该智能合约的合约地址对应的合约账户，分配与该合约账户对应的状态存储，并将合约代码保存在该合约的状态存储中，从而合约创建成功。

在调用合约的场景中，例如，Bob将一个用于调用智能合约的交易发送到如图1所示的区块链中，该交易的from字段是交易发起方(即Bob)的账户的地址，to字段中的“0x6f8ae93…”代表了被调用的智能合约的地址，交易的data字段包括调用智能合约的方法和参数。在区块链中对该交易进行共识之后，区块链中的各个节点可分别执行该交易，从而分别执行该合约，基于该合约的执行更新状态数据库。

区块链技术区别于传统技术的去中心化特点之一，就是在各个节点上进行记账，或者称为分布式记账，而不是传统的集中式记账。区块链系统要成为一个难以攻破的、公开的、不可篡改数据记录的去中心化诚实可信系统，需要在尽可能短的时间内做到分布式数据记录的安全、明确及不可逆。不同类型的区块链网络中，为了在各个记录账本的节点中保持账本的一致，通常采用共识算法来保证，即前述提到的共识机制。例如，区块链节点之间可以实现区块粒度的共识机制，比如在节点(例如某个独特的节点)产生一个区块后，如果产生的这个区块得到其它节点的认可，其它节点记录相同的区块。再例如，区块链节点之间可以实现交易粒度的共识机制，比如在节点(例如某个独特的节点)获取一笔区块链交易后，如果这笔区块链交易得到其他节点的认可，认可该区块链交易的各个节点可以分别将该区块链交易添加至自身维护的最新区块中，并且最终能够确保各个节点产生相同的最新区块。共识机制是区块链节点就区块信息(或称区块数据)达成全网一致共识的机制，可以保证最新区块被准确添加至区块链。当前主流的共识机制包括：工作量证明(Proof ofWork，POW)、股权证明(Proof of Stake，POS)、委任权益证明(Delegated Proof of Stake，DPOS)、实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)算法等。其中，在各种共识算法中，通常在预设数目的节点对待共识的数据(即共识提议)达成一致之后，从而确定对该共识提议的共识成功。具体是，在PBFT算法中，对于N≥3f+1个共识节点，可容忍f个恶意节点，也就是说，当N个共识节点中2f+1个节点达成一致时，可确定共识成功。

图2为PBFT共识算法中的共识过程示意图。如图2所示，根据PBFT共识算法，可将共识过程划分为请求(Request)、预备(Pre-Prepare)、准备(Prepare)和提交(Commit)四个阶段。假设一区块链中包括节点n1-节点n4四个共识节点，其中，节点n1例如为主节点，节点n2-节点n4例如为从节点，根据PBFT算法，在节点n1-节点n4中可容忍f＝1个恶意节点。具体是，在请求阶段，区块链的用户可通过其用户设备向节点n1发送请求，该请求例如为区块链交易的形式。在预备阶段，节点n1在从一个或多个用户设备接收到多个交易之后，可将该多个交易打包为共识提议，将该共识提议及节点n1对该共识提议的签名发送给其他共识节点(即节点n2-节点n4)，以用于生成区块，该共识提议中可包括该多个交易的交易体和该多个交易的提交顺序等信息。在准备阶段，各个从节点可对共识提议进行签名并发送给其他各个节点。假设节点n4为恶意节点，节点n1、节点n2和节点n3在分别接收到2f＝2个其他共识节点的对共识提议的签名之后，可确定准备阶段完成，可进入提交阶段。例如，如图2中所示，节点n1在接收到节点n2和节点n3的签名之后，验证节点n2和节点n3的签名都是正确的对共识提议的签名，则确定准备阶段完成，节点n2在接收到节点n3的签名和预备阶段节点n1的签名并验证通过之后，确定准备阶段完成。在提交阶段，各个共识节点对共识提议进行提交阶段的签名并发送给其他各个共识节点，各个共识节点在接收到2f＝2个其他共识节点的提交阶段的签名之后，可确定提交阶段完成，共识成功。例如，节点n1在接收到节点n2和节点n3的提交阶段的签名并验证之后，确定提交阶段完成，从而，节点n1可执行根据共识提议执行所述多个交易，生成并存储包括所述多个交易的区块(例如区块B1)，根据多个交易的执行结果更新世界状态，并将多个交易的执行结果返回给用户设备。类似地，节点n2和节点n3在确定提交阶段完成之后，执行所述多个交易，生成并存储区块B1，并根据多个交易的执行结果更新世界状态。通过上述过程，实现了节点n1、节点n2和节点n3的存储一致性。也就是说，节点n1-节点n4在存在一个恶意节点的情况下仍可以实现对共识提议的共识成功，完成对区块的执行。

