(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 202210430666.5 (22)申请日 2022.04.22 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 张宗洋　周游　王卓　李威翰　 刘建伟　 (74)专利代理 机构 北京清亦华知识产权代理事 务所(普通 合伙) 11201 专利代理师 张娜 (51)Int.Cl. H04L 9/40(2022.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 67/10(2022.01) (54)发明名称 适应交易量动态变化的异步共识方法及系 统 (57)摘要 本申请公开了一种适应交易量动态变化的 异步共识方法及系统， 主要为基于里德 ‑所罗门 纠错码设计一个异步共识协议， 在该协议中， 每 周期产生一个区块， 各区块的产生经过广播、 共 识、 恢复三个阶段。 在广播阶段， 各节点接收客户 端的交易， 从缓冲区中打包批处理集， 构造并广 播提议。 在共识阶段， 所有节点进行多轮消息交 互， 就当前区块包括哪些提议达成共识。 在恢复 阶段， 所有节点通过两轮的消息交互， 恢复出本 周期共识提议包含的交易内容， 构造本周期区 块， 从而降低现有异步共识协议的通信复杂 度和 冗余开销， 并扩展了现有异步共识协议的应用场 景， 以适应动态变化的交易量， 解决了相关技术 通信复杂度过高以及应用场景受限等问题。 权利要求书3页 说明书18页 附图2页 CN 114928473 A 2022.08.19 CN 114928473 A 1.一种适应交易 量动态变化的异步共识方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 广播阶段： 发送客户端的交易至网络节点， 并将所述交易存入所述网络节点的缓冲区， 通过动态批处理技术将所述网络节点缓存的交易打包成批处理集， 将所述批处理集加密后 生成提议并广播至所有网络节点； 共识阶段： 计算所述网络节点收到提议的门限签名份额， 生成投票消息返回给所述提 议对应的发送节点， 将返回的所有投票消息中的签名份额聚合成一个完整的签名， 构造凭 证消息， 将所述凭证消息广播至所有网络节点， 在节点收到预设数目的凭证消息后启动异 步多元可验证协定实例， 输出三元组集 合； 恢复阶段： 根据 所述三元组集合， 对所述提议进行筛检， 针对未收到的共识提议广播请 求消息， 收到请求消息的网络节点根据自身是否拥有所述请求消息中所请求的共识提议， 分别构造强恢复消息和弱恢复消息发送至所述请求消息对应的网络节点， 使用里德 ‑所罗 门纠错码在线重构算法对所述强恢复消息和所述弱恢复消息中的编 码片段进 行解码， 恢复 出未收到的共识 提议， 计算共识提议的解密份额， 并广播给其他网络节点， 利用预设数量的 解密份额解密共识提议， 将包含的交易按字典序排序后构成当前周期的区块， 在交易缓冲 区中删除交易， 向所述 客户端返回交易确认信息， 进入下一周期。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述通过动态批处理技术将所述网络节点 缓存的交易打包成批处理集， 将所述批处理集加密后生成提议并广播至所有网络节点， 包 括： 在每个共识周期开始， 所述网络节点根据当前缓冲区的缓存的交易数量， 随机选择预 设比例的交易打包成所述批处理集， 使用门限加密公钥加密所述批处理集， 生成所述提议 并广播至所有网络节点。 3.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述共识阶段进一 步包括： 计算所述网络节点收到提议的哈希值， 使用门限签名私钥生成所述哈希值的门限签名 份额， 构造所述投票消息， 将所述投票消息发送给 所述提议对应的发送 节点； 使用签名聚合技术将所述网络节点收到的投票消息中的签名份额聚合成一个完整的 签名， 构造所述凭证消息， 并将所述凭证消息广播至所有网络节点； 在所述网络节点收到所述凭证消息后， 验证所述凭证消息中签名的有效性， 在验证通 过时， 将相应发送节点序号、 消息中的提议哈希 值以及签名保存为三元组， 将多个三元组作 为输入， 启动异步多元 可验证协定实例， 输出一 致的三元组集 合。 4.