摘 要：為有效提升業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)的可擴(kuò)展性、高魯棒性、高并發(fā)能力與處理效能，提出一種面向多層級(jí)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)場(chǎng)景的高效共識(shí)算法———高效拜占庭容錯(cuò)（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｂｙｚａｎｔｉｎｅ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ＥＢＦＴ）。在現(xiàn)有共識(shí)算法的基礎(chǔ)上，把輪換主節(jié)點(diǎn)作為常規(guī)共識(shí)流程的一部分，實(shí)現(xiàn)所有節(jié)點(diǎn)輪流擔(dān)任主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行提案，以減輕單一主節(jié)點(diǎn)帶來的壓力并保證節(jié)點(diǎn)間的公平性。通過合并視圖切換流程和正常流程實(shí)現(xiàn)了快速共識(shí)，進(jìn)一步提升算法靈活性、可靠性和數(shù)字簽名性能。仿真實(shí)驗(yàn)表明，所提算法滿足了跨級(jí)大規(guī)模業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)處理能力和響應(yīng)速度的實(shí)際需求。

關(guān)鍵詞：跨級(jí)可信協(xié)作；共識(shí)算法；主節(jié)點(diǎn)切換；門限簽名；活性機(jī)制

中圖分類號(hào)：ＴＰ３１１ 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：Ａ 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（ＯＳＩＤ）：

文章編號(hào)：１００３－３１０９（２０２４）０４－０８１７－０９

０ 引言

各類業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的流轉(zhuǎn)涵蓋采集、匯聚、治理、分析、共享、應(yīng)用和反饋等多流程多環(huán)節(jié)，涉及總部、區(qū)域等不同層級(jí)部門用戶，以及數(shù)據(jù)綜合治理、數(shù)據(jù)共享應(yīng)用和數(shù)據(jù)服務(wù)支撐等業(yè)務(wù)信息系統(tǒng)，是一個(gè)生產(chǎn)、應(yīng)用多環(huán)節(jié)鉸鏈的跨級(jí)協(xié)作數(shù)據(jù)體系。作為后臺(tái)支撐的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)直接關(guān)系到前臺(tái)業(yè)務(wù)應(yīng)用和各級(jí)用戶的需求能否及時(shí)滿足，效能能否有效發(fā)揮，因此需要在業(yè)務(wù)龐雜、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模大、數(shù)據(jù)量大、數(shù)據(jù)積累快等現(xiàn)狀下，進(jìn)行高并發(fā)、高可靠的數(shù)據(jù)可信協(xié)作應(yīng)用。

區(qū)塊鏈?zhǔn)沁\(yùn)用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)等技術(shù)創(chuàng)造的一種新的多方驗(yàn)證機(jī)制和分布式共享數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)，集成非對(duì)稱加密、數(shù)據(jù)摘要和數(shù)字簽名等密碼技術(shù)，以及時(shí)間戳、分布式共識(shí)，智能合約和對(duì)等網(wǎng)絡(luò)等多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，有分布式架構(gòu)、信息多方共識(shí)、數(shù)據(jù)難篡改及溯源追蹤等特性，能夠聚合多行為主體，在節(jié)點(diǎn)無需互相信任的分布式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)基于弱中心化信用的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易、協(xié)調(diào)與協(xié)作，可成為支撐業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)的重要技術(shù)手段［１－２］。

共識(shí)算法作為區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的關(guān)鍵支撐技術(shù)，對(duì)數(shù)據(jù)處理的量級(jí)、數(shù)據(jù)處理的可靠性與穩(wěn)定性以及數(shù)據(jù)處理的性能具有重大影響。當(dāng)前，共識(shí)節(jié)點(diǎn)（Ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ Ｐｅｅｒ，ＶＰ ）、非共識(shí)節(jié)點(diǎn)（ＮｏｎＶａｌｉｄａｔｉｏｎＰｅｅｒ，ＮＶＰ）、錨節(jié)點(diǎn)和輕客戶端等跨層級(jí)多類型業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)應(yīng)用區(qū)塊鏈共識(shí)技術(shù)，采用錨定節(jié)點(diǎn)機(jī)制進(jìn)行大規(guī)模組網(wǎng)，建立分域ＶＰ 進(jìn)行跨級(jí)可信協(xié)作?，F(xiàn)有共識(shí)算法難以同時(shí)滿足業(yè)務(wù)應(yīng)用復(fù)雜場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)量級(jí)、可靠性、穩(wěn)定性以及處理性能的需求［３－５］，存在以下制約性難題。

① 節(jié)點(diǎn)數(shù)量增加，所需要交換的信息量也呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)負(fù)載增加及網(wǎng)絡(luò)通信量增大，性能下降會(huì)很明顯。在分布式系統(tǒng)的研究中，拜占庭容錯(cuò)（Ｂｙｚａｎｔｉｎｅ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ＢＦＴ）類共識(shí)往往伴隨著較高通信復(fù)雜度，對(duì)網(wǎng)絡(luò)造成的消耗極大，系統(tǒng)規(guī)模不易擴(kuò)大。

② 廣播處理復(fù)雜度高，延長(zhǎng)了響應(yīng)時(shí)間。共識(shí)機(jī)制因需要通過多個(gè)環(huán)節(jié)對(duì)交易進(jìn)行確認(rèn)，其中打包驗(yàn)證交易和驗(yàn)證交易分別是主節(jié)點(diǎn)和其他節(jié)點(diǎn)對(duì)交易進(jìn)行確認(rèn)的操作，整個(gè)過程中最耗時(shí)的環(huán)節(jié)（即多輪廣播），現(xiàn)存共識(shí)均將打包驗(yàn)證交易和驗(yàn)證交易進(jìn)行串行執(zhí)行，導(dǎo)致整個(gè)共識(shí)的耗時(shí)較長(zhǎng)。