在区块链中存在很多种需要进行数据广播的场景，例如，区块链节点在接收到交易之后，需要将接收的交易广播到区块链中。或者，在图2所示的共识场景中，各个节点在共识过程中需要对其他节点进行共识提议的广播。

另外，对于由大规模节点组建的区块链系统，可以从大规模节点中选取少量节点作为参与执行共识机制的共识节点。由数量相对较少的共识节点参与执行共识机制以得到的共识结果，可以由共识节点将其分发到大规模节点中未被选取为共识节点的其它非共识节点，从而可以提高区块链系统的共识效率。多个共识节点在通过图2所示的过程对共识提议达成共识之后，每个共识节点可将自身获取的共识提议广播给区块链中的其他非共识节点，也就是说，各个共识节点成为区块链中的数据源，对非共识节点进行数据广播。

在一种相关技术中，所有节点之间都相互直连，构成全连接的网络。通过这种方案，区块链中作为数据源的节点可以直接将待广播的数据发送给区块链中的各个其他节点。然而，在大规模节点网络中，该方案导致网络中的连接数随着节点数的增加以平方级增加，使得连接的复杂度变得非常高。

本说明书实施例中提供了一种区块链中的节点网络连接方案。通过区块链中的各个节点共同参与对区块链中的多个节点的聚类，并根据聚类结果构建节点之间的网络连接，从而可以减少各个节点与其他节点的连接数，降低连接复杂度，实现数据的高效分发。

图3为本说明书实施例中的一种节点分组方法的流程图。另外，图3所示的方法可应用于区块链中的每个节点，区块链中的每个节点通过并行的执行如图3所示的方法，从而可以动态地将区块链中的多个节点聚类为多个簇。下文中以节点1作为示例进行描述。

如图3所示，首先，在步骤S301，节点生成局部访问时延信息。

区块链中的每个节点都可以生成本节点与其他节点之间的访问时延信息，从而生成局部访问时延信息。具体是，以节点1为例，节点1可首先获取节点列表。例如，区块链中在特定合约的合约状态中存储区块链中包括的全部节点的节点列表。该节点列表中例如包括各个节点的标识、以及各个节点的连接信息，所述连接信息例如包括IP地址、端口等信息。节点1可通过调用该合约的查询接口，从而获取该节点列表。

之后，节点1可根据该节点列表与区块链中的其他各个节点建立连接。其中，节点1在与另一个节点(下文称为目标节点)无法建立直接连接的情况中，可以通过连接上的节点中查找与目标节点之间的最短路径，该最短路径中的节点数最少，通过该最短路径连接到目标节点。

节点1在如上所述与区块链中的其他节点都建立连接(直接或间接的连接)之后，节点1分别向每个其他节点发送轻量型的数据包，并记录与各个其他节点对应的发送时间。每个其他节点在接收到心跳包之后，立即返回对该心跳包的确认信息(ACK)。节点1在从其他节点接收到ACK之后，记录从各个其他节点接收到ACK的接收时间。之后，可根据各个其他节点对应的发送时间和接收时间计算与各个其他节点对应的访问延时。

例如，对于节点3，节点1记录向节点3发送心跳包的发送时间T1，在从节点3接收到ACK之后，记录接收到该ACK的接收时间T2，然后可计算与节点3之间的访问延时(RoundTrip time)RTT＝T2-T1。其中，节点3可能与节点1直接连接，或者可能通过其他节点与节点1间接的连接。在一种实施方式中，节点1可向节点3多次发送心跳包，以得到多个访问延时RTT¹、RTT²、RTT³、…RTTⁿ，节点1可计算该多个访问延时的均值作为与节点3之间的平均访问延时。

