(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 202210861565.3 (22)申请日 2022.07.20 (71)申请人 中国科学院计算 技术研究所 地址 100080 北京市海淀区中关村科 学院 南路6号 (72)发明人 孙毅　薛靖雯　蒋硕轩　贾林鹏　 于雷　 (74)专利代理 机构 北京律诚同业知识产权代理 有限公司 1 1006 专利代理师 祁建国　陈思远 (51)Int.Cl. H04L 67/104(2022.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 41/00(2022.01)G06Q 40/04(2012.01) (54)发明名称 一种动态可控的区块链多人通道高效混合 型共识方法及系统 (57)摘要 本发明提出一种动态可控的区块链多人通 道高效混合型共识方法和系统， 包括： 在区块链 主链外建立区块链多人通道， 该区块链多人通道 内包括普通节点、 领导节点和候选领导节点； 该 区块链多人通道 每过持续调整周期， 便领导节点 根据账本数据得到前一调整点到当前调整点的 指标参数， 制定下一持续调整周期内共识周期内 检查点数量和该共识周期长度； 且 该持续调整周 期由多个共识周期构成， 该区块链多人通道每过 该共识周 期， 便到执行强共识； 且该共识周 期包 括至少一个检查周期， 检查周期结束后执行弱共 识。 本发明通过混合强弱共识， 并动态调整其时 间间隔， 提升了共识效率、 降低交易回滚率。 权利要求书4页 说明书14页 附图3页 CN 115378951 A 2022.11.22 CN 115378951 A 1.一种动态可控的区块链多人通道高效混合型共识方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1、 在区块链主链外建立区块链多人通道， 该区块链多人通道内包括普通节点、 领 导节点和候选领导节 点； 该区块链多 人通道每过持续调整周期， 便到达调整点， 调用模块4， 且该持续调整周期由多个共识周期构成， 该区块链多人通道每过该共识周期， 便到达共识 点， 调用模块3， 且该共识周期包括至少一个检查周期， 检查周期结束后到达检查点， 该区块 链多人通道每到该检查 点， 便调用模块2； 步骤2、 所有普通节点对自身账本状态进行验证， 所有候选领导节点对账本进行验证， 若验证过程中发现账本错误， 则发现账本错误的节点发起链上申诉， 并增加该共识周期内 的检查周期数量， 否则普通节点和候选领导节点分别本地更新 最新账本概要和明细； 步骤3、 该区块链多人通道暂停交易处理， 该领导节点协调组织节点进行强一致共识， 若共识中发现错误， 则发现账本错误的节点 发起链上申诉， 并缩减该共识周期， 否则该区块 链多人通道内节点 根据选举规则， 选举出新的领导节点； 步骤4、 领导节点根据 账本数据 得到前一调整点到当前调整点的指标参数， 输入通道内 共识开销模型， 得到下一持续调整周期内共识周期内检查 点数量和该共识周期长度。 2.如权利要求1所述的动态可控的区块链多人通道高效混合型共识方法， 其特征在于， 该区块链多人通道内普通节点、 领导节点和候选领导节点的账本均采用Merkle树结构， Merkle树结构中叶节点字段包括账户地址、 通道内余额、 收入交易树根和支出交易树根； 整 个账本的字段包括多人通道唯一标识符、 账本树所表示状态在多人通道的周期数、 经 Merkle树构造方法生 成的账本树根、 领导节 点的签名、 叶节 点组成的数组； 其中该收入交易 树根和该支出交易树根中交易凭证字段包括多人通道唯一标识符、 交易发生的共识周期、 交易的全局唯一标识符、 交易双方地址、 交易金额、 发送方签名和领导节点的签名。 3.