③ 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不穩(wěn)定，少數(shù)節(jié)點(diǎn)在線時(shí)難以確保共識(shí)的安全性。節(jié)點(diǎn)數(shù)量是時(shí)序區(qū)塊鏈系統(tǒng)去中心化程度的直接指標(biāo)。節(jié)點(diǎn)數(shù)量與賬本安全成正相關(guān)，與共識(shí)難度成反相關(guān)。更多的節(jié)點(diǎn)意味著更多的賬本備份，使攻擊者更難修改賬本，數(shù)據(jù)更安全。

因此，亟需研發(fā)一種可面向跨級(jí)可信協(xié)作的大規(guī)模節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)共識(shí)算法，提高共識(shí)算法的處理性能與可靠性，保障業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用高質(zhì)量完成。

本文在現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，提出一種基于區(qū)塊鏈的面向跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)的大規(guī)模節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)共識(shí)算法。首先，引入門限簽名、采用鏈?zhǔn)酱_認(rèn)、獨(dú)立設(shè)計(jì)安全性、活性和優(yōu)化活性機(jī)制，提升大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)下異步模型下共識(shí)的準(zhǔn)確性、容錯(cuò)性及響應(yīng)能力；其次，設(shè)計(jì)輪換主節(jié)點(diǎn)機(jī)制，將所有節(jié)點(diǎn)輪換擔(dān)任主節(jié)點(diǎn)，通過合并視圖切換流程和正常流程實(shí)現(xiàn)快速共識(shí)，在保證公平性的同時(shí)緩解單一主節(jié)點(diǎn)的壓力，進(jìn)一步提升算法效率；最后，通過仿真模擬實(shí)驗(yàn)，開展了存證壓力測(cè)試和查詢性能測(cè)試，得出本算法在大規(guī)模組網(wǎng)共識(shí)的存證應(yīng)用中，能夠滿足系統(tǒng)處理能力和響應(yīng)速度的實(shí)際需求。

１ 節(jié)點(diǎn)共識(shí)技術(shù)

共識(shí)機(jī)制是保證區(qū)塊鏈中所有ＶＰ 按照相同順序執(zhí)行事務(wù)、寫入?yún)^(qū)塊的基礎(chǔ)，而ＮＶＰ 只需要從其所連接的ＶＰ 中同步區(qū)塊信息，因此無需參與共識(shí)。共識(shí)算法是用于保證分布式系統(tǒng)一致性的機(jī)制，這里的一致性可以是事務(wù)順序的一致性、區(qū)塊數(shù)據(jù)一致性、節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的一致性等［６－８］。當(dāng)分布在不同地域的節(jié)點(diǎn)都按照這套規(guī)則進(jìn)行協(xié)商交互之后，最終總能就某個(gè)／ 某些問題得到一致的決策，從而實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)中不同節(jié)點(diǎn)的一致性。根據(jù)容錯(cuò)類型，可將共識(shí)算法分為ＢＦＴ 共識(shí)算法與非拜占庭容錯(cuò)（Ｃｒａｓｈ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ＣＦＴ）共識(shí)算法。

ＢＦＴ 強(qiáng)調(diào)的是能夠容忍部分區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)由于硬件錯(cuò)誤、網(wǎng)絡(luò)擁塞或斷開以及遭到惡意攻擊等情況出現(xiàn)的不可預(yù)料的行為［９－１０］。ＢＦＴ 系列算法是典型的ＢＦＴ 算法，比如實(shí)用拜占庭容錯(cuò)（ＰｒａｃｔｉｃａｌＢｙｚａｎｔｉｎｅ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ＰＢＦＴ）算法［１１－１２］、可擴(kuò)展拜占庭容錯(cuò)（Ｓｃａｌａｂｌｅ Ｂｙｚａｎｔｉｎｅ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ＳＢＦＴ）算法［１３］等。ＣＦＴ 通常指能夠容忍部分區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)宕機(jī)錯(cuò)誤，但不容忍出現(xiàn)由不可預(yù)料的惡意行為導(dǎo)致的系統(tǒng)故障。常見的ＣＦＴ 共識(shí)算法有Ｐａｘｏｓ［１４］、分布式一致性議（ＲＡＦＴ）［１５－１６］等共識(shí)算法。

結(jié)合跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)中不同層級(jí)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)動(dòng)態(tài)聯(lián)合又相對(duì)獨(dú)立的業(yè)務(wù)協(xié)同需求，區(qū)塊鏈共識(shí)算法更適合采用ＲＡＦＴ 類或ＰＢＦＴ 類共識(shí)算法。

１． １ ＲＡＦＴ 算法

２０１４ 年，斯坦福大學(xué)的Ｏｎｇａｒｏ 等［１５］提出分布式一致性協(xié)議ＲＡＦＴ 共識(shí)算法。ＲＡＦＴ 算法在具備強(qiáng)大容錯(cuò)性能的Ｐａｘｏｓ 算法基礎(chǔ)上，對(duì)其復(fù)雜的實(shí)現(xiàn)過程進(jìn)行簡(jiǎn)化，將系統(tǒng)中的角色分為領(lǐng)導(dǎo)者、跟從者和候選者，根據(jù)角色賦予不同的權(quán)限與職能。ＲＡＦＴ 算法主要用于管理日志的一致性，為了達(dá)到易懂易用的目的，此算法將復(fù)雜的分布式共識(shí)問題拆分為領(lǐng)導(dǎo)選舉、日志復(fù)制和安全性３ 個(gè)子問題。在容錯(cuò)方面，ＲＡＦＴ 算法允許具有Ｎ 個(gè)節(jié)點(diǎn)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中有（Ｎ－１）／ ２ 個(gè)節(jié)點(diǎn)同時(shí)出現(xiàn)故障。

