(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 202111642100.0 (22)申请日 2021.12.2 9 (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 付蔚　冯建强　童世华　刘庆　 张棚　吴志强　胡灿炜　 (74)专利代理 机构 重庆辉腾律师事务所 5 0215 专利代理师 罗盼晴 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) H04L 9/40(2022.01) (54)发明名称 一种应用 于工业互联网的拜占庭容错共识 优化方法 (57)摘要 本发明属于区块链 技术共识算法领域， 具体 涉及一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识 优化方法； 该方法包括： 协调阶段、 准备阶段、 投 票阶段和提交阶段； 协调阶段在区块链系统中选 举Q个领导者， 每个领导者配置一个协调者， 其中 协调者为在领导者集合中随机选取的领导者， 每 个领导者只能作为一个领导者的协调者； 准备阶 段客户端向所有领导者和协调者广播区块生成 请求； 投票阶段领导者和协调者对区块生成请求 进行投票表决； 提交阶段， 领导者和协调者验证 投票结果， 若验证通过， 则达成共识， 若验证不通 过， 则共识失败； 各个节点重复执行拜占庭容错 共识优化算法， 直到所有的节点完成共识； 与现 有技术相比， 具有更低的时延、 更高的吞吐量和 更大的节点 容量。 权利要求书2页 说明书4页 附图1页 CN 114499874 A 2022.05.13 CN 114499874 A 1.一种应用于 工业互联网的拜占庭容 错共识优化方法， 其特 征在于， 包括： 设计一个区块链系统， 该系统包含N个客户端， 所有客户端中容错节点数共为F， 领导者 数为Q； 所有的领导者构成领导者集合Ls； 其中， N≥3F+1， Q为小于或等于N的随机数； 构建局 部通信模型， 根据局部通信模型对区块链系统中的各个节点执行拜占庭容错共识优化算 法， 使得各个节点达成共识； 执行拜占庭容错共识优化算法包括协调阶段、 准备阶段、 投票阶段以及提交阶段； 协调 阶段在区块链系统中选举Q个领导者， 每个领导者配置一个协调者， 其中协调者为在领导者 集合中随机选取 的领导者， 每个领导者只能作为一个领导者的协调者； 准备阶段客户端向 所有领导者和协调者广播区块生成请求； 投票阶段领导者和协调者对区块生成请求进 行投 票表决； 提交阶段， 领导者和协调者验证投票结果， 若验证通过， 则达成共识， 若验证不通 过， 则共识失败； 各个节点重复执 行拜占庭容 错共识优化 算法， 直到所有的节点完成共识。 2.根据权利要求1所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 构建局部通信模型包括： 设定网络延迟阈值δ； 设置时间周期t， 在执行拜占庭容错共 识优化算法过程中， 所有诚实领导者在设置的时间周期t内完成信息通信过程； 当其中一个 诚实领导者发送一条通信信息时， 另一个拟接 收讯息的诚实领导者在δ 的时间内接 收到该 信息。 3.根据权利要求1所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 在区块链系统中选举Q个领导者包括： 指定协调器Cr循环选举Q个领导者； 从领导者集 合Ls中为每个领导者分别配置一个不同的协调者， 且每个领导者只能作为一个领导者的协 调者； 协调者对领导 者进行序列号划分， 得到分区空间； 协调者记录轮次信息 。 4.根据权利要求1所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 准备阶段包括： 领导者和协调者进 行状态机日志复制产生副本， 根据分区空间对副本 进行分区空间划分， 得到副本分区空间； 协调者更新轮次信息， 并根据分区空间向其对应的 领导者发送轮次变化信息； 领导 者在轮次变化信息上签名并将签名信息回复给协调者。 5.根据权利要求4所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 协调者向其对应的领导者发送轮次变化信息包括： 协调者采用密码学原理对轮次变 化信息进行数字签名， 得到局部签名信息； 协调者将局部签名信息发送给协调者所属区块 的所有领导 者。 6.根据权利要求4所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 领导者在轮次变化信息上签名包括： 领导者接收所有协调者的局部签名信息σi＝ signiBj； 领导者使用签名聚合方式将接收的局部签名信息整合成单一签名σ＝AggSign (signi(Bj)i∈N)； 领导者将所有单一签名 σ 聚合到签名AggQC中； 其中， σi表示第i个局部签名， signi表示对区块进行签名， Bj表示第j个区块， Ag g表示聚合成单一签名， N表示 客户端个数。 7.根据权利要求4所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 领导者将 签名信息回复给协调者包括： 协调者收到领导者的回复信息； 协调者根据接 收到的回复信息创建RoundQC； 协调者将RoundQC信息广播给该轮次的所有领导者， RoundQC 表示协调者产生的信息 。 8.根据权利要求1所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 投票阶段包括： 领导者收到区块生成请求后， 生成拟区块并在拟区块上进行签名， 将权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114499874 A 2签名后的拟区块作为投票信息； 副本对投票信息进行签署验证， 若验证失败， 则共识失败； 若验证通过， 则领导者向其他领导者发送投票信息， 将所有投票信息整合为一个投票集 {votes}； 领导 者收到其 他领导者发送的投票信息， 根据投票信息生成投票结果。 9.根据权利要求7所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 副本对投票信息进行签署验证的过程包括： 副本根据副本分区空间得到副本投票结 果， 将领导者收到的投票结果与副本投票结果比较， 若 结果相同， 则验证通过， 若 结果不同， 则验证不 通过。 10.根据权利要求1所述的一种应用于工业互联网的拜占庭容错共识优化方法， 其特征 在于， 提交阶段包括： 验证通过后， 客户端向协调者发送commit消息； 协调者将commit消息 发送给领导者； 领导者向客户端回复reply消息， 共识结束。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114499874 A 3