一種新型分布式共識(shí)算法及分布式系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種新型分布式共識(shí)算法及分布式系統(tǒng)，算法包括步驟：S1、確定網(wǎng)絡(luò)中投票節(jié)點(diǎn)總共有多少，由每個(gè)節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)投票委員會(huì)名單；S2、一部分有提案權(quán)的節(jié)點(diǎn)將提案發(fā)給所有投票節(jié)點(diǎn)；S3、投票節(jié)點(diǎn)比較各種提案，選出可以投票的提案，用自己的私鑰簽名后，發(fā)給提案節(jié)點(diǎn)；S4、提案節(jié)點(diǎn)自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，廣播給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；S5、每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)維護(hù)的投票節(jié)點(diǎn)數(shù)量，判斷得票率，確定是否接受這個(gè)狀態(tài)。本發(fā)明專利技術(shù)的分布式共識(shí)算法中，不需要很多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，也不需要一個(gè)獨(dú)立的第三方計(jì)票員，由節(jié)點(diǎn)自己給自己計(jì)票，投票過程簡潔高效，可以避免像比特幣一樣經(jīng)過漫長的等待才能最終確定交易，適用于各種需要達(dá)成分布式一致的場(chǎng)景。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種新型分布式共識(shí)算法及分布式系統(tǒng)
本專利技術(shù)涉及計(jì)算機(jī)
，更具體地說，涉及一種新型分布式共識(shí)算法及分布式系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
在分布式系統(tǒng)中，多個(gè)主機(jī)通過異步通信方式組成網(wǎng)絡(luò)集群。在這樣的一個(gè)異步系統(tǒng)中，需要主機(jī)之間進(jìn)行狀態(tài)復(fù)制，以保證每個(gè)主機(jī)達(dá)成一致的狀態(tài)共識(shí)。所謂共識(shí)，簡單理解就是指大家都達(dá)成一致的意思。分布式一致性問題，簡單的說，就是在一個(gè)或多個(gè)進(jìn)程提議了一個(gè)值應(yīng)當(dāng)是什么后，使系統(tǒng)中所有進(jìn)程對(duì)這個(gè)值達(dá)成一致意見。這樣的協(xié)定問題在分布式系統(tǒng)中很常用，比如：1、領(lǐng)導(dǎo)者選舉(leaderelection)：進(jìn)程對(duì)leader達(dá)成一致；2、互斥(mutualexclusion)：進(jìn)程對(duì)進(jìn)入臨界區(qū)的進(jìn)程達(dá)成一致；3、原子廣播(atomicbroadcast)：進(jìn)程對(duì)消息傳遞(delivery)順序達(dá)成一致。對(duì)于這些問題有一些特定的算法，但是，分布式一致性問題試圖探討這些問題的一個(gè)更一般的形式，如果能夠解決分布式一致性問題，則以上的問題都可以解決。然而，異步系統(tǒng)中，可能出現(xiàn)無法通信的故障主機(jī)，而主機(jī)的性能可能下降，網(wǎng)絡(luò)可能擁塞，這些可能導(dǎo)致錯(cuò)誤信息在系統(tǒng)內(nèi)傳播。因此需要在默認(rèn)不可靠的異步網(wǎng)絡(luò)中定義容錯(cuò)協(xié)議，以確保各主機(jī)達(dá)成安全可靠的狀態(tài)共識(shí)。如果在一個(gè)不出現(xiàn)故障的系統(tǒng)中，很容易解決分布式一致性問題。但是實(shí)際分布式系統(tǒng)一般是基于消息傳遞的異步分布式系統(tǒng)，進(jìn)程可能會(huì)慢、被殺死或者重啟，消息可能會(huì)延遲、丟失、重復(fù)、亂序等。在一個(gè)可能發(fā)生上述異常的分布式系統(tǒng)中如何就某個(gè)值達(dá)成一致，形成一致的決議，保證不論發(fā)生以上任何異常，都不會(huì)破壞決議的一致性，這些正是一致性算法要解決的問題。區(qū)塊鏈架構(gòu)是一種分布式的架構(gòu)，其部署模式有公共鏈、聯(lián)盟鏈、私有鏈三種，對(duì)應(yīng)的是去中心化分布式系統(tǒng)、部分去中心化分布式系統(tǒng)和弱中心分布式系統(tǒng)。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)必須要做的事情就是讓自己的賬本跟其他節(jié)點(diǎn)的賬本保持一致。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，由于應(yīng)用場(chǎng)景的不同，所設(shè)計(jì)的目標(biāo)各異，不同的區(qū)塊鏈系統(tǒng)采用了不同的共識(shí)算法。目前區(qū)塊鏈中幾種常見的共識(shí)機(jī)制有：PBFT，Raft，PoW，PoS，DPoS，Ripple。一般來說，在私有鏈和聯(lián)盟鏈情況下，對(duì)一致性、正確性有很強(qiáng)的要求，一般來說要采用強(qiáng)一致性的共識(shí)算法。而在公有鏈情況下，對(duì)一致性和正確性通常沒法做到百分之百，通常采用最終一致性(EventualConsistency)的共識(shí)算法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種新型分布式共識(shí)算法及分布式系統(tǒng)。