１． ２ ＰＢＦＴ 算法

由于原始ＢＦＴ 算法［１７］效率不高且實(shí)際可操作性低等缺點(diǎn)，１９９９ 年Ｃａｓｔｒｏ 等［１２］提出ＰＢＦＴ 算法。

ＰＢＦＴ 算法可以理解為狀態(tài)機(jī)副本復(fù)制算法，節(jié)點(diǎn)角色被分為客戶端、主節(jié)點(diǎn)和從節(jié)點(diǎn)（備份節(jié)點(diǎn)）。在運(yùn)行時(shí)，算法會(huì)任取區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)被稱為從節(jié)點(diǎn)（備份節(jié)點(diǎn)）。當(dāng)客戶端向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送請(qǐng)求時(shí)，主節(jié)點(diǎn)會(huì)通過廣播的形式將客戶端的請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給其他副本節(jié)點(diǎn)，所有副本節(jié)點(diǎn)執(zhí)行請(qǐng)求，并將執(zhí)行結(jié)果反饋到客戶端，客戶端收到來自不同副本節(jié)點(diǎn)的反饋，但需要接收到Ｆ＋１ 個(gè)不同副本節(jié)點(diǎn)反饋的相同結(jié)果，才能將反饋的結(jié)果作為整個(gè)操作的最終結(jié)果。ＰＢＦＴ 算法降低了原始ＢＦＴ 算法的復(fù)雜度，提高其實(shí)際應(yīng)用性。

文獻(xiàn)［１８］針對(duì)ＰＢＦＴ 算法存在的通信復(fù)雜度高、算法本身無法避免拜占庭節(jié)點(diǎn)擔(dān)任主節(jié)點(diǎn)等問題，引入節(jié)點(diǎn)信任度評(píng)價(jià)模型對(duì)ＰＢＦＴ 算法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了監(jiān)理數(shù)據(jù)的分布式安全存儲(chǔ)，并通過智能合約保障數(shù)據(jù)上鏈、查詢過程的高效性、透明性。

１． ３ Ｈｏｔｓｔｕｆｆ 算法

ＨｏｔＳｔｕｆｆ 算法［１９］與其他的ＢＦＴ 類算法最大的區(qū)別就是將兩階段確認(rèn)變?yōu)槿A段確認(rèn)，降低了視圖切換時(shí)的通信復(fù)雜度。ＨｏｔＳｔｕｆｆ 算法每完成一次共識(shí)，更換一個(gè)主節(jié)點(diǎn)。其達(dá)成共識(shí)需要準(zhǔn)備、預(yù)提交、提交和決定４ 個(gè)階段。

Ｈｏｔｓｔｕｆｆ 的公開實(shí)現(xiàn)通常使用ｓｅｃｐ２５６ｋ１ 或ＥＤ２５５１９ 簽名算法［２０］來實(shí)現(xiàn)數(shù)字簽名，ｓｅｃｐ２５６ｋ１算法是ＥＣＤＳＡ 的一種，因此其在實(shí)現(xiàn)聚合簽名和門限簽名方面，效率較低；Ｈｏｔｓｔｕｆｆ 中主節(jié)點(diǎn)需要完成接受請(qǐng)求、發(fā)送消息、收集簽名、聚合簽名和驗(yàn)證簽名等任務(wù)，而其他副本節(jié)點(diǎn)僅需要驗(yàn)證消息和對(duì)消息進(jìn)行簽名，工作量分配不均衡。

２ 模型架構(gòu)設(shè)計(jì)

在跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)應(yīng)用場(chǎng)景下，需要對(duì)上千節(jié)點(diǎn)進(jìn)行大規(guī)模組網(wǎng)部署，形成跨多個(gè)層級(jí)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。在這種大規(guī)模分層組網(wǎng)中，若區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中都為ＶＰ，一方面，網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度的增加對(duì)網(wǎng)絡(luò)連通性和穩(wěn)定性提出了更高的要求，但在真實(shí)落地場(chǎng)景中，出于網(wǎng)絡(luò)安全和建設(shè)成本的考慮，理想化的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境往往很難實(shí)現(xiàn)；另一方面，ＶＰ 數(shù)量的增加會(huì)導(dǎo)致共識(shí)效率的降低，從而拖慢系統(tǒng)的整體性能。考慮到這些問題，本文提出了面向跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)的大規(guī)模節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)分層架構(gòu)，通過ＮＶＰ 和分層架構(gòu)設(shè)計(jì)，有效對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)水平進(jìn)行擴(kuò)展，實(shí)現(xiàn)不同類型網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的大規(guī)模部署。面向跨級(jí)可信協(xié)作服務(wù)的大規(guī)模節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)層級(jí)結(jié)構(gòu)由ＶＰ 層、ＮＶＰ 層、輕節(jié)點(diǎn)層和終端設(shè)備層組成，如圖１ 所示。

ＶＰ 層由ＶＰ 組成，該層級(jí)節(jié)點(diǎn)全部參與共識(shí)，負(fù)責(zé)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的共識(shí)驗(yàn)證與區(qū)塊一致性保證。

ＮＶＰ 層由ＮＶＰ 組成，同步ＶＰ 區(qū)塊數(shù)據(jù)，不參與共識(shí)，并通過網(wǎng)絡(luò)自發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)模型實(shí)現(xiàn)大規(guī)模ＮＶＰ 組網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)水平擴(kuò)展。

輕節(jié)點(diǎn)層包含微數(shù)據(jù)中心、物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)等，靠近邊緣設(shè)備終端，提供輕量級(jí)的計(jì)算功能，具備數(shù)據(jù)緩存以及本地計(jì)算的能力，將各種邊緣設(shè)備與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)橋接起來，賦予邊緣計(jì)算能力，提高數(shù)據(jù)的處理效率，降低整體響應(yīng)延遲。主要存儲(chǔ)區(qū)塊頭數(shù)據(jù)，用于事務(wù)的證明驗(yàn)證，為終端設(shè)備層提供服務(wù)。

