(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210902646.3 (22)申请日 2022.07.27 (71)申请人 郑州大学 地址 450001 河南省郑州市高新 技术开发 区科学大道100号 (72)发明人 刘炜　佘维　田钊　阮敏捷　 师恩洁　宰光军　夏玉洁　张聪　 (74)专利代理 机构 郑州裕晟知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 41142 专利代理师 徐志威 (51)Int.Cl. G06Q 20/38(2012.01) G06Q 20/40(2012.01) H04L 67/1095(2022.01) H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 基于动态信任 模型的分组拜占庭容 错算法 (57)摘要 本发明提供一种基于动态信任模型的分组 拜占庭容错算法， 包括客户端、 交易处理中心、 交 易处理器， 所述交易处理中心包括交易池， 所述 客户端向所述交易池提交交易， 所述交易处理器 提取所述交易池内的交易依次进行节 点选取、 节 点分组、 共识通信、 依据信任度评估进行主节点 重新选取， 在节点选取阶段， 对节点进行初始化， 在初始化阶段， 交易处理器为节点依次分配密 钥、 设置初始信任度、 随机选 择主节点； 节 点分组 中， 用哈希取模的方式对节点先后进行分组， 并 找出每组的lea der节点； 本发明有效降低了通信 开销和共识时延， 提高了吞吐量、 可靠性和稳定 性， 有效降低拜占庭容 错算的通信复杂度。 权利要求书4页 说明书16页 附图3页 CN 115271724 A 2022.11.01 CN 115271724 A 1.一种基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于： 包括客户端、 交易处理 中心、 交易处理器， 所述交易处理中心包括交易池， 所述客户端向所述交易池提交交易， 所 述交易处 理器提取 所述交易池内的交易进行以下处 理步骤： 步骤S1、 节点选取， 对节点进行初始化， 在初始化阶段， 交易处理器为节点依次分配密 钥、 设置初始信任度、 随机 选择主节点； 步骤S2、 节点分组， 完成步骤S1后， 采用哈希取模的方式对经过步骤S1设置初始信 任度 的不同信任等级的节点先后进行分组， 将全网参与共识的节点划分为k组， 并找出每组的 leader节点； 步骤S3、 小组宕机判断， 完成步骤S2后， 判断各小组是否宕机， 如果小 组不宕机， 则执行 步骤S4， 如果小组宕机， 执 行步骤S2以进行重新分组， 之后在新试图下 执行步骤S4； 步骤S4、 共识通信， 完成步骤S3后， 接着将节点提出区块， 然后在内对区块进行PBFT共 识， 组内共识完成后， 由各 组的leader节 点代表本组进 行组间PBFT共识， 组内和组间共识均 完成后， 节点将区块同步到 本地； 步骤S5， 主节点的重新选择， 完成步骤S4后， 根据动态信任模型更新信任度和信 任状态 并重新选择主节点， 进入下一视图。 2.根据权利要求1所述的基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于， 所述 步骤S4‑S5中， 当共识超时， 从节点将触发视图切换协议， 若有达到2f+1个从节点请求视图 切换， 则新的主节点发起新视图， 开始新一轮的共识工作； 所述共识超时为， 完成一轮共识 后， 重新选择出主节点后， 但其节点在一个规定的时间内没有收到该主节点发送的pre ‑ prepare消息 。 3.根据权利要求1所述的基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于， 所述 步骤S2进行节点分组的具体过程如下： 步骤S21、 将可信状态和正常状态节点随机分配到每组， 通过当前区块的哈希值和节点 公钥PK计算出h(key)， 即： h(key)＝hash(hash(bl ock)， PK)  式1； 每次分组时， h(key)均进行更新， 由于hash(block)是随机的， 因此h(key)也是随机的， 而hash(bl ock)的值无法预测且不可控制， 满足分组所要求的随机性； 步骤S22、 获取h(key)后x位十六进制字符， 转换成对应的十进制整数y； 步骤S23、 对y进行 取模操作， 获取节点对应的随机分组索引groupI ndex， groupIndex＝y％k     式2； 步骤S24、 若节点分到的组 内节点数已达到 则groupIndex+1， 若groupIndex+1 ＝k， 则groupI ndex＝0； 步骤S25、 重复步骤S24， 直至可信状态和正常状态 节点全部划分到分组内； 步骤S26、 待可信状态与正常状态节点完成分组后， 为异常状态节点分组， 首先对异常 状态节点执行步骤S21 ‑S23； 步骤S27、 完成步骤S26后， 若节点分到 的组内节点数已达到 则groupIndex+1， 若 groupIndex+1＝ k， 则groupI ndex＝0； 步骤S28、 重复步骤S27重复这 一步， 直至异常状态 节点划分到分组内。 