节点1通过与各个节点之间重复上述探测过程，从而可以获取与区块链中其他各个节点的访问时延信息，从而可生成节点1的局部访问时延信息。该局部访问时延信息例如为局部路由表，该局部路由表中包括节点1与区块链中其他各个节点之间的访问延时信息，该访问延时信息例如为访问延时、或者平均访问延时等。

在步骤S303，节点判断是否接收到簇信息。

区块链中的节点可以首先共同协商将要聚类的簇的个数K。在一种实施方式中，各个节点可以按照预设公式计算K值。例如，可通过如下公式(1)计算K：

K＝(N/M)+1 (1)

在公式(1)中，N为区块链全网的总节点数，M为每个簇的节点数上限(阈值)。

区块链中的各个节点可以通过创建一个新的簇成为簇的中心节点，或者在簇中包括多个节点之后，由簇的当前中心节点根据簇中包括的节点的变化情况更改簇的中心节点。簇的中心节点在创建簇或者更改簇的信息之后，都会向全网广播簇的相关信息，该簇的相关信息例如包括更改的中心节点的标识、簇中包括的节点数等。从而区块链中的每个节点可接收到簇的信息，并根据接收到的簇的信息进行聚类的操作。

具体是，当节点1还未加入任何簇时，节点1首先确定是否接收到任何簇的信息。在确定未接收到任何簇的信息时，节点执行步骤S305。

在步骤S305，节点1创建簇C1，向区块链中的其他节点广播簇C1的信息。

当前，该簇C1的信息例如包括：节点数：1；中心节点：节点1。

在步骤S307，节点1确定簇C1包括的节点是否有变化。

簇C1包括的节点的变化可以包括以下至少一项：增加新的节点、已有的节点退出。具体是，节点1在创建簇C1并将簇C1的信息广播给其他节点之后，其他节点(例如节点2)在确定距离节点1的时延满足预设条件时，可向节点1发送其局部访问时延信息，以请求加入簇C1。节点1在接收到该请求之后，在簇C1中包括的节点数目未达到预设阈值时，可以将节点2加入到簇C1中，此时，节点1可确定簇C1包括的节点有变化。

在步骤S309,节点1重新确定簇C1的中心节点。

具体是，节点1根据自身的局部访问时延信息、以及接收的簇C1中的每个节点的局部访问时延信息，计算簇C1中各个节点到簇C1中各个其他节点的RTT的统计值，该统计值例如包括均值、总和、均方差等。在节点2加入簇C1之后，由于节点1的RTT统计值与节点2的RTT统计值相等，因此仍然以节点1作为簇C1的中心节点。即，在步骤S311，节点1确定重新确定的中心节点是本节点，因此仍回到步骤S307。如此多次迭代之后，簇C1中有可能加入了多个节点。

图4为本说明书实施例中各个节点共同进行聚类的过程示意图。如图4所示，假设在某次迭代中回到步骤S307时，当前已经聚类的簇至少包括簇C1、簇C2和簇C3，在每个簇中，圆形表示簇中的中心节点，方形表示簇中的非中心节点，簇外的三角形表示还未加入簇的节点，圆形、方形或者三角形中的数字均表示节点标识。也就是说，当前，节点1为簇C1的中心节点、节点5为簇C2的中心节点、节点8为簇C3的中心节点。

其中，节点9在接收到簇C1、簇C2和簇C3的信息中，根据自身的局部访问时延信息，获取与节点1之间的RTT1、与节点5之间的RTT5、与节点8之间的RTT8，其中，RTT1<RTT5<RTT8，因此，节点9向簇C1发送其局部访问时延信息，以请求加入簇C1。

在一种情况中，节点1在确定簇C1中的节点数还未达到阈值时，将节点9加入簇C1中，并执行步骤S309，以重新确定簇C1的中心节点。

在另一种情况下，节点1在确定簇C1中包括的节点数目已经达到阈值时，可以拒绝节点9的加入，或者可以根据节点1的局部访问时延信息，确定节点1与节点9之间的访问延时是否小于节点1与簇C1中各节点之间的最长延时，即，如图4所示，确定RTT1是否小于RTT3。如果小于，则在簇C1中将最长延时对应的节点(例如节点3)删除，将节点9加入到簇C1中。此时，节点1可确定簇C1包括的节点有变化，可执行步骤S309。

