(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 202210338172.4 (22)申请日 2022.04.01 (71)申请人 重庆邮电大 学 地址 400065 重庆市南岸区南 山街道崇文 路2号 (72)发明人 唐飞　彭金兰　徐婷鲜　黄永洪　 黄东　 (74)专利代理 机构 重庆辉腾律师事务所 5 0215 专利代理师 卢胜斌 (51)Int.Cl. H04L 67/10(2022.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) H04L 12/18(2006.01) (54)发明名称 一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议 的数据共识方法 (57)摘要 本发明属于区块链 技术领域， 具体涉及一种 基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共 识方法， 该方法包括： 初始化系统， 随机选 取节点 作为共识组； 更新共识组中的各个节点； 在新的 共识组节 点中随机选取主节点、 提交收集器节点 以及执行收集器节点； 主节点接收来自客户端的 请求信息， 并将请求信息打包成区块后广播到共 识组的所有节 点； 每个节点采用私钥对区块信息 进行签名， 并将签名发送给提交收集器节点； 提 交收集器节点执行快速数据共识过程或者执行 线性数据共识过程； 本发明设计了一种新的基于 动态节点的拜占庭容错共识协议， 该协议可以在 无需停机进行节点信息重配置的条件 下， 实现节 点的分布式加入、 退出， 同时也能够抵御对主节 点的自适应攻击 。 权利要求书3页 说明书9页 附图3页 CN 115051985 A 2022.09.13 CN 115051985 A 1.一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 包括： 构建 区块链系统， 该系统包括副本节点、 主节点、 C ‑collector节点以及E ‑collector节点， 其中， C‑collector为提交收集器， E ‑collector为执行收集器； 采用基于动态节点的拜占庭容错 共识协议对数据进行共识的过程包括： S1： 初始化系统的共识参数和各个节点的密钥； S2： 根据初始化的共识参数随机 选取节点作为共识组； S3： 更新共识 组中的各个节点， 得到新的共识组； 更新共识组包括新的节点加入共识组 或者共识组中的节 点被撤销； 其中， 共识组中的节点被撤销包括： 节点分布式主动退出共识 组、 节点分布式被动撤销共识组以及退 出节点密钥管理； S4： 在新的共识组节点中选取主节点， 并随机选取C ‑collector节点和E ‑collector节 点； S5： 主节点接收来自客户端的请求信息， 并将请求信息打包成区块后广播到共识组的 所有节点； S6： 每个节点采用自己的私钥ski对区块信息进行签名， 并将签名发送给C ‑collector节 点； S7： C‑collector节点确定接收的数据， 根据接收的数据判断执行fast ‑path数据共识 过程或者执 行linear‑PBFT数据共识过程。 2.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 初始化系统的共识参数和各个节点的密钥包括： S11： 确定共识组的初始 节点数n； S12： 确定签名初始阈值 参数t1、 t2以及t3； S13： 每个节点运行分布式密钥生成算法生成各自的私钥ski， 并根据私钥计算公钥pki， 并将公钥广播给 给个节点； S14： 每个节点运行共识算法， 对初始化过程中生成的公共参数params达成分布式一 致， 所述公共参数包括共识小组初始 节点数、 签名阈值 参数以及公私钥集。 3.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 新的节点加入 共识组的过程包括： 步骤1： 新加入节点向共识组节点发送加入申请； 步骤2： 共识组节点验证新加入节点身份， 对其包含身份信息的数据进行签名， 并将签 名后的数据发送给C ‑collector； 步骤3： C‑collector若收到所有节点的签名消息， 则将其聚合并广播给共识组的所有 节点； 步骤4： 共识组节点 根据新加入节点的身份， 生成对应的私钥份额发送给新加入节点； 步骤5： 新加入节点将签名份额进行累加， 得到自己的私钥， 根据私钥计算自己的公钥， 并将公钥广播给共识组的所有节点； 步骤6： 共识 组节点将新加入节点的公钥添加至公共参数中， 并进行一 次公共参数的共 识。 4.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 节点分布式主动退 出共识组的过程包括：权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115051985 A 2步骤1： 主动退 出节点向共识组节点发送退 出申请； 步骤2： 共识组节点验证退 出消息的有效性， 并发送签名给E ‑collector； 步骤3： E‑collector若收到超过(2n)/3的节点发来的签名消息， 则将其聚合并广播给 共识组的所有节点； 步骤4： 共识组节点验证聚合签名的有效性， 然后向主动退 出节点发送退 出成功消息； 步骤5： 共识组节点将其退出消息记录在撤销列表CRL中， 删除公共参数中退出节点的 公钥， 并发送退 出成功消息给主动退 出节点； 步骤6： 共识组节点广播撤销列表， 对撤销列表以及公共参数达成分布式一 致。 5.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 节点分布式被动撤销共识组的过程包括： 步骤1： 共识组节点广播投诉消息给共识组的所有节点； 步骤2： 共识组中的节点若收到超过(2n)/3的节点发来的投诉消息， 则发送签名给E ‑ collector； 步骤3： E‑collector若收到(2n)/3的签名消息， 则将签名进行聚合并广播退出成功消 息给共识组的所有节点； 步骤4： 共识组节点将其退出消息记录在撤销列表CRL中， 删除公共参数中退出节点的 公钥； 步骤5： 共识组节点广播撤销列表， 对撤销列表以及公共参数达成分布式一 致。 6.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 退 出节点密钥管理的过程包括： 步骤1： 若退出节点为初始共识 组节点， 则退出节点在 分布式密钥生成中所使用多项式 将由其余节点赋予新加入的某个节点， 此时这个节点拥有与初始签名组同等的权利； 步骤2： 若退出节点不为初始共识组节点， 则无需进行多项式的权利变更操作， 直接退 出共识组。 7.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 在新的共识组节点选取主节点的过程包括： S41： 获取全网公知的数seed， 根据数seed和该节点的私钥ski采用确定性算法F生成随 机数value； 设置阈值条件， 该阈值条件为分布在1～n之内的随机数； 将生成的随机数与设 置的阈值条件进行对比， 若该随机数满足设置的阈值条件， 则生成该随机数 的节点为当前 主节点， 否则， 该节点 不为主节点； S42： 将全网公知的数se ed和私钥输入到确定性 算法F中， 生成随机数的证明pro of； S43： 验证proof是否可以正确计算出value， 且value是否由ski的拥有者所生成； 其中验 证过程在主节点发布打包区块之后， 由共识组其余节点进行验证， 判断其是否为当前主节 点。 8.根据权利要求1所述的一种基于动态节点的拜占庭容错共识协议的数据共识方法， 其特征在于， 根据接收的数据判断执行fast ‑path数据共识过程 或者执行linear ‑PBFT数据 共识过程： 设置数据接收时间阈值， 在设置的数据接收时间阈值范围内确定C ‑collector节 点接收的数据量， 若在接收的数据量未超过3 f+c+1， 则执行fast ‑path数据共识过程； 若在 数据接收时间阈值内超 过3f+c+1， 则执行执行linear ‑PBFT数据共识过程； 其中， f表示可容权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115051985 A 3