終端設(shè)備層包括感知器、通信模組和攝像頭等各類物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集與轉(zhuǎn)發(fā)上鏈，解決數(shù)據(jù)真實(shí)性的“第一公里”問題。

ＮＶＰ 定位于輕量級(jí)服務(wù)節(jié)點(diǎn)，不參與共識(shí)，僅通過信任的ＶＰ 來同步區(qū)塊數(shù)據(jù)，并對(duì)外提供事務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)、查詢等服務(wù)。ＮＶＰ 擁有完善的數(shù)據(jù)恢復(fù)機(jī)制，當(dāng)由于網(wǎng)絡(luò)異常等原因?qū)е鹿?jié)點(diǎn)落后時(shí)，能及時(shí)同步數(shù)據(jù)，恢復(fù)到最新的區(qū)塊狀態(tài)，提高了節(jié)點(diǎn)的可用性。此外，ＮＶＰ 提供的區(qū)塊鏈服務(wù)獨(dú)立于ＶＰ，除了事務(wù)上鏈、查詢和驗(yàn)證等基礎(chǔ)功能外，還支持?jǐn)?shù)據(jù)索引、數(shù)據(jù)歸檔、可信文件存儲(chǔ)和接口權(quán)限管理等功能，適應(yīng)更加多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景。

在跨級(jí)協(xié)作大規(guī)模組網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景中，普遍面臨網(wǎng)絡(luò)環(huán)境復(fù)雜、帶寬有限和低時(shí)延等問題。共識(shí)算法是限制區(qū)塊鏈性能的重要瓶頸，而目前主流聯(lián)盟鏈所采用的共識(shí)算法無法滿足上述數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)應(yīng)用要求。本文在現(xiàn)有ＲＡＦＴ 算法、ＢＦＴ 類共識(shí)算法基礎(chǔ)上，提出支持大規(guī)模分層分區(qū)共識(shí)技術(shù)的高效拜占庭容錯(cuò)（Ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ Ｂｙｚａｎｔｉｎｅ Ｆａｕｌｔ Ｔｏｌｅｒａｎｃｅ，ＥＢＦＴ）模型，通過門限簽名、鏈?zhǔn)酱_認(rèn)、安全性與活性解耦、活性機(jī)制優(yōu)化、交易緩存池、快速恢復(fù)機(jī)制等六方面進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化，保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)異步狀態(tài)下的共識(shí)一致性，提高復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下共識(shí)活性表現(xiàn)及響應(yīng)能力，大幅降低共識(shí)算法網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜度，適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)情況復(fù)雜、網(wǎng)絡(luò)帶寬有限等客觀條件。

（１）引入門限簽名

將其他共識(shí)算法中的節(jié)點(diǎn)相互廣播消息，改由各個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送給領(lǐng)導(dǎo)者（Ｌｅａｄｅｒ）節(jié)點(diǎn)，由Ｌｅａｄｅｒ 利用門限簽名將這些消息簽名聚合后再?gòu)V播給其他節(jié)點(diǎn)，極大地減少了系統(tǒng)中的消息量，從Ｏ（ｎ２ ）減到了Ｏ（ｎ）。相比于ＰＢＦＴ 的２ 輪投票，新型共識(shí)算法采用３ 輪投票，多了一輪投票，各個(gè)節(jié)點(diǎn)集齊投票就可以進(jìn)入下一個(gè)共識(shí)，而不需要等待固定的時(shí)間。

（２）采用鏈?zhǔn)酱_認(rèn)

認(rèn)可一個(gè)區(qū)塊實(shí)際上也是對(duì)于該區(qū)塊父區(qū)塊的認(rèn)可。在鏈?zhǔn)降男滦凸沧R(shí)算法中，可以將區(qū)塊的確認(rèn)放在下一個(gè)區(qū)塊中，只要一個(gè)區(qū)塊后面產(chǎn)生了３ 個(gè)連續(xù)區(qū)塊，就說明該區(qū)塊經(jīng)過了３ 輪投票確認(rèn)，可以最終確定。

（３）安全性和活性解耦

將安全性和活性分開獨(dú)立設(shè)計(jì)，共識(shí)算法的安全性經(jīng)過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)證明，同時(shí)其活性可以更加靈活定制，例如領(lǐng)導(dǎo)者如何切換、超時(shí)時(shí)間如何定義等可以靈活地留給使用者定義。

（４）優(yōu)化活性機(jī)制

活性機(jī)制是保證共識(shí)能夠持續(xù)推進(jìn)的關(guān)鍵所在。將設(shè)計(jì)一個(gè)更加靈活的超時(shí)機(jī)制來應(yīng)對(duì)實(shí)際互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中不穩(wěn)定的延遲與斷網(wǎng)情況。如果節(jié)點(diǎn)因?yàn)橄到y(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不穩(wěn)定導(dǎo)致進(jìn)入多輪超時(shí)的話，不會(huì)頻繁地進(jìn)行輪次切換，而是以一個(gè)逐漸放緩的速率進(jìn)行輪次切換，大大減少了輪次切換的次數(shù)。

（５）實(shí)現(xiàn)交易緩存池

為避免交易丟失專門設(shè)計(jì)交易緩存池，不僅能用于交易緩存，還可進(jìn)行交易去重。通過設(shè)置交易緩存池，共識(shí)階段就可以發(fā)現(xiàn)重復(fù)交易，不會(huì)將重復(fù)交易作為提案消息通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送給其他節(jié)點(diǎn)，從源頭上杜絕重復(fù)交易的發(fā)生。