在另一种情况下，节点1在确定簇C1中某个节点(例如节点4)的连接断开，即节点1不能直接或间接的与节点4连接，从而可确定节点4出现故障，节点1可在簇C1中删除节点4，此时，节点1可确定簇C1包括的节点有变化，并执行步骤S309。其中，节点1可通过直接或间接的连接(即通过其他节点的转送)向节点4发送心跳包，节点1在连续多个(例如3个)周期都未接收到节点4的响应时，可认为节点4的连接断开，存在异常或故障。

在步骤S309，节点1重新确定簇的中心节点。

例如，参考图4，假设簇C1中当前包括节点1、节点2、节点3、节点4和节点9，节点1分别计算每个节点的与簇C1中其他各个节点的RTT的统计值。例如，对于节点1，根据节点1的局部访问时延信息，可得到节点1与节点2之间的RTT2、节点1与节点3之间的RTT3、节点1与节点4之间的RTT4、以及上述节点1与节点9之间的RTT1,，则可以计算节点1的RTT均值为(RTT2+RTT3+RTT4+RTT1)/4。节点1可类似计算节点2、节点3、节点4和节点9各自的与簇中的其他节点之间的RTT均值。之后，节点1可将簇C1中当前RTT均值最小的节点选为簇C1的新的中心节点，也就是说，中心节点与簇中其他各个节点的访问延时是最低的。

在步骤S311，节点1确定重新确定的中心节点是否为本节点(即节点1自身)。

在重新确定的中心节点仍然是节点1时，节点1可向区块链中其他节点广播簇C1的信息，该信息例如包括：中心节点：节点1；包括的节点数目。同时，节点1仍然回到步骤S307。

在重新确定的中心节点是其他节点(例如节点2)时，执行步骤S313。

在步骤S313，节点1将重新确定的簇C1的中心节点的信息发送给其他节点。

此时，由于簇C1的中心节点发生改变，节点1不再是簇C1的中心节点，由节点2成为簇的中心节点，并且为了以节点2作为中心节点进行聚类，区块链中的全部非中心节点将重新寻找时延最短的簇加入。图4还示出簇的中心节点变化之后簇的变化的示意图。如图4所示，在至少一个簇的中心节点发生变化之后，各个簇都变成了只包含中心节点的簇，区块链中的全部非中心节点将重新确定其对应的中心节点以加入簇。也就是说，区块链中的各个非中心节点都在后续执行步骤S319-S327,下文中同样以节点1为例进行描述。

回到上面的步骤S303，节点1在确定接收到至少一个簇的信息的情况下，执行步骤S317。

在步骤S317，节点1可根据接收到的簇信息确定是否有可加入的簇。

在一种实施方式中，节点1可根据从各个簇的中心节点接收的簇信息确定各个簇中的节点数是否达到阈值。在确定各个簇都达到阈值的情况下，确定没有可加入的簇，可以执行步骤S305，以创建新的簇，在确定至少一个簇未达到阈值的情况中，节点1可执行步骤S319。

在另一种实施方式中，节点1在确定例如簇C1的节点数达到阈值的情况下，仍可以向簇C1的中心节点(例如节点2)请求加入簇C1，节点2可比较其与簇C1的当前节点之间的最长RTT与节点1与节点2之间的RTT，如果前者小于或者等于后者，则节点2拒绝节点1加入簇C1。节点1在如此确定没有可加入的簇的情况下，可执行步骤S305。如果前者大于后者，则节点2可将簇C1作为待加入的簇执行步骤S319。

在步骤S319，节点1在可加入的至少一个簇的中心节点中确定时延最短的中心节点。

具体是，节点1可根据其局部访问时延信息中的节点1与各个可加入簇的中心节点(即节点2、节点5和节点8)之间的RTT，确定RTT最小的中心节点(例如节点5)，节点5例如对应于簇C2。