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種新型分布式共識(shí)算法，應(yīng)用于分布式網(wǎng)絡(luò)，其中，包括以下步驟：S1、確定網(wǎng)絡(luò)中總共有多少個(gè)投票節(jié)點(diǎn)，每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)投票委員會(huì)名單；S2、一部分有提案權(quán)的節(jié)點(diǎn)A生成待投票的提案，并將提案發(fā)給其他所有投票節(jié)點(diǎn)B；S3、投票節(jié)點(diǎn)B比較各種提案，選出可以投票的提案，用自己的私鑰簽名后，發(fā)給提案節(jié)點(diǎn)A；S4、提案節(jié)點(diǎn)A自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果廣播給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；S5、每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)維護(hù)的投票節(jié)點(diǎn)數(shù)量，判斷得票率，確定是否接受這個(gè)狀態(tài)。本專利技術(shù)所述的新型分布式共識(shí)算法，其中，所述步驟S3具體包括以下步驟：網(wǎng)絡(luò)中的投票節(jié)點(diǎn)B計(jì)算接收到的多個(gè)提案的優(yōu)先級(jí)，找出優(yōu)先級(jí)最高的提案；投票節(jié)點(diǎn)B用自己的私鑰對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的提案的哈希值簽名，并將簽名結(jié)果和自己的公鑰一起發(fā)送給提案節(jié)點(diǎn)A。本專利技術(shù)所述的新型分布式共識(shí)算法，其中，所述步驟S4中，提案節(jié)點(diǎn)A自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，具體包括：提案節(jié)點(diǎn)A計(jì)算對(duì)所述提案進(jìn)行簽名的投票節(jié)點(diǎn)B的數(shù)量，判斷該數(shù)量是否達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值；如果簽名的投票節(jié)點(diǎn)B數(shù)量達(dá)到預(yù)設(shè)的數(shù)值，則投票完成。本專利技術(shù)所述的新型分布式共識(shí)算法，其中，所述分布式網(wǎng)絡(luò)為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)；所述步驟S1和S2中，節(jié)點(diǎn)通過競(jìng)選的方式獲得投票權(quán)和提案權(quán)。本專利技術(shù)所述的新型分布式共識(shí)算法，其中，所述競(jìng)選包括以下步驟：節(jié)點(diǎn)對(duì)上一個(gè)區(qū)塊的哈希值加上輪次信息，再用自己的私鑰進(jìn)行加密，并將加密結(jié)果取哈希值；判斷所得到的哈希值從任意位置開始的連續(xù)0或者1的個(gè)數(shù)是否滿足設(shè)定的要求；如果滿足，則認(rèn)為當(dāng)前節(jié)點(diǎn)獲得提案資格；當(dāng)前節(jié)點(diǎn)向網(wǎng)絡(luò)中的其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送中簽廣播。本專利技術(shù)所述的新型分布式共識(shí)算法，其中，所述步驟S3中，所述投票節(jié)點(diǎn)B計(jì)算接收到的多個(gè)提案的優(yōu)先級(jí)的方法是：對(duì)所述提案取哈希值，所得哈希值的從任意位置開始的連續(xù)0或者1的個(gè)數(shù)越多，同時(shí)所述提案區(qū)塊的輪次值更低，則優(yōu)先級(jí)越高。本專利技術(shù)還提供了一種分布式系統(tǒng)，包含多個(gè)節(jié)點(diǎn)，其中，采用如前面任一項(xiàng)所述的新型分布式共識(shí)算法。本專利技術(shù)的有益效果在于：該算法不需要很多點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊，也不需要一個(gè)獨(dú)立的第三方計(jì)票員，由節(jié)點(diǎn)自己給自己計(jì)票，投票過程簡潔高效，可以避免像比特幣一樣經(jīng)過漫長的等待才能最終確定交易，非常適合推廣應(yīng)用于各種需要達(dá)成分布式一致的場(chǎng)景。附圖說明為了更清楚地說明本專利技術(shù)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說明，下面描述中的附圖僅僅是本專利技術(shù)的部分實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他附圖：圖1是本專利技術(shù)較佳實(shí)施例的新型分布式共識(shí)算法流程圖一；圖2是本專利技術(shù)較佳實(shí)施例的新型分布式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖；圖3是本專利技術(shù)較佳實(shí)施例的新型分布式共識(shí)算法流程圖二；圖4是本專利技術(shù)較佳實(shí)施例的新型分布式共識(shí)算法流程圖三。具體實(shí)施方式為了使本專利技術(shù)實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本專利技術(shù)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本專利技術(shù)的部分實(shí)施例，而不是全部實(shí)施例。基于本專利技術(shù)的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本專利技術(shù)的保護(hù)范圍。