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CN111447087B - 一种动态组网的区块链配置方法 - Google Patents

一种动态组网的区块链配置方法 Download PDF

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CN111447087B CN202010207170.2A CN202010207170A CN111447087B CN 111447087 B CN111447087 B CN 111447087B CN 202010207170 A CN202010207170 A CN 202010207170A CN 111447087 B CN111447087 B CN 111447087B
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Abstract

本发明涉及区块链领域，提出一种动态组网的区块链配置方法，包括：S1，构建PBFT共识网络，PBFT共识网络由MN节点构成；S2，构建基础网络，基础网络由BN节点构成，基础网络参与所有PBFT共识网络的共识，同时存储所有共识网络的账本；S3，动态PBFT共识网络中的某一节点MNX向所述基础网络申请构建新的PBFT共识网络，基础网络通过智能合约确认该节点是否有权限成立，如果基础网络认定所述某一节点MNX有资格，则原PBFT共识网络中的各MN节点按MNX中指定的参数构建新的动态网络。本发明的方法使得数据只能在小范围内可见，同时发起方可以自由指定区块链中的哪些节点为共识的参与方。

Description

一种动态组网的区块链配置方法
技术领域
本发明涉及区块链技术，更具体地，涉及一种动态组网的区块链配置方法。
背景技术
区块链系统在工程上的使用越来越广泛，其用于各种各样的工程场景中，诸如：数据的存证、溯源等，很好地解决了多方信任的问题。
但在实际使用中，还涉及到共用一个区块链网络的各主体方之间也要进行数据保密，并不想让数据在网络上完全公开，或者，共识的各主体也并不是有足够的资源，并不想长时间保持在线。同时作为数据的主导方，希望自己能够指定某些主体成为共识的参与方。
在以上各种情形下，现有的单一区块链系统并不能满足需求，需要一套新的机制来保证用户对于“数据保密”和“节点自由指定”的需求。
发明内容
针对背景技术中的问题，本发明提出一种动态组网的区块链配置方法，包括：
S1，构建PBFT共识网络，PBFT共识网络由MN节点构成；
S2，构建基础网络，基础网络由BN节点构成，基础网络参与所有PBFT共识网络的共识，同时存储所有共识网络的账本；
S3，PBFT共识网络中的某一节点MNX向所述基础网络申请构建新的PBFT共识网络，基础网络通过智能合约确认该节点是否有权限成立，如果基础网络认定所述某一节点MNX有资格，则原PBFT共识网络中的各MN节点按MNX中指定的参数构建新的PBFT共识网络。
本发明提出一种区块链架构方法，使得数据只能在小范围内可见，同时发起方可以自由指定哪些节点作为共识的参与方，并且具有如下有益效果。
1、可以基于一个基础PBFT网络建立多个私有群体账本，提高了数据的保密性。
2、使得参与节点可以在基础节点之外指定节点作为共识节点，使得账本的成员的作恶机率降低。
3、固定了PBFT网络中的primary节点，加快了网络的共识流程，提高交易的吞吐量。
4、除基础网络节点外，其它节点可以在需要共识的时候在线，有效地节约了资源。
5、MN节点动态创建共识网络，可以让移动端参与到区块链账本的维护中来。
附图说明
为了更容易理解本发明，将通过参照附图中示出的具体实施方式更详细地描述本发明。这些附图只描绘了本发明的典型实施方式，不应认为对本发明保护范围的限制。
图1为本发明的方法的流程图。
图2显示了网络节点的数据处理流向。
图3为网络账本示意图。
图4为基础网络节点响应流程图。
图5为实用拜占庭容错算法协议图。
具体实施方式
下面参照附图描述本发明的实施方式，其中相同的部件用相同的附图标记表示。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的技术特征可以相互组合。
图1显示了本发明的方法的流程图。如图1所示，本发明的方法包括步骤S1-S3。
S1，构建动态的PBFT共识网络，PBFT共识网络由MN(member_net)节点构成，成员网络只参与自己所在的PBFT共识网络的共识，只存储与自己有关的共识网络的账本。