在步骤S321，节点1向时延最短的中心节点发送局部访问时延信息。

具体是，节点1向上文确定的节点5发送节点1的局部访问时延信息，以请求加入簇C2。

在步骤S323，节点1从中心节点接收簇C2的重新确定的中心节点的信息。

节点5在接收到节点1的加入簇C2的请求之后，节点5与节点1类似地执行前述步骤S307-S311，当节点5在步骤S311确定重新确定的中心节点仍是节点5时，节点5会向节点1发送确认加入簇C2的信息，图3中未示出。节点5在步骤S311确定重新确定的中心节点不再是节点5时，节点5执行步骤S313，将重新确定的簇C2的中心节点的信息发送给区块链中的其他节点，从而，节点1从节点5接收到簇C2的重新确定的中心节点的信息。

另外，节点1在加入簇C2之后，在确定节点5断开连接的情况中(图3中未示出)，确定节点5出现故障，则可以按照预设规则重新确定簇C2中的中心节点，例如，将簇C2中节点ID最大的节点(例如节点7)确定为新的中心节点。簇C2中的各个节点通过如此确定新的中心节点，可以确定一致的新的中心节点。簇C2中的节点7在根据该预设规则确定自身为新的中心节点之后，向区块链中的其他节点广播簇C2的新的中心节点的信息，并执行前述步骤S307，以用于重新对区块链中的节点进行聚类。

在步骤S325，节点1确定重新确定的中心节点是否为本节点(即节点1)。

在确定重新确定的中心节点为节点1的情况中，也就是说，节点1再次成为簇的中心节点，因此，节点1可以回到执行步骤S307，对此不再赘述。

在确定重新确定的中心节点不是节点1，例如为节点6的情况中，节点1执行步骤S319，再次确定待加入的簇。

回到步骤S307，当节点1确定簇C1在预设时段内包括的节点没有发生变化，说明K个簇的节点都达到了预设阈值M，即K个簇的聚类达到了一种稳定状态，此时，节点1执行步骤S315。

在步骤S315，节点1根据簇C1构建节点连接网络。

具体是，节点1将簇C1中包括的节点信息发送给簇C1中的各个节点，从而簇C1中的节点之间可以相互建立连接。当簇C1中包括作为数据源的节点时，该数据源节点可通过簇C1中各个节点的节点连接网络，将数据广播给簇C1中的各个节点。

具体是，在一种实施方式中，假设节点1为共识节点，节点1在与其他共识节点完成共识之后，成为簇C1中的数据源节点，将经共识的共识提议发送给簇C1中的其他各个节点，从而簇C1中的其他各个节点可基于共识提议执行交易，生成新的区块。假设K个簇中簇C2中没有共识节点，并且簇C2与簇C1之间的时延最低。节点1可将共识提议发送给簇C2中的任一节点，使得该节点成为簇C2中的数据源节点。在该实施方式中，节点1根据聚类结果，仅需要与簇C1中的其他节点、以及簇C2中的一个节点进行连接，以进行数据广播，而不需要与区块链中的全部其他节点分别连接，减少了节点1的连接数，同时，由于簇C1内的节点之间的时延较低，并且簇C1与簇C2之间的时延较低，节点1与其他节点之间的连接可以进行低延时的数据传输，提高了数据传输的效率。

在另一种实施方式中，假设节点1从客户端接收到交易，因此作为数据源节点，将该交易广播给区块链中的各个节点。与上述对共识提议的广播类似地，节点1可与簇C1中的各个节点连接，将该交易广播给簇C1中的各个节点。同时，节点1可与其他各个簇中的一个节点连接，从而将交易分别发送给其他簇中的一个节点，其他簇中的节点在接收到交易之后，成为该节点所在簇的数据源，将该交易广播到该节点所在簇中。

在另一种实施方式中，当区块链中的共识节点数目较多时，例如区块链中的全部节点都参与共识时，参考图2，在预备阶段，主节点在生成共识提议之后，可同样地基于上述聚类结果，在主节点所在簇中广播共识提议，并与其他簇的一个节点进行连接，以发送共识提议，从而快速地将共识提议广播给区块链中的各个节点。在准备阶段和提交阶段，区块链中的各个共识节点在广播其对共识提议的签名时，同样可基于聚类结果进行广播。

