(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 202210410655.0 (22)申请日 2022.04.19 (71)申请人 湖南天河国云科技有限公司 地址 410199 湖南省长 沙市长沙经济技 术 开发区星沙产业基地开元东路1318号 综合楼308 (72)发明人 谭林　姚昱旻　陈宇田　杨征　 王云丽　 (74)专利代理 机构 湖南兆弘专利事务所(普通 合伙) 43008 专利代理师 邹大坚 (51)Int.Cl. G06F 21/64(2013.01) G06F 21/60(2013.01) G06Q 20/40(2012.01)G06Q 20/38(2012.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 9/08(2006.01) (54)发明名称 一种无需可信第三方的分片异步拜占庭容 错共识方法和装置 (57)摘要 本发明公开了一种无需可信第三方的分片 异步拜占庭容错共识方法和装置， 该方法包括： 对节点进行分片处理， 采用 “1主链+N从链 ”的共 识模式； 各分片维护对应从链， 由分片中的代表 节点维护主链； 对于片内交易， 只在对应子网下 达成共识， 再由代表节点广播给其余分片的代表 节点； 对于跨片交易， 交由代表节点进行主链上 的共识， 并使得交易相关的分片中均达成共识； 若存在分片无法达成共识， 则其他分片状态回 滚； 所述从链仅记录通过共识的片内交易和与本 分片相关的跨片交易。 该装置用来实施上述方 法。 本发明具有原理简单、 易实现、 适用范围广、 扩展性好等优点。 权利要求书2页 说明书6页 附图3页 CN 114861233 A 2022.08.05 CN 114861233 A 1.一种无需可信第三方的分片异步拜占庭容 错共识方法， 其特 征在于， 包括： 对节点进行分片处理， 采用 “1主链+N从链 ”的共识模式； 各分片维护对应从链， 由分片 中的代表节点维护主链； 对于片内交易， 只在对应子网下达成共识， 再由代表节点广播给其余分片的代表节点； 对于跨片交易， 交由代表节点进 行主链上的共识， 并使得交易相关的分片中均达成共识； 若 存在分片无法达成共识， 则其 他分片状态回滚； 所述从链仅记录通过共识的片内交易和与本分片相关的跨片交易。 2.根据权利要求1所述的无需可信第三方的分片异步拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 各节点并行发起共识提 议proposal 通过RBC协议发送到其 他节点。 3.根据权利要求2所述的无需可信第三方的分片异步拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 各节点根据每个RBC实例的成功与否输入0或1； 其中0表示失败， 1表 示成功， 执行对应的 ABA实例； 所述ABA为异步 二进制协定 。 4.根据权利要求3所述的无需可信第三方的分片异步拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 所述ABA对于无法达成共识的情况， 采用基于门限签名的随机源来作决策。 5.根据权利要求4所述的无需可信第三方的分片异步拜占庭容错共识方法， 其特征在 于， 根据ABA 协议输出的0或1判断对应的共识提 议proposal是否成功通过共识。 6.根据权利要求1 ‑5中任意一项所述的无需可信第 三方的分片异步拜占庭容错共识方 法， 其特征在于， 在步骤S1中， 对 单一分片中的节点数量设置下限阈值； 初始 化时， 先划分容 量为下限阈值的若干分片， 再将剩余节点统一归 入最后的分片中。 7.根据权利要求1 ‑5中任意一项所述的无需可信第 三方的分片异步拜占庭容错共识方 法， 其特征在于， 各分片采用DPoS进行代表节点的选取， 在网络中并行片内共识和跨片共 识； 所述D PoS为代理权益证明。 8.根据权利要求1 ‑5中任意一项所述的无需可信第 三方的分片异步拜占庭容错共识方 法， 其特征在于， 所述从链仅记录通过共识的片内交易和与本 分片相关的跨片交易， 相当于 主链部分副本， 而 主链上记录所有分片通过共识的片内交易和跨片交易。 