(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 202210689256.2 (22)申请日 2022.06.17 (71)申请人 中国人民解 放军战略支援 部队信息 工程大学 地址 450000 河南省郑州市高新区科 学大 道62号 (72)发明人 杜学绘　吴翔宇　王文娟　王娜　 任志宇　刘敖迪　单棣斌　曹利峰　 (74)专利代理 机构 郑州大通专利商标代理有限 公司 41111 专利代理师 周艳巧 (51)Int.Cl. H04L 67/10(2022.01) H04L 67/1097(2022.01) H04L 9/06(2006.01)H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) (54)发明名称 基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共 识方法 (57)摘要 本发明属于区块链 技术领域， 特别涉及一种 基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方 法， 通过节 点之间相互推荐来计算节 点全局信任 值， 对节点的推荐意见进行相似度度量， 来优化 节点全局信任值的计算过程， 进而抵消恶意节点 的影响作用； 之后， 选取具有较高信任值的节点 参与共识过程， 一方面排除了恶意节 点对系统的 干扰， 保持系统的安全性和可用性， 另 一方面将 通信复杂度与节点规模进行解耦， 有效减少共识 节点数量， 可满足大规模网络环 境下对共识效率 的要求。 通过实验结果表明， 在网络规模庞大环 境复杂的场景下， 本案方案可在保证区块链系统 安全性的同时， 能够有效提高系统效率和可扩展 性， 对区块链技术的落地应用具有积极推动作 用。 权利要求书2页 说明书15页 附图4页 CN 115022326 A 2022.09.06 CN 115022326 A 1.一种基于协同过 滤推荐的区块链拜占庭容 错共识方法， 其特 征在于， 包 含如下内容： 依据所有节点和空区块来选取当前阶段的主节点， 利用主节点收集网络中的交易信 息， 将交易信息打包并广播到全网， 其他节点通过执行拜占庭共识机制来生成区块链新区 块， 并将区块链的新区块作为创世区块； 针对未更新全局信任值的情形， 依据所有节点和当前存储的新区块选取出新的主节 点， 并通过执行拜占庭共识机制来生成区块链新区块， 其中， 通过节点之 间的相互推荐来计 算节点的全局信任值； 针对满足预设的全局信任值更新条件时， 暂停共识流程， 同时生成节点之间本地局部 推荐意见， 并将推荐意见广播到全网； 依据局部推荐意见及节点之间推荐意见 的相似度来 选取共识组中节点， 其中， 局部推荐意见为节点对所有节点的推荐度。 2.根据权利要求1所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 引入随机因子并利用选举规则来选举主节点， 其中， 随机因子包含： 动态可调整参数x、 y 和z， 随机规则包含： 对节点按全局信任值从大到小排序， 选举排名在前y％的节点标记 为共 识节点， 该标记的共识节点通过执行拜占庭共识机制来生 成新区块； 将排名在前x％的节 点 标记为候选主节点， 将排名在后z％的节点标记为不参与共识过程的节点， 其中， x＜y， y+z ＝m， m为预设整数值。 3.根据权利要求2所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 选取主节点过程中， 每当在区块链上追加新区块后， 所有节点利用统一的哈希函数计算 新区块的哈希值及所有候选主节点的地址哈希值； 将新区块的哈希值及候选主节点的地址 哈希值进行比较， 选取地址哈希值与新区块哈希值差值 最小的候选主节点作为主节点。 4.根据权利要求1所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 选取共识组中节点时， 通过设置共识延迟阈值来衡量当前网络环境状态， 并依据衡量结 果进行共识组重构， 其中， 衡量过程如下： 生成新区块后， 比较本次共识延迟与预设共识延 迟阈值， 若本地共识延迟大于该阈值， 则认定 当前共识节点中存有异常， 进而进 行共识组重 构。 5.根据权利要求1所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 通过执行拜占庭共识机制来更新区块链中， 首先， 由本轮选取的主节点对网络中交易进 行合法性验证， 将合法交易打包并广播给其他副本节点； 然后， 通过副本节点验证消息正确 性及消息到达时间是否超时来更新节点之 间消息质量参数， 副本节点根据接收消息质量生 成commit消息， 并通过签名后广播给其他节 点； 最后， 副本节点接收到的其他节 点commit消 息， 通过合法性验证， 将本轮共识过程产生的新区块添加到区块链上， 并更新区块链参数。 6.根据权利要求4所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 通过设置触发机制来更新区块链， 其中， 触发机制内容包含： 通过设定区块门限， 当新增 区块数达 到区块门限后， 对所有节点的全局信任值进行 更新。 7.根据权 利要求1所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在于， 局部推荐意见计算中， 对于节 点i的局部推荐意见计算 公式表示为： 其中， 节点i对节点j的局部评价eij＝arccot( α ×fij+β×f′ij+bj‑gij)/π， fij、 f′ij和gij分别权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115022326 A 2表示节点i加入网络后、 从节点j处收到的质量差、 较差和好的消息数量参数， n表示网络中 节点个数， α 、 β 为 惩罚因子， bj表示节点j加入网络后、 总共累计新增的区块个数。 8.根据权利要求7所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 推荐意见相似度计算中， 当节点收到其他n ‑1个节点的局部推荐意见时， 依据全网节点 的局部推荐意见来生成全局推荐矩阵， 并计算节点之间推荐意见相似度， 通过矩阵迭代来 获取全局信任向量。 9.根据权利要求8所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特 征在于， 依据相似度计算公式获取对于任意两个节点i和j的推荐意见相似度， 并利用 斯皮尔曼相关系数来度量节点推荐意见的相似度， 相似度计算公式具体表示为： 其中， ρ(,)表示斯皮尔曼相关系数， (X)表示变量X的秩， 表示 的均值。 10.根据权利要求9所述的基于协同过滤推荐的区块链拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 通过矩阵迭代来计算全局信任向量的过程表示为： 其中， Rij表示节点 之间的全局推荐矩阵， sij表示节点之间的推荐意见相似度， k表示迭代轮次。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115022326 A 3