PBFT即实用拜占庭容错算法，以在作恶节点少于三分之一的情况下，保证系统的正确性(避免分叉)。与原始的BFT算法相比，算法复杂度从指数级降低到了多项式级，从而使得BFT算法的实际应用成为可能。如图2所示，从发起请求到最终收到回复，中间的共识过程需要经过3个阶段：
1)pre-prepare阶段：primary收到请求，生成新区块并广播。
2)prepare阶段：所有replica收到区块后，广播区块验证结果，同时等待接收超过2/3的节点的广播。
3)commit阶段：收到2/3的节点广播或者超时后，再次发送广播，同时再次等待接收超过2/3的节点的广播。
S2，构建基础网络，基础网络由BN(base_net)节点构成，基础网络参与所有动态的PBFT共识网络的共识，同时存储所有共识网络的账本。
图2显示了pbft的网络请求示意图。图3显示了网络账本示意图。
S3，动态的PBFT共识网络中的某一节点MNX向所述基础网络申请构建属于自己的PBFT共识网络，基础网络通过智能合约确认该节点是否有权限成立新的PBFT网络，如果基础网络认定MNX有资格，则原PBFT共识网络中的MN各节点会按MNX中指定的参数构建新的动态网络。
更具体地，所述步骤S1还包括步骤S1-1：配置MN节点，以决定接受哪些节点组建的共识网络。另外，所述MN节点被配置为：MN节点的共识同一时刻只能有一个，即同时只能参与一个共识流程。
更具体地，步骤S2包括步骤S2-1和S2-2。
S2-1，在基础网络上建立一个智能合约。所述智能合约实现如下功能：
1)设置权限成员列表：设置哪些用户有权限动态组建一个PBFT共识网络。
2)删除权限成员列表：删除权限用户。
3)更改本地配置文件：指定新的共识网络上的各个节点的IP与地址。
4)创建“共识线程”：调用主程序，为新的共识网络创建“共识线程”，以参与到新的共识流程中去。
S2-2，在BN节点的主程序中实现多线程共识，多线程共识指的是：在一个主程序中，通过多线程的方式，独立参与不同共识网络的共识。每个共识网络一个线程，各共识线程互不影响。
更具体地，步骤S3包括S3-1-S3-6，下面参照图4来详细描述。
S3-1，MN(member_net)网络(即，动态的PBFT共识网络)中的第一节点MN1向第二节点MN2发起创建请求。
S3-2，第二节点MN2做出是否同意的决定，回复给第一节点MN1。如果同意，第一节点MN1成为新共识的primary节点。
第一节点MN1收到第二MN2的回复，如果第二节点MN2不同意，网络创建终止；如果第二节点MN2同意，第一节点MN1进入S3-3。
S3-3，第一节点MN1向BN(base_net)网络(即，基础网络)的任一节点第三节点BNX发送创建新共识网络请求，请求中携带第一节点MN1与第二节点MN2的IP地址、端口。
S3-4，BN(base_net)网络启动自己的基础共识，通过智能合约中预先设置的规则来决定是否允许第一节点MN1创建新的共识网络。如果权限认证失败，则立即返回给第一节点MN1失败结果；如果权限认证通过，立即返回给第一节点MN1成功结果。
S3-5，BN(base_net)网络的各个节点将第一节点MN1设置为共识网络的primary节点，并且根据第一节点MN1传送过来的IP地址与端口，配置新的BFT共识网络参数。可选地，所述新的PBFT共识网络包括第一节点MN1、第二MN2以及BN(base_net)网络所有节点。这是把BN(base_net)网络所有节点作为一个基础配置，即所有新的共识网络必须得包含这些BN网络的所有节点。
同时，MN(member_net)网络的MN1收到权限认证通过的结果。
S3-6，第一节点MN1在本地监测PBFT共识网络是否已经搭建成功。成功的标准是能收到第二节点MN2及BN(base_net)网络发来的P2P消息。
更具体地，参照图5来描述步骤S3-4和S3-5，即BN节点的处理详细流程。
步骤S3-4包括：
S3-4-1，节点BNX进行节点初始化，即基础智能合约的初始化。所述智能合约实现如下功能：1)设置权限成员列表：设置哪些用户有权限动态组建一个PBFT共识网络。2)删除权限成员列表：删除权限用户。3)更改本地配置文件：指定新的共识网络上的各个节点的IP与地址。4)创建“共识线程”：调用主程序，为新的共识网络创建“共识线程”，以参与到新的共识流程中去。
S3-4-2，节点BNX收到第一节点MN1发来的建网请求，其中请求包含网络ID与该网络中其它节点的IP和端口。该网络ID即要新创建的动态的PBFT共识网络的ID。该ID为MN1节点主动生成的唯一随机数，是请求方生成。