图5为本说明书实施例提供的一种区块链中的第一节点的架构图，所述第一节点当前为第一簇的中心节点，所述第一节点包括：

确定单元51，用于在确定所述第一簇中包括的节点发生变化时，根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链中其他节点之间的访问时延信息，重新确定所述第一簇的中心节点；

发送单元52，用于在重新确定的所述第一簇的中心节点为第二节点时，将所述重新确定的所述第一簇的中心节点信息发送给所述区块链中的其他节点，以用于对区块链中的节点进行分组。

在一种实施方式中，所述确定单元51具体用于：

根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链中其他节点之间的访问时延信息，获取所述第一簇中各个节点的自身与所述第一簇中的其他各个节点之间的访问时延信息的统计值；

根据所述第一簇中各个节点的所述统计值，重新确定所述第一簇的中心节点。

在一种实施方式中，在所述重新确定的所述第一簇的中心节点为所述第一节点时，所述发送单元还用于：将所述第一簇中包括的节点信息发送给所述第一簇中各个其他节点，以用于构建所述第一簇中的节点连接网络；与所述第一簇中包括的其他节点建立连接。

在一种实施方式中，所述确定单元51具体用于：从区块链中的第三节点接收所述第三节点与区块链中其他节点之间的访问时延信息；

将所述第三节点加入所述第一簇，确定所述第一簇中包括的节点增加。

在一种实施方式中，所述确定单元51具体用于：在确定所述第三节点断开连接时，确定所述第一簇中包括的节点减少。

在一种实施方式中，所述第一簇包括预先设置的节点数目阈值，所述确定单元51具体用于，在所述第一簇中包括的节点数目未超过所述节点数目阈值时，将所述第三节点加入所述第一簇。

在一种实施方式中，所述确定单元51具体用于：

在所述第一簇中包括的节点数目超过所述节点数目阈值时，在确定所述第三节点与所述第一节点的访问时延小于所述第一簇中包括的第四节点与所述第一节点的访问时延的情况下，在所述第一簇中删除所述第四节点，将所述第三节点加入所述第一簇。

在一种实施方式中，所述第一节点还包括：接收单元，用于从第五节点接收到第二簇的中心节点的信息，在确定当前包括K+1个簇，且所述第二簇中包括的节点数为所述K+1个簇中节点数最少的簇时，通知所述第二簇的中心节点更换簇。

在一种实施方式中，所述发送单元52还用于在第一时间向区块链中的第六节点发送第一信息；

所述接收单元还用于在第二时间从所述第六节点接收对所述第一信息的确认信息；

所述确定单元还用于根据所述第一时间和所述第二时间确定与所述第六节点之间的访问时延信息。

在一种实施方式中，所述确定单元还用于根据预先获取的所述第一节点与区块链中其它节点之间的访问时延信息，确定第三簇为待加入的簇，所述第三簇的当前中心节点为第七节点；

所述发送单元还用于将所述第一节点与区块链中其它节点之间的访问时延信息发送给所述第七节点；

所述接收单元还用于从所述第七节点接收所述第三簇的中心节点信息，所述中心节点信息包括由所述第七节点根据所述第三簇中的各个节点的自身与区块链中其他节点之间的访问时延信息重新确定的所述第三簇的中心节点的信息。

在一种实施方式中，所述确定单元还用于，在确定所述第七节点出现故障时，根据预设规则将所述第三簇中当前包括的第八节点确定为中心节点。

本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行如图3所示的方法。

本说明书实施例还提供一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如图3所示的方法。

在本说明书实施例提供的方案中，通过由区块链中的多个节点并行地基于节点间的访问时延信息对区块链节点进行分组，减少数据广播时节点间的连接数，降低系统复杂度，同时实现节点间的低延时的数据传输。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

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服务器系统。当然，本申请不排除随着未来计算机技术的发展，实现上述实施例功能的计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、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。

虽然本说明书一个或多个实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。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、产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、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

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，磁带磁磁盘存储、石墨烯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。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

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。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种区块链节点分组方法，由第一节点执行，所述第一节点当前为第一簇的中心节点，所述方法包括：