根据权利要求1所述的方法， 其特 征在于， 所述恢复阶段进一 步包括： 根据所述三元组集合， 检查是否已经收到所述三元组集合中所对应的所有共识提议， 在没有时， 等待其他节点广播的提议消息， 直到未收到的共识 提议数量小于等于预设数目， 将所述预设数目的未收到的共识提 议对应的节点序号 通过请求消息广播出去； 在所述网络节点收到所述请求消息后， 检查自身是否拥 有所述请求消息 中所请求的共 识提议， 对于自身拥有的共识提议， 使用里德 ‑所罗门纠错码进行编码， 构造所述强恢复消 息发送至请求节点， 对于 自身没有的共识提议， 所述网络节点等待从其他节点收到所述强 恢复消息后， 构造所述弱恢复消息发送至请求节点； 在所述网络节点收到所述强恢复消息和所述弱恢复消息后， 使用里德 ‑所罗门纠 错码 在线重构算法， 进行编码片段解码， 恢复出 未收到的共识提 议；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114928473 A 2在所述网络节点收到或恢 复出所述三元组集合中所对应的所有共识提议后， 使用自身 的门限加密私钥计算解密份额， 广播至所有网络节点， 利用所述解密份额解密所有共识提 议， 并将包含的交易按字典序列排序后构成本周期的区块， 在所述交易缓冲区中删除对应 的交易， 向所述 客户端返回交易确认信息， 进入下一周期。 5.一种适应交易 量动态变化的异步共识系统， 其特 征在于， 包括： 广播模块， 用于发送客户端的交易至网络节点， 并将所述交易存入所述网络节点的缓 冲区， 通过动态批处理技术将所述网络节点缓存的交易打包成批处理集， 将所述批处理集 加密后生成提 议并广播至所有网络节点； 共识模块， 用于计算所述网络节点收到提议的门限签名份额， 生成投票消息返回给所 述提议对应的发送节点， 将返回的所有投票消息中的签名份额聚合成一个完整的签名， 构 造凭证消息， 将所述凭证消息广播至所有网络节点， 在节点收到预设数目的凭证消息后启 动异步多元 可验证协定实例， 输出三元组集 合； 恢复模块， 用于根据 所述三元组集合， 对所述提议进行筛检， 针对未收到的共识提议广 播请求消息， 收到请求消息的网络节点根据自身 是否拥有 所述请求消息中所请求的共识 提 议， 分别构造强恢复消息和弱恢复消息发送至所述请求消息对应的网络节点， 使用里德 ‑所 罗门纠错码在线重构算法对所述 强恢复消息和所述弱恢复消息中的编 码片段进行解码， 恢 复出未收到的共识 提议， 计算共识 提议的解密份额， 并广播给其他网络节点， 利用预设数量 的解密份额解密共识提议， 将包含的交易按字典序排序后构成当前周期的区块， 在交易缓 冲区中删除交易， 向所述 客户端返回交易确认信息， 进入下一周期。 6.根据权利要求5所述的系统， 其特 征在于， 所述广播模块， 包括： 选择单元， 用于在每个共识周期开始， 所述网络节点根据当前缓冲区的缓存的交易数 量， 随机选择预设比例的交易打包成所述批处理集， 使用门限加密公钥加密所述批处理集， 生成所述 提议并广播至所有网络节点。 7.根据权利要求5所述的系统， 其特 征在于， 所述共识模块包括： 计算单元， 用于计算所述网络节点收到提议的哈希值， 使用门限签名私钥生成所述哈 希值的门限签名份额， 构造所述投票消息， 将所述投票消息发送给所述提议对应的发送节 点； 聚合单元， 用于使用签名聚合技术将所述网络节点收到的投票消息 中的签名份额聚合 成一个完整的签名， 构造所述凭证消息， 并将所述凭证消息广播至所有网络节点； 验证单元， 用于在所述网络节点收到所述凭证消息后， 验证所述凭证消息中签名的有 效性， 在验证通过时， 将相应发送节点序号、 消息中的提议哈希值以及签名保存为三元组， 将多个三元组作为输入， 启动异步多元 可验证协定实例， 输出一 致的三元组集 合。 8.根据权利要求5所述的系统， 其特 征在于， 所述恢复模块包括： 第一检查单元， 用于根据所述三元组集合， 检查是否已经收到所述三元组集合中所对 应的所有共识提议， 在没有时， 等待其他节点广播的提议消息， 直到未收到的共识 提议数量 小于等于预设数目， 将所述预设数目的未收到的共识提议对应的节点序号通过请求消息广 播出去； 第二检查单元， 用于在所述网络节点收到所述请求消息后， 检查自身是否拥有所述请 求消息中所请求的共识提议， 对于自身拥有的共识提议， 使用里德 ‑所罗门纠错码进行编权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114928473 A 3