S3-4-3，节点BNX判断该网络是否已经存在，若已经存在，直接返回成功。
S3-4-4，节点BNX判断第一节点MN1是否满足智能合约的规则，即，是否在智能合约白名单中，若不在，直接返回失败。
S3-4-5，节点BNX更改本地的配置，指明所述网络ID所需要的IP、端口。
S3-4-6，节点BNX设置第一节点MN1为新的共识网络的主节点。
S3-4-7，开始P2P通讯，返回成功。
以上所述的实施例，只是本发明较优选的具体实施方式，本领域的技术人员在本发明技术方案范围内进行的通常变化和替换都应包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种动态组网的区块链配置方法，其特征在于，包括：
S1，构建PBFT共识网络，PBFT共识网络由MN节点构成；
S2，构建基础网络，基础网络由BN节点构成，基础网络参与所有PBFT共识网络的共识，同时存储所有共识网络的账本；
S3，PBFT共识网络中的某一节点MNX向另一节点MNY发起创建请求，所述另一节点MNY同意所述某一节点MNX成为新共识的主节点；所述某一节点MNX向所述基础网络的任意节点BNx发出构建请求，来请求构建新的PBFT共识网络，所述构建请求包括所述某一节点MNX的IP地址和端口；基础网络通过智能合约确认所述某一节点MNX是否有权限成立，如果基础网络认定所述某一节点MNX有资格，则原PBFT共识网络中的各MN节点按所述某一节点MNX中指定的参数构建新的PBFT共识网络。
2.根据权利要求1所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，所述步骤S1包括：
S1-1：配置PBFT共识网络中的节点，以决定接受哪些MN节点组建共识网络。
3.根据权利要求2所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，
所述MN节点被配置为：MN节点的共识同一时刻只能有一个。
4.根据权利要求1所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S2-1，在基础网络上建立智能合约，基于所述智能合约，能够实现：设置权限成员列表，确定有权限动态组建一个PBFT共识网络的成员；删除权限成员列表；更改本地配置文件，指定新的共识网络上的各个节点的IP与地址；以及将新的共识网络参与到新的共识流程中。
5.根据权利要求4所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S2-2，每个BN节点独立参与不同共识网络的共识。
6.根据权利要求1所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
1)，基础网络启动自己的基础共识，通过智能合约中预先设置的规则来决定是否允许所述某一节点MNX创建新的PBFT共识网络；
2)，基础网络的各个节点将所述某一节点MNX设置为新的PBFT共识网络的主节点，并且根据所述某一节点MNX传送过来的IP地址与端口，配置新的PBFT共识网络参数。
7.根据权利要求6所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，
在S3中，所述构建请求还包括包含网络ID，所述网络ID为要新创建的动态的PBFT共识网络的ID，所述网络ID为所述某一节点MNx主动生成的唯一随机数，以及所述任意节点BNx更改本地的配置，指明所述网络ID所需要的IP和端口。
8.根据权利要求6所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
3)所述某一节点MNX通过监测基础网络发来的P2P消息来确定新的PBFT共识网络是否已经搭建成功。
9.根据权利要求6所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：
节点BNX进行节点初始化，建立智能合约，基于所述智能合约，能够实现：设置权限成员列表，确定有权限动态组建一个PBFT共识网络的成员；删除权限成员列表；更改本地配置文件，指定新的共识网络上的各个节点的IP与地址；以及将新的共识网络参与到新的共识流程中。
10.根据权利要求5所述的动态组网的区块链配置方法，其特征在于，
在S2-2中，在BN节点中，在主程序中实现多线程，通过多线程的方式，使得节点独立参与不同共识网络的共识，每个共识网络一个线程，从而各共识线程互不影响。
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