在本專利技術(shù)的較佳實(shí)施例中，涉及一種新型分布式共識(shí)算法，應(yīng)用于分布式網(wǎng)絡(luò)，如圖1所示，包括以下步驟：S1、確定網(wǎng)絡(luò)中總共有多少個(gè)投票節(jié)點(diǎn)，每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)投票委員會(huì)名單；S2、一部分有提案權(quán)的節(jié)點(diǎn)A生成待投票的提案，并將提案發(fā)給其他所有投票節(jié)點(diǎn)B；S3、投票節(jié)點(diǎn)B比較各種提案，選出可以投票的提案，用自己的私鑰簽名后，發(fā)給提案節(jié)點(diǎn)A；S4、提案節(jié)點(diǎn)A自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果廣播給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；S5、每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)維護(hù)的投票節(jié)點(diǎn)數(shù)量，判斷得票率，確定是否接受這個(gè)狀態(tài)。上述網(wǎng)絡(luò)可以是任何一種分布式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)是其中的具有計(jì)算功能的各個(gè)終端。投票節(jié)點(diǎn)是指有投票權(quán)利的計(jì)算終端，提案節(jié)點(diǎn)是指可以進(jìn)行意見提出、生成提案數(shù)據(jù)塊或者其他可生成網(wǎng)絡(luò)所需的數(shù)據(jù)塊的計(jì)算終端。提案，可以是任意數(shù)據(jù)，再用私鑰對(duì)這個(gè)哈希值簽名，就成了提案。在上述分本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種新型分布式共識(shí)算法，應(yīng)用于分布式網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括以下步驟：/nS1、確定網(wǎng)絡(luò)中總共有多少個(gè)投票節(jié)點(diǎn)，每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)投票委員會(huì)名單；/nS2、一部分有提案權(quán)的節(jié)點(diǎn)A生成待投票的提案，并將提案發(fā)給其他所有投票節(jié)點(diǎn)B；/nS3、投票節(jié)點(diǎn)B比較各種提案，選出可以投票的提案，用自己的私鑰簽名后，發(fā)給提案節(jié)點(diǎn)A；/nS4、提案節(jié)點(diǎn)A自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果廣播給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；/nS5、每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)維護(hù)的投票節(jié)點(diǎn)數(shù)量，判斷得票率，確定是否接受這個(gè)狀態(tài)。/n

【技術(shù)特征摘要】
1.一種新型分布式共識(shí)算法，應(yīng)用于分布式網(wǎng)絡(luò)，其特征在于，包括以下步驟：
S1、確定網(wǎng)絡(luò)中總共有多少個(gè)投票節(jié)點(diǎn)，每個(gè)投票節(jié)點(diǎn)維護(hù)一個(gè)投票委員會(huì)名單；
S2、一部分有提案權(quán)的節(jié)點(diǎn)A生成待投票的提案，并將提案發(fā)給其他所有投票節(jié)點(diǎn)B；
S3、投票節(jié)點(diǎn)B比較各種提案，選出可以投票的提案，用自己的私鑰簽名后，發(fā)給提案節(jié)點(diǎn)A；
S4、提案節(jié)點(diǎn)A自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，將統(tǒng)計(jì)結(jié)果廣播給整個(gè)網(wǎng)絡(luò)；
S5、每個(gè)節(jié)點(diǎn)分別根據(jù)維護(hù)的投票節(jié)點(diǎn)數(shù)量，判斷得票率，確定是否接受這個(gè)狀態(tài)。


2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型分布式共識(shí)算法，其特征在于，所述步驟S3具體包括以下步驟：
網(wǎng)絡(luò)中的投票節(jié)點(diǎn)B計(jì)算接收到的多個(gè)提案的優(yōu)先級(jí)，找出優(yōu)先級(jí)最高的提案；
投票節(jié)點(diǎn)B用自己的私鑰對(duì)優(yōu)先級(jí)最高的提案的哈希值簽名，并將簽名結(jié)果和自己的公鑰一起發(fā)送給提案節(jié)點(diǎn)A。


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型分布式共識(shí)算法，其特征在于，所述步驟S4中，提案節(jié)點(diǎn)A自己統(tǒng)計(jì)出自己的得票率，具體包括：
提案節(jié)點(diǎn)A計(jì)算對(duì)所述提案進(jìn)行簽名的投票節(jié)點(diǎn)B的數(shù)量，判斷該數(shù)量是否達(dá)到預(yù)設(shè)...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：柏建華，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：柏建華，
類型：發(fā)明
國別省市：廣東;44