（６）快速恢復(fù)機(jī)制

網(wǎng)絡(luò)波動(dòng)可能導(dǎo)致ＶＰ 丟失部分共識(shí)消息，從而落后于其他ＶＰ。通過提供狀態(tài)同步功能來拉取最新的區(qū)塊、賬本信息等，落后節(jié)點(diǎn)將分兩階段來進(jìn)行同步：當(dāng)節(jié)點(diǎn)落后足夠多時(shí)，通過直接拉取區(qū)塊執(zhí)行的方式恢復(fù)到一個(gè)最新的穩(wěn)定檢查點(diǎn)高度；當(dāng)節(jié)點(diǎn)落后足夠少時(shí)，通過直接向其他節(jié)點(diǎn)索要仲裁證書（Ｑｕｏｒｕｍ Ｃｅｒｔｉｆｉｃａｔｅ，ＱＣ）的方式來快速恢復(fù)共識(shí)進(jìn)度。為提高同步的效率，采用并行向不同源節(jié)點(diǎn)拉取區(qū)塊的機(jī)制能夠以最快的速度拉取所有丟失的交易等待執(zhí)行，減少了整個(gè)等待執(zhí)行的時(shí)間。

ＥＢＦＴ 集群由ＶＰ 層的全部節(jié)點(diǎn)組成，算法基于ＢＦＴ 模型，即錯(cuò)誤節(jié)點(diǎn)在算法執(zhí)行過程中可以表現(xiàn)出任意行為，但其計(jì)算能力是有限，無法進(jìn)行偽造簽名等打破密碼學(xué)假設(shè)的行為。ＥＢＦＴ 集群節(jié)點(diǎn)間的通信是可靠且可驗(yàn)證的，集群網(wǎng)絡(luò)采用弱同步網(wǎng)絡(luò)假設(shè)，即系統(tǒng)能夠在未知但有界的時(shí)間內(nèi)進(jìn)入同步狀態(tài)，使得節(jié)點(diǎn)間消息傳輸能夠在已知時(shí)間內(nèi)完成。

在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中進(jìn)行部署時(shí)，系統(tǒng)ＶＰ 總數(shù)由配置參數(shù)指定，并與對(duì)應(yīng)的詳細(xì)節(jié)點(diǎn)配置互相驗(yàn)證。系統(tǒng)法定個(gè)數(shù)表示系統(tǒng)中正確節(jié)點(diǎn)的最少數(shù)量，當(dāng)系統(tǒng)中正確節(jié)點(diǎn)數(shù)不少于法定個(gè)數(shù)時(shí)，集群的安全性和活性能夠得到保證；法定個(gè)數(shù)應(yīng)不少于ＶＰ總數(shù)的２ ／ ３。

３ 算法實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)

ＥＢＦＴ 算法模型通過優(yōu)化算法活性、可靠性和數(shù)字簽名性能，以解決大規(guī)模節(jié)點(diǎn)組網(wǎng)場(chǎng)景下共識(shí)效率低下、可擴(kuò)展性不強(qiáng)的問題。

３． １ ＥＢＦＴ 算法流程

ＥＢＦＴ 算法把輪換主節(jié)點(diǎn)作為常規(guī)共識(shí)流程的一部分，所有節(jié)點(diǎn)都能輪流作為主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行提案，這樣不僅緩解了單一主節(jié)點(diǎn)帶來的壓力，也極大地保證了節(jié)點(diǎn)之間的公平性。算法基本流程如圖２所示。

節(jié)點(diǎn)在收到交易后會(huì)進(jìn)行全網(wǎng)廣播，選擇當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)進(jìn)行打包。其余節(jié)點(diǎn)判斷共識(shí)是否超時(shí)，如果超時(shí)，就通過傳遞ＱＣ 來保證輪換主節(jié)點(diǎn)后，系統(tǒng)仍然能夠正常提供共識(shí)服務(wù)。如果沒有超時(shí)，循環(huán)至客戶端停止發(fā)送請(qǐng)求。

此外，合并視圖切換流程和正常流程，即無需單獨(dú)的視圖切換流程。切換視圖時(shí)，節(jié)點(diǎn)直接切換到新視圖并通知新的主節(jié)點(diǎn)，無需確認(rèn)其他節(jié)點(diǎn)希望切換視圖，從而降低了視圖切換的復(fù)雜度，實(shí)現(xiàn)快速共識(shí)。

（１）共識(shí)算法主流程

在大規(guī)模節(jié)點(diǎn)中，共識(shí)推進(jìn)的流程主要是提案（Ｐｒｏｐｏｓａｌ）階段與投票（Ｖｏｔｅ）階段的循環(huán)。共識(shí)算法主流程如圖３ 所示。

步驟１：交易和廣播。節(jié)點(diǎn)收到交易之后，剔除重復(fù)交易后將其存入到本地內(nèi)存池中，隨后將其廣播給其他所有節(jié)點(diǎn)，收到廣播的節(jié)點(diǎn)會(huì)進(jìn)行同樣的去重存儲(chǔ)操作。需要注意的是，現(xiàn)在交易的接收與廣播流程由內(nèi)存池負(fù)責(zé)，不在共識(shí)主流程中。

步驟２：提案。當(dāng)前輪次的主節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)進(jìn)行打包，從內(nèi)存池中取出若干筆符合要求的交易打包，并附帶上一輪的ＱＣ 封裝成一個(gè)提案，廣播給其他節(jié)點(diǎn)。

步驟３：投票。所有的節(jié)點(diǎn)（包括主節(jié)點(diǎn)）在監(jiān)聽到提案消息后，都會(huì)驗(yàn)證提案ｌ 的合法性，驗(yàn)證通過后，首先檢查該提案中的ＱＣ 是否能夠提交前序的區(qū)塊，如果達(dá)到了三鏈安全性提交規(guī)則，則直接提交區(qū)塊，等待區(qū)塊執(zhí)行完成之后將其中的交易從內(nèi)存池中移除。最后，節(jié)點(diǎn)會(huì)將投票信息發(fā)送至下一輪的主節(jié)點(diǎn)（下一輪的主節(jié)點(diǎn)選擇策略定義在活性規(guī)則中）。需要注意的是，每個(gè)節(jié)點(diǎn)的投票中都會(huì)附帶節(jié)點(diǎn)簽名。