如权利要求1所述的动态可控的区块链多人通道高效混合型共识方法， 其特 征在于， 该步骤2包括： 该领导节点向在通道中所有节点广播最新账本概要， 并另外向候选领导者节点集合组 播所有交易凭证， 所有节点在本地异步地验证账本状态， 其中普通节点验证的具体内容包 括领导者签名正确 性、 余额之和与上一状态共识结果一致性、 本地交易树根与领导者发送 的账本树结点包含的交易树根一致性； 候选领导者节点验证增量交易的签名正确 性、 收支 数额与账户状态是否对应， 验证通过后在候选领导者集合内部进行账本状态的一致性检 验； 验证过程全部通过后， 所有节点在本地各自更新账本状态， 至此检查 点过程结束； 该步骤3包括： 该领导节点向在通道中所有节点广播共识消息， 所有接收到共识消息的节点对其进行 验证， 验证的内容包括： 领导者签名正确性、 余额之和与上一状态共识结果一致性、 本地交 易树根与领导者 发送的账本树结点包含的交易树根一致性、 验证加入退出节点账本数据是 否与账户资金对应且已经在链上锁定； 当该共识点为该调整点时， 执行该步骤4， 候选领导 节点验证领导节点发送的检查点数量和共识周期 长度是否正确； 当该共识 点处于该持续调 整周期中时， 候选领导节点验证领导者节点 发送的下一周期 检查点数量和共识周期长度是 否符合调整策略； 所有验证通过后， 节点对共识消息的散列值进行签名， 并发送给领导节 点， 领导节点接 收到所有节点的签名后， 将所有签名广播， 节点收到其他节点的签名， 检查 其正确性并运行 领导者选举算法；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115378951 A 2其中验证过程不通过时， 诚实节点需将持有的正确账本状态作为证据上传链上， 借助 智能合约发起链上争议处 理过程。 4.如权利要求1所述的动态可控的区块链多人通道高效混合型共识方法， 其特征在于， 该步骤4包括： 领导者根据账本数据得到 Ni、 Ti、 Ctotal(Ti， Ni)和Cmalice， i， 并通过该共识开销模 型得到上一快速调整点到当前调整点的多组V ACE指标值及其自变量： Ctotal(Ti， Ni)＝γTiNi Cmalice， i＝ λTi 其中Ni为第i个共识周期中， 多人通道包含的节点数； Ecensensus(Ni)为共识周期i的共识 点处， 强一致共识的开销； Erollback(Ni)为共识周期i中单笔失败交易回滚所花费的开销， Erollback(Ni)为共识周期 i中单笔失败交易回滚所花费的开销； Ti为共识周期 i的共识周期长 度； Ctotal(Ti， Ni)为共识周期i内所有被处理的交易数量， Cmalice， i为共识周期i内恶意事件发 生的次数； λ为共识周期i内恶意事件发生的强度； γ为共识周期内交易总数量关于网络规 模Ni的函数参数； 每一个影响因素对应的指数分别为ai(i＝0， 1， ...， 7)， a2， a3， a4， a5， a6＜ 0， a0， a1， a7＞0； 运行状态变量 分别为第i ‑1轮共识完成后通道内节点 余额的方差、 第i ‑1个共识周期成功完 成的交易数量、 第i ‑1个共识周期成功完成的交易额总量、 第i个共识周期的候选领导者节 点数量、 第i个共识周期的普通节点数量、 第i个共识周期包 含的检查 点数量； 该领导节点通过拟合计算参数γ， ai(i＝0， 1， ...， 7)， 得到 该系统运行状态变量的表 达 式， 求得该表达式在新一个共识周期关于检查点个数和共识周期长度的极小值， 取整该极 小值作为下一持续调整周期内共识周期内检查 点数量和该共识周期长度。 5.一种动态可控的区块链多人通道高效混合型共识系统， 其特 征在于， 包括： 初始模块， 用于在区块链主链外建立区块链多人通道， 该区块链多人通道内包括普通 节点、 领导节点和候选领导节点； 该区块链多人通道每过持续调整周期， 便到达调整点， 调 用共识调整模块， 且该持续调整周期由多个共识周期构成， 该区块链多人通道每过该共识 周期， 便到达共识点， 调用强共识模块， 且该共识周期包括至少一个检查周期， 检查周期结 束后到达检查点， 该区块链多人通道每到该检查 点， 便调用弱共识模块； 弱共识模块， 用于使所有普通节点对自身账本状态进行验证， 所有候选领导节点对账 本进行验证， 若验证过程中发现账本错误， 则发现账本错误的节点 发起链上申诉， 并增加该 共识周期内的检查周期数量， 否则普通节点和候选领导节点分别本地更新最新账本概要和 明细； 强共识模块， 用于使该区块链多人通道暂停交易处理， 该领导节点协调组织节点进行 强一致共识， 若共识中发现错误， 则发现账本错误的节点发起链上申诉， 并缩减该共识周 期， 否则该区块链多人通道内节点 根据选举规则， 选举出新的领导节点； 共识调整模块， 用于使领导节点根据 账本数据得到前一调整点到当前调整点的指标参权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115378951 A 3