9.根据权利要求1 ‑5中任意一项所述的无需可信第 三方的分片异步拜占庭容错共识方 法， 其特征在于， 采用扣除代币的惩罚机制用以避免各分片中代 表节点作恶的情况。 10.根据权利要求3 ‑5中任意一项所述的无需可信第三方的分片异步拜占庭容错共识 方法， 其特 征在于， 所述主链和各分片对应从链上的共识流 程包括： 步骤S101： 各节点并行发起共识提 议proposal； 步骤S102： 若步骤S101中节点Pj对应的RBCj实例执行结束并成功， 则将ABAj输入1， 否则 输入0； 初始化r为0， estr为上述输入， 并广播投票信息BV ALr(estr)； 步骤S103： 初始化bi n_valuesr和valsr为空集； 步骤S104： 当收到来自f+1个节点的BVALr(b)时， 若自身还未发送过投票信息b， 则也广 播BVALr(b)； 步骤S105： 当收到来自2f+1个节点的BV ALr(b)时， 将投票信息b并入集 合bin_valuesr； 步骤S106： 广播第二次投票信息AUXr(b)， 并等待， 直至收到来自2f+1个节点的二次投票 信息在集 合bin_valuesr中的AUXr包， 将其中包 含的投票信息并入集 合valsr； 步骤S107： 若|valsr|＝1， 则ABAj实例执行结束， 输出valsr中唯一的投票信息； 若|valsr权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114861233 A 2|＝2， 则进入步骤S108， 引入随机源来作决策； 步骤S108： 初始化S,∑,R,C为空集， 并计算对于h|r的VRF结果(ri, πi)， 其中h为上一区 块哈希， |表示拼接； 作为分发者运行AVSS_Shi， 以(ri, πi)为输入， 并对于所有j∈{1,..., N},j≠i， 作为接收者 运行AVSS_Shj； 步骤S109： 当得到AVSS_Shj输出后， 将j 并入集合S； 直到|S|＝2f+1时， 令集合 并 广播消息 当收到来自节点Pj的第一次 时， 等待， 直到 时， 对 的哈希值进行签名， 并返回给Pj消息 当收到来自节点Pj的 时， 验签通过后将 并入∑； 直到|∑|＝2f+1 时 ， 广播消息 当收到第一次来自任意节点(假设是Pj)的 时， 验证|∑j|＝2f+1及∑j下所有对 的签名合法后， 令集合 并对于所有 广播消息REC_REQUEST(k)； 等待， 直到获得所有AVSS_Reck的输 出(rk, πk)； 对于每个(rk, πk)作VRF验证， 通过后将(k,rk, πk)并入R； 若R不为空集， 则 选出满 足rl最大的l， 广 播消息CANDIDATE(l,rl, πl)， 否则广 播消息CANDIDATE(null,null,null)； 当收到第一次来自任意节点的REC_RE QUEST(k)时， 等待， 直到 不为空集且已获得AVSS_Shk 输出时， 运行AVSS_Reck； 当收到来自节点Pj的第一次CANDIDATE(l ′,rl′, πl′)时， 令计数器X (初始化为0)加一， 且若l ′不为null， 作(rl′, πl′)的VRF验证， 通 过后将(j,l ′,rl′, πl′)并入C； 直到计数器等于2f+1时， 选出满足 最大的 步骤S110： 令r＝r+1, 广播投票信息BV ALr(estr)； 回到步骤S10 3。 11.一种无需可信第三方的分片异步拜占庭容错共识装置， 其特征在于， 包括若干个节 点， 对所述节点进行分片处理， 采用 “1主链+N从链 ”的共识模式； 各分片维护对应从链， 由分 片中的代表节点 维护主链； 对于片内交易， 只在对应子网下达成共识， 再由代表节点广播给 其余分片的代表节 点； 对于跨片交易， 交由代表节点进 行主链上的共识， 并使得交易相关的 分片中均达成共识； 若存在分片无法达成共识， 则其他分片状态回滚； 所述 从链仅记录通过 共识的片内交易和与本分片相关的跨片交易。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114861233 A 3