步驟４：提案階段。下一輪的主節(jié)點(diǎn)收到法定個(gè)數(shù)投票后，聚合成一個(gè)ＱＣ，并開始下一輪打包，并重復(fù)步驟２ 與步驟３，一直到出現(xiàn)超時(shí)的情況。

（２）超時(shí)輪換主節(jié)點(diǎn)流程

當(dāng)主節(jié)點(diǎn)由于網(wǎng)絡(luò)原因或者其他因素導(dǎo)致從節(jié)點(diǎn)無法按期收到提案進(jìn)行投票時(shí)，通過構(gòu)造超時(shí)證書（Ｔｉｍｅｏｕｔ Ｃｅｒｔ，ＴＣ）觸發(fā)超時(shí)機(jī)制，通過集群資源管理器活性模塊讓全網(wǎng)快速地進(jìn)入到下一個(gè)輪次（ｒｏｕｎｄ）繼續(xù)共識(shí)。超時(shí)輪換主節(jié)點(diǎn)流程如圖４所示。

步驟１：交易和廣播。所有ＶＰ 接收交易并且廣播交易，當(dāng)前的主節(jié)點(diǎn)正常的進(jìn)行打包并廣播提案。

步驟２：輪次超時(shí)（Ｒｏｕｎｄ Ｔｉｍｅｏｕｔ）。由于網(wǎng)絡(luò)原因，導(dǎo)致主節(jié)點(diǎn)提案并沒有及時(shí)地發(fā)送到從節(jié)點(diǎn)，因此從節(jié)點(diǎn)不會(huì)對(duì)本輪次進(jìn)行投票。

步驟３：廣播超時(shí)信息。所有節(jié)點(diǎn)都無法按期收到本輪的提案，導(dǎo)致超時(shí)，全網(wǎng)廣播超時(shí)投票消息，其中會(huì)附帶本節(jié)點(diǎn)當(dāng)前所處的輪次號(hào)以及節(jié)點(diǎn)的簽名。

步驟４：提案。下一輪的主節(jié)點(diǎn)在一定時(shí)間內(nèi)收到共識(shí)算法達(dá)成共識(shí)所需要的投票節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)個(gè)超時(shí)投票消息后，即構(gòu)造成ＴＣ，ＴＣ 從內(nèi)存池中取出若干筆合法交易打包，即可將ＴＣ 與其封裝成一個(gè)新的提案進(jìn)行廣播，進(jìn)入下一輪次共識(shí)，保障共識(shí)服務(wù)順利進(jìn)行。

３． ２ 節(jié)點(diǎn)共識(shí)功能設(shè)計(jì)

共識(shí)算法模塊作為區(qū)塊鏈支撐平臺(tái)重要組成部分，通過平臺(tái)共識(shí)引擎運(yùn)行。其主要功能結(jié)構(gòu)包括五部分，分別是交易池、安全規(guī)則管理、活性管理、區(qū)塊存儲(chǔ)和加密，如圖５ 所示。

（１）交易池模塊

交易池（Ｍｅｍｐｏｏｌ）是交易緩沖池，同時(shí)具備交易去重的功能。當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到客戶端發(fā)來的交易，會(huì)首先將交易放到Ｍｅｍｐｏｏｌ 中。Ｍｅｍｐｏｏｌ 會(huì)檢查交易是否已經(jīng)過時(shí)，是否已經(jīng)存在同樣的交易。

Ｍｅｍｐｏｏｌ 從功能上可以分成兩部分：一部分是與本地的共識(shí)模塊進(jìn)行交互的接口；一部分是與其他ＶＰ 的Ｍｅｍｐｏｏｌ 對(duì)交易進(jìn)行同步的接口。當(dāng)共識(shí)模塊需要生成提案時(shí)，將會(huì)從Ｍｅｍｐｏｏｌ 中取出交易。當(dāng)提案完成共識(shí)，共識(shí)模塊會(huì)通知Ｍｅｍｐｏｏｌ 將共識(shí)的交易從內(nèi)存中刪除。同時(shí)，Ｍｅｍｐｏｏｌ 每隔一段時(shí)間，會(huì)向其他ＶＰ 節(jié)點(diǎn)廣播自己最新獲知的可以作為提案的交易。

（２）安全規(guī)則管理器模塊

安全規(guī)則是保證系統(tǒng)安全性和正確性的重要支撐。在安全規(guī)則設(shè)計(jì)中，視圖以單調(diào)遞增的方式不斷切換。在每個(gè)視圖內(nèi)，都有一個(gè)唯一的Ｌｅａｄｅｒ 節(jié)點(diǎn)，負(fù)責(zé)收集和轉(zhuǎn)發(fā)共識(shí)消息，并生成ＱＣ 證書等等。每個(gè)ＶＰ 都在本地存儲(chǔ)了一顆狀態(tài)樹，樹上的每個(gè)節(jié)點(diǎn)（ｎｏｄｅ）存儲(chǔ)了若干條待執(zhí)行的命令（即來自客戶端的請(qǐng)求）、協(xié)議相關(guān)的元數(shù)據(jù)和一個(gè)指向父節(jié)點(diǎn)的鏈接。一個(gè)給定節(jié)點(diǎn)的所在分支是該節(jié)點(diǎn)到達(dá)樹根的路徑。隨著視圖的增長(zhǎng)，樹上的某分支會(huì)被投票并達(dá)到已提交的狀態(tài)，這些已提交狀態(tài)的葉子節(jié)點(diǎn)將被最終執(zhí)行。

安全性主要包括對(duì)投票規(guī)則和提交規(guī)則的約束和定義。安全節(jié)點(diǎn)的判斷有２ 個(gè)指標(biāo)：提案消息中的節(jié)點(diǎn)是本地已鎖定證書節(jié)點(diǎn)（ｌｏｃｋｅｄＱＣ）所在分支的擴(kuò)展；提案消息中的ＱＣ 的視圖值大于本地ｌｏｃｋｅｄＱＣ 的視圖值。一個(gè)ＶＰ 只會(huì)對(duì)滿足安全條件的提案進(jìn)行投票，其中ｌｏｃｋｅｄＱＣ 在提交階段決定。