在确定所述第一簇中包括的节点发生变化时，根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链系统中其他节点之间的访问时延信息，重新确定所述第一簇的中心节点；

在重新确定的所述第一簇的中心节点为第二节点时，将所述重新确定的所述第一簇的中心节点信息发送给所述区块链系统中的其他节点，以用于对区块链系统中的节点进行分组。

2.根据权利要求1所述的方法，所述重新确定所述第一簇的中心节点包括：

根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链系统中其他节点之间的访问时延信息，获取所述第一簇中各个节点的自身与所述第一簇中的其他各个节点之间的访问时延信息的统计值；

根据所述第一簇中各个节点的所述统计值，重新确定所述第一簇的中心节点。

3.根据权利要求1或2所述的方法，在所述重新确定的所述第一簇的中心节点为所述第一节点时，所述方法还包括：将所述第一簇中包括的节点信息发送给所述第一簇中各个其他节点，以用于构建所述第一簇中的节点连接网络；与所述第一簇中包括的其他节点建立连接。

4.根据权利要求1所述的方法，所述确定所述第一簇中包括的节点发生变化包括：从区块链系统中的第三节点接收所述第三节点与区块链系统中其他节点之间的访问时延信息；

将所述第三节点加入所述第一簇，确定所述第一簇中包括的节点发生变化。

5.根据权利要求4所述的方法，确定所述第一簇中包括的节点发生变化还包括：在确定所述第三节点断开连接时，确定所述第一簇中包括的节点发生变化。

6.根据权利要求4所述的方法，所述第一簇包括预先设置的节点数目阈值，所述将所述第三节点加入所述第一簇包括，在所述第一簇中包括的节点数目未超过所述节点数目阈值时，将所述第三节点加入所述第一簇。

7.根据权利要求4所述的方法，所述将所述第三节点加入所述第一簇包括：

在所述第一簇中包括的节点数目超过所述节点数目阈值时，在确定所述第三节点与所述第一节点的访问时延小于所述第一簇中包括的第四节点与所述第一节点的访问时延的情况下，在所述第一簇中删除所述第四节点，将所述第三节点加入所述第一簇。

8.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：从第五节点接收到第二簇的中心节点的信息，在确定当前包括K+1个簇，且所述第二簇中包括的节点数为所述K+1个簇中节点数最少的簇时，通知所述第二簇的中心节点更换簇，其中所述K为预设的簇数目。

9.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

在第一时间向区块链系统中的第六节点发送第一信息；

在第二时间从所述第六节点接收对所述第一信息的确认信息；

根据所述第一时间和所述第二时间确定与所述第六节点之间的访问时延信息。

10.根据权利要求1或2所述的方法，还包括：

根据预先获取的所述第一节点与区块链系统中其它节点之间的访问时延信息，确定第三簇为待加入的簇，所述第三簇的当前中心节点为第七节点；

将所述第一节点与区块链系统中其它节点之间的访问时延信息发送给所述第七节点；

从所述第七节点接收所述第三簇的中心节点信息，所述中心节点信息包括由所述第七节点根据所述第三簇中的各个节点的自身与区块链系统中其他节点之间的访问时延信息重新确定的所述第三簇的中心节点的信息。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

在确定所述第七节点出现故障时，根据预设规则将所述第三簇中当前包括的第八节点确定为中心节点。

12.根据权利要求8所述的方法，还包括，根据区块链系统中包括的节点总数、每个簇的节点数阈值确定所述K。

13.一种区块链系统中的第一节点，所述第一节点当前为第一簇的中心节点，所述第一节点包括：

确定单元，用于在确定所述第一簇中包括的节点发生变化时，根据所述第一簇中的各个节点的自身与区块链系统中其他节点之间的访问时延信息，重新确定所述第一簇的中心节点；

发送单元，用于在重新确定的所述第一簇的中心节点为第二节点时，将所述重新确定的所述第一簇的中心节点信息发送给所述区块链系统中的其他节点，以用于对区块链系统中的节点进行分组。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-12中任一项的所述的方法。

15.一种计算设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现权利要求1-12中任一项所述的方法。

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