4.根据权利要求3所述的基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于： 待将权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115271724 A 2可信状态、 正常状态节点、 异常状态节点分组完毕后， 找出每组的leader节点， 所述leader 节点查找过程为， 主节点所在分组中主节点作为此分组的leader节点， 其余各小组中信任 度最高的节点作为小组的leader节点， 若leader节点宕机或有拜占庭行为， 根据组内信任 度排序， 依次选取下一节点担任leader节点， k个leader节点构成上层共识集群， 其余节点 构成由上层leader 节点领导的底层共识集群， 形成一个多中心层次化的网络结构。 5.根据权利要求1所述的基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于， 所述 步骤S4的共识通信具体过程如下： 步骤S41、 组内共识流 程： 步骤S411、 leader节点向组内从节点发送预准备消息， 消息格式为<<L ‑PRE‑PREPARE， v， h， t， D(b)＞σi， b>。 步骤S412、 组内从节点接收到来自leader节点的预准备消息后， 对消息进行验证， 若验 证通过， 向组内其余节点发送准备消 息， 消息格式为<<L ‑PREPARE， v， h， D(b)， i＞σi>， 同时 节点接收来自组内其他节点的准备消息， 当收到2fq+1条准备消息且验证通过， 进入commit 阶段。 步骤S413、 组内从节点组织确认消息并向组内其他节点发送， 消息格式为<<L ‑COMMIT， v， h， D(b)， i＞σi>， 同时节点收到 来自组内其他节点的确认消息， 当收到2fq+1条确认消息且 验证通过时， 则此组 组内共识完成； 步骤S42、 组间共识流 程： 步骤S421、 leader节点向其他组leader节点发送准备消息， 消息格式为<<G ‑PREPARE， v， h， t， D(b)＞σi>， 在leader节点发送准备消息的同时， 会接收到来自其他leader节点的准 备消息， 若接收到2fk+1个准备消息且均通过验证， 则进入com mit阶段。 步骤S422、 各le ader节点向其他le ader节点发送确认消息， 消息格式为<<G ‑COMMIT， v， h， D(b)， i＞σi>。 当各leader 节点收到2fk+1个确认消息且 验证通过时， 组间共识完成； 步骤S43、 区块同步到 本地流程： 完成步骤S41 ‑S42后， 各leader节点向其组内从节点发送执行消息， 各组节点将区块附 加到本地区块链， 实现区块链系统中数据的最终一 致。 6.根据权利要求5所述的基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于， 在进 行步骤S41 ‑S42时， 需要对预准备消息进行以下几点验证： (1)v与当前自身所在视图编号是否一 致； (2)h与当前区块高度是否一 致； (3)D(b)与区块b的摘要是否一 致； (4)消息签名是否合法； (5)区块体中的交易是否合法， 交易脚本是否能正确执 行； (6)区块头中各字段 是否正确有效； 若各项验证均通过， 则承认消息的有效性， 节点执 行区块， 并缓存执 行结果。 7.根据权利要求1所述的基于动态信任模型的分组拜占庭容错算法， 其特征在于， 所述 步骤S5中的动态信任模型包括信任奖惩机制、 信任消耗机制、 信任恢复机制、 信任等级机 制， 所述信任度的计算依据信任 奖惩、 信任消耗和信任恢复机制， 所述信任等级机制通过节 点信任度的大小设置节点信任状态， 管理节点权限。权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115271724 A 3