（３）活性管理器模塊

活性管理器（Ｐａｃｅｍａｋｅｒ）組件［１９］用來保證系統(tǒng)的活性。活性是保證系統(tǒng)在給定的全局延遲時(shí)間內(nèi)能夠一直向前運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵所在，也是所有共識(shí)算法在設(shè)計(jì)之初都必須考慮在內(nèi)的關(guān)鍵因素。Ｐａｃｅｍａｋｅｒ 主要有以下２ 個(gè)功能：在一個(gè)足夠長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，把所有節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)樹更新到一致的高度；幫助主節(jié)點(diǎn)提議出讓正確的副本節(jié)點(diǎn)能夠接受的區(qū)塊。

起搏器會(huì)實(shí)時(shí)維護(hù)當(dāng)前所處的ｒｏｕｎｄ，收到的最新ＱＣ 的ｒｏｕｎｄ，以及最近一次提交區(qū)塊的ｒｏｕｎｄ。每當(dāng)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入到一個(gè)新的ｒｏｕｎｄ 時(shí)，Ｐａｃｅｍａｋｅｒ 都會(huì)啟動(dòng)一個(gè)超時(shí)器，如果在規(guī)定時(shí)間內(nèi)不能收到一條合法的提案消息，就會(huì)觸發(fā)超時(shí)事件，節(jié)點(diǎn)會(huì)向全網(wǎng)發(fā)送一個(gè)超時(shí)信息，當(dāng)節(jié)點(diǎn)收到超過法定個(gè)數(shù)節(jié)點(diǎn)發(fā)送的超時(shí)信息時(shí)，說明此時(shí)有超過法定個(gè)數(shù)節(jié)點(diǎn)認(rèn)為當(dāng)前的主節(jié)點(diǎn)失效了，Ｐａｃｅｍａｋｅｒ 會(huì)主動(dòng)更新當(dāng)前的ｒｏｕｎｄ 進(jìn)入到下一個(gè)ｒｏｕｎｄ，并再次啟動(dòng)超時(shí)器，直到某個(gè)ｒｏｕｎｄ 下，能夠收到一條合法的提案消息，才開始正常處理交易。

（４）區(qū)塊存儲(chǔ)模塊

區(qū)塊存儲(chǔ)是節(jié)點(diǎn)在內(nèi)存中維護(hù)的最近使用的區(qū)塊緩存。在共識(shí)過程中，節(jié)點(diǎn)本身會(huì)根據(jù)本地Ｍｅｍｐｏｏｌ 中的交易生成新的區(qū)塊，也會(huì)收到其他節(jié)點(diǎn)的提案，從中獲取區(qū)塊信息。區(qū)塊存儲(chǔ)記錄了這些區(qū)塊之間的關(guān)聯(lián)，給其他模塊提供獲取區(qū)塊信息的接口。

（５）加密模塊

加密模塊主要負(fù)責(zé)消息的簽名和驗(yàn)簽，保證了節(jié)點(diǎn)無法對(duì)消息進(jìn)行偽造和篡改。當(dāng)某一節(jié)點(diǎn)收到來自其他節(jié)點(diǎn)的消息時(shí)，該節(jié)點(diǎn)的首要任務(wù)是確認(rèn)消息的真實(shí)性，因?yàn)樵诎菡纪サ膱?chǎng)景下，惡意節(jié)點(diǎn)可以發(fā)送虛假的消息以誤導(dǎo)正常的節(jié)點(diǎn)。

采用ＥＤ２５５１９ 作為簽名以及驗(yàn)簽的算法，該算法的速度比常用的ＥＣＤＳＡ 算法更快，因此在大規(guī)模組網(wǎng)共識(shí)的場(chǎng)景中具有顯著的優(yōu)勢(shì)。

由于網(wǎng)絡(luò)存在丟包、延遲和斷網(wǎng)的可能，節(jié)點(diǎn)并不能總是按序收到所有提案，當(dāng)節(jié)點(diǎn)因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)原因丟失了幾條提案后再收到一條包含更大ｒｏｕｎｄ 的提案時(shí)，節(jié)點(diǎn)需要進(jìn)行快速同步，這里包含如下２ 種情況：節(jié)點(diǎn)落后超過３ 個(gè)ｒｏｕｎｄ，此時(shí)需要先快速同步所有落后的區(qū)塊，之后再同步近３ 個(gè)ＱＣ 以及區(qū)塊；節(jié)點(diǎn)落后小于３ 個(gè)ｒｏｕｎｄ，則只需要同步最新的若干個(gè)ｒｏｕｎｄ 及ＱＣ 即可。

通過批量驗(yàn)簽算法，一次驗(yàn)簽就可以判斷ＱＣ的真實(shí)性這樣當(dāng)某節(jié)點(diǎn)收到ＱＣ 之后，就不再需要對(duì)ＱＣ 中的投票信息進(jìn)行逐一驗(yàn)簽。如此設(shè)計(jì)可緩解ＱＣ 校驗(yàn)的壓力，對(duì)于提高共識(shí)算法的性能具有重要的意義。

４ 仿真模擬實(shí)驗(yàn)

為了評(píng)估本算法在實(shí)際存證場(chǎng)景下的真實(shí)表現(xiàn)，對(duì)其存證交易的具體場(chǎng)景進(jìn)行模擬。仿真模擬實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境如表１ 所示，軟件環(huán)境如表２ 所示。

