(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 202210463254.1 (22)申请日 2022.04.28 (71)申请人 中国科学院软件研究所 地址 100190 北京市海淀区中关村南四街 4 号 (72)发明人 倪佩芳　徐静　冯登国　 (74)专利代理 机构 北京君尚知识产权代理有限 公司 11200 专利代理师 邱晓锋 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种轮依赖的分级共识方法及区块链共识 协议构造方法 (57)摘要 本发明提供一种轮依赖的分级共识方法及 区块链共识协议构造方法。 轮依赖的分级共识协 议的执行中， 当前轮的输出不仅保证了诚实节点 不提交两个不同的区块， 并指导诚实节点在下一 轮执行中如何提出新区块 以及选取领导节点并 对其提出值进行投票。 将轮依赖的分级共识协议 应用在区块链共识协议中， 使区块链共识协议避 免调用耗时的BBA协议， 并实现： (1)固定常数的 轮大小； (2)若分级共识 的输出为2， 则诚实节点 在当前轮执行结束最终确认相应区块及其父区 块， 降低了区块确认延迟； (3)若领导节点恶意， 则当前轮未被诚实节点最终确认的区块， 在将来 时间有机会被诚实节点最终确认， 从而提高了吞 吐量。 该方案适用于同步网络， 所有操作均可在 实际中部署， 实用性较强。 权利要求书3页 说明书13页 附图1页 CN 114826581 A 2022.07.29 CN 114826581 A 1.一种轮依赖的分级共识方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 若当前轮为r＝0， 则所有节点 i更新本地链为创世区块B0， 分级状态为 所有节点i验证是否为当前轮r≥1的领导节点， 若是则根据上一轮的分级状态 签 发并广播 新区块； 其中， 表示在第r ‑1轮节点i的本地链的位置k的分级状态； 所有节点验证是否为投票阶段的委员会节点， 若是， 则选取本地领导节点并为其签发 的区块投票； 所有节点接收投票信息， 若收到对某一区块的≥2f+1的有效投票， 则预提交该 区块， 委 员会节点广播 其预提交消息； 其中f表示各阶段委员会中被腐化节点的上界； 所有节点接收预提交消息集合， 若收到对某一区块的≥2f+1的有效预提交消息， 则提 交该区块， 委员会节点广播 其提交消息以及接收到的预提交消息集 合； 所有节点接收提交和预提交消息集合， 并根据本地提交消息以及接收的消息集合确定 本地分级状态。 2.如果权利要求1所述的轮依赖的分级共识方法， 其特征在于， 采用的分级共识协议由 算法BLOCKPROPOSAL、 VOTE、 PRE ‑COMMIT、 COMMIT和GRADEDSTATE组成， BL OCKPROPOSAL表示区 块提出、 VOTE表示投票、 PRE ‑COMMIT表示预提交、 COMMIT表示提交和GRADEDSTATE表示分级 状态， 其中： 1) 输入当前轮数 r、 节点i的临时密钥对 本地链 前一轮协议的输 出 和预添加至 区块中的交易集合Tx； 若节点i为第r轮的委员会成员， 则输出签发的区块消息 其中， propose表示该消息为签发区块消息， 表示节点i计算VRF即可验证的伪随函数的输出， 表示节点i的签发的区块 消息， 表示节点 i用临时密钥 对消息的签名； 2) 输入节点i的临时密钥对 若节点i为 步骤VOTE的委员会成员， 则输出签发的投票消息 其 中， vote表示该消息为投票消息， 表示节点i计算VRF(可验证的伪随函数)的输出， 表示节点i的投票区 块， 表示节点 i用临时密钥 对消息的签名； 3) 输入节点i的临时密钥对 若节点 i 为 步 骤 P E R ‑C O M M I T 的 委 员 会 成 员 ，则 输 出 签 发 的 预 提 交 消 息 其中， pre ‑commit表示该消息预提交消息，权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114826581 A 2表示节点i计算VRF(可验证的伪随函数)的输出， 表示节点i的预提交消 息， 表示节点 i用临时密钥 对消息的签名； 4) 输入节点i的临时密钥对 若节点 i为步骤COMMIT的委员会成员， 则输出签发的提交消息以及接收的预提交消息集合 其中 其中， commit 表示该消息为提交消息， 表示节点i计算VRF(可验证的伪 随机函数)的输出， 表示节点 i表示节点的提交消息， 表示节点 i用临时密钥 对消息的签名； 5) 输入当前轮数r， 输出节点 i的本地分级状态 3.如权利要求2所述的轮依赖的分级共识方法， 其特征在于， 在步骤BLOCK  PROPOSAL确 定签发区块 位置的方法为： 若前一轮的本地分级状态或步骤GRADED  STATE的输出为(Bk,r‑1,2)， 则签发并广播新 区快Bk+1扩展区块Bk； 其中， k表示区块在链中的位置； 若前一轮的本地分级状态或步骤GRADED  STATE的输出为(Bk,r‑1,1)， 则签发新区块Bk+1 扩展区块Bk， 并广播区块Bk和Bk+1； 若前一轮的本地分级状态或步骤GRADED  STATE的输出为(Bk,r‑1,0)， 则签发并广播新 区快B′k替代区块Bk。 4.如权利要求2所述的轮依赖的分级共识方法， 其特征在于， 委员会节点选取本地领导 节点并为其签发的区块投票， 并保证诚实的领导节点被所有诚实的委员会节点选中， 所述 选取本地领导节点， 是由前一轮的分级状态或步骤GRADED  STATE的输出确定本地领导节 点： 若前一轮的分级状态为(Bk,r‑1,2)或(Bk,r‑1,1)且已收到了Bk的有效的提交消息， 则 从接收的propose集合 中选取签发区块为Bk+1的子集合中最小VRF值的持有者作为本 地领导节点； 否则， 从接收的propose集合 中选取签发区块B ′k或签发区块Bk+1并广播(Bk,Bk+1) 的子集合中最小VRF值的持有者作为本地领导节点。 5.如权利要求2所述的轮依赖的分级共识方法， 其特征在于， 委员会节点为本地领导节 点新签发的区块投票。 6.如权利要求2所述的轮依赖的分级共识方法， 其特征在于， 在步骤PRE ‑COMMIT和 COMMIT要求所有节点签发本地预提交和提交消息， 仅相应的委员会成员广播消息， 且在步 骤COMMIT要求委员会节点同时广播本地 提交消息和已收到的预提交消息集 合。 7.如权利 要求2所述的轮依赖的分级共识方法， 其特征在于， 在步骤GRADED  STATE根据 本地提交消息以及接收到的步骤COM MIT的委员会广播的消息确定 本地分级状态的方法为： 若本地提交区块Bk且其有效性证据仍有效， 则令 本地分级状态为(Bk,r,2)； 若本地提交区块Bk无效或提交空值ε， 但收到关于区块Bk的一个一致预提交消息集合，权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114826581 A 3