４． １ 實(shí)驗(yàn)設(shè)置

（１）存證壓力測(cè)試

為了驗(yàn)證產(chǎn)品存證交易的壓力測(cè)試場(chǎng)景下的表現(xiàn)，采用４ 個(gè)ＶＰ 進(jìn)行模擬，節(jié)點(diǎn)間采用Ｐ２Ｐ 網(wǎng)絡(luò)，確保節(jié)點(diǎn)之間的通信正常。ＶＰ 仿真實(shí)驗(yàn)設(shè)置示意如圖６ 所示。

假設(shè)存證數(shù)據(jù)大小固定為２００ Ｂｙｔｅ，持續(xù)１０ ｍｉｎ 向單個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送存證交易，使壓力維持在一個(gè)較高的水平，根據(jù)需要調(diào)整存證交易的發(fā)送頻率，并檢測(cè)ＶＰ 的處理能力和性能指標(biāo)，從而評(píng)估本算法在高負(fù)載情況下的性能表現(xiàn)。

根據(jù)ＥＢＦＴ 算法，若主節(jié)點(diǎn)超時(shí)無響應(yīng)會(huì)進(jìn)行主節(jié)點(diǎn)切換，確保共識(shí)正常運(yùn)行。設(shè)置主節(jié)點(diǎn)切換的條件為輪次切換周期不超過１ ｓ。監(jiān)測(cè)主節(jié)點(diǎn)切換的時(shí)間和過程，評(píng)估主節(jié)點(diǎn)切換對(duì)系統(tǒng)的影響以及系統(tǒng)的容錯(cuò)性。

（２）查詢性能測(cè)試

在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)正常運(yùn)行的前提條件下，確保查詢節(jié)點(diǎn)的緩存內(nèi)容已被清除，以獲得準(zhǔn)確的查詢性能數(shù)據(jù)。持續(xù)５ ｍｉｎ 向單個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送查詢請(qǐng)求，根據(jù)需要調(diào)整查詢請(qǐng)求的發(fā)送頻率。監(jiān)測(cè)單節(jié)點(diǎn)的查詢響應(yīng)時(shí)間、吞吐量和延遲等指標(biāo)，以評(píng)估系統(tǒng)在大量查詢處理下的性能表現(xiàn)。

４． ２ 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

存證壓力測(cè)試結(jié)果如圖７ 所示。在１０ 月１５ 日１５：０４：１４—１５：１５：１３ 這段時(shí)間內(nèi)，存證壓力場(chǎng)景下的事務(wù)數(shù)／ 秒（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ，ＴＰＳ）均值為５０ ９７７． ８，每秒上鏈交易數(shù)（ＣＴＰＳ ）均值為５０ １９６． ２８５ １５６，交易成功率為９８． ５５６ ６％ 。

由圖７ 可以看出，在高壓力的存證場(chǎng)景下，系統(tǒng)能夠以每秒超過５ 萬個(gè)交易的速度、低于５％ 的錯(cuò)誤率處理大批量存證交易請(qǐng)求，并具有較高的交易成功率，進(jìn)一步證實(shí)了算法在高負(fù)載條件下的性能能夠滿足需求。

查詢性能測(cè)試結(jié)果如圖８ 所示，在１０ 月１６ 日１１：４２：２２—１１：４９：１９ 這段時(shí)間內(nèi)，在單節(jié)點(diǎn)大量查詢處理場(chǎng)景下的每秒查詢率（Ｑｕｅｒｉｅｓ Ｐｅｒ Ｓｅｃｏｎｄ，ＱＰＳ）均值為６１ ０３９，且抽樣查詢結(jié)果全部正確。

由圖８ 可以看出，在正常運(yùn)行的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，系統(tǒng)能夠以每秒超過６ 萬個(gè)查詢的速度處理查詢請(qǐng)求，并且在大批量查詢時(shí)保持良好的準(zhǔn)確性。所有抽樣查詢的結(jié)果都是正確的，進(jìn)一步證明了系統(tǒng)在面對(duì)大量查詢時(shí)能夠正常運(yùn)行。

仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的共識(shí)算法在存證壓力場(chǎng)景下能夠處理高負(fù)載的批量交易，并且在單節(jié)點(diǎn)大量查詢處理場(chǎng)景下能夠以高吞吐量和準(zhǔn)確度運(yùn)行，滿足大規(guī)模組網(wǎng)共識(shí)的存證場(chǎng)景中對(duì)系統(tǒng)處理能力和響應(yīng)速度的實(shí)際需求。

５ 結(jié)束語

本文提出了一種高效的共識(shí)算法—ＥＢＦＴ，以滿足跨級(jí)協(xié)作數(shù)據(jù)服務(wù)場(chǎng)景對(duì)數(shù)據(jù)規(guī)模、可靠性、穩(wěn)定性和處理性能的要求，解決了在大規(guī)模節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中低共識(shí)效率和有限可擴(kuò)展性的局限性。仿真實(shí)驗(yàn)表明，ＥＢＦＴ 可以在存在證明的場(chǎng)景下處理高負(fù)載批處理事務(wù)，在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上涉及大量查詢的場(chǎng)景下實(shí)現(xiàn)高吞吐量和準(zhǔn)確性。該算法有效滿足了數(shù)據(jù)服務(wù)應(yīng)用中大規(guī)模節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)對(duì)系統(tǒng)處理能力和響應(yīng)速度的實(shí)際要求。

在后續(xù)工作中，將進(jìn)一步探索降低共識(shí)算法的復(fù)雜性，適應(yīng)不同的網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性和有限的資源，使其適用于可信協(xié)作數(shù)據(jù)服務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。

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作者簡(jiǎn)介

張岐坦 男，（１９８６—），博士，高級(jí)工程師。

卜毅明 男，（１９８６—），博士，高級(jí)工程師。

沈宇婷 女，（１９９０—），博士，高級(jí)工程師。

基金項(xiàng)目：河北省智能化信息感知與處理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)展基金項(xiàng)目（ＳＸＸ２２１３８Ｘ００２）