(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210275543.9 (22)申请日 2022.03.21 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114466034 A (43)申请公布日 2022.05.10 (73)专利权人 北京航空航天大 学 地址 100089 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 胡凯　万季　 (74)专利代理 机构 郑州晟佳专利代理事务所 (普通合伙) 4120 5 专利代理师 张心龙 (51)Int.Cl. H04L 67/1097(2022.01) H04L 9/32(2006.01) H04L 12/18(2006.01)审查员 李彦欣 (54)发明名称 一种基于匿名主节点的区块链共识方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于匿名 主节点的区块链 共识方法， 包括准备阶段、 预提交阶段、 提交阶 段、 预决定阶段和决定阶段， 该区块链共识方法 是一种区块链高效共识算法， 主要用于在隐藏主 节点身份的条件 下， 实现可扩展和高效的区块链 数据共识， 包含匿名节点身份认证机制， 支持匿 名主节点下的区块共识， 降低了主节 点被攻击的 可能性， 而且， 本发明提供的基于匿名主节点的 区块链共识方法是一种多阶段区块共识算法， 通 过主节点与其他所有节点的一对多通讯取代 n‑n 广播， 降低了算法复杂度， 支持异常处理与故障 恢复功能， 具有良好的性能与可扩 展性。 权利要求书2页 说明书8页 附图1页 CN 114466034 B 2022.09.02 CN 114466034 B 1.一种基于匿名主节点的区块链共识方法， 其特 征在于， 包括： 准备阶段： 第一节点更改自身共识状态， 生成并向其 他节点广播 准备消息； 预提交阶段： 第二节点接收到准备消息后， 对准备消息进行相关验证， 若验证通过， 则 第二节点更改自身共识状态， 提议所述第一节点为候选主节点， 生成并向所述第一节点发 送预提交消息， 所述预提交消息包括用于表示第二节点是否同意第一节点作为主节点的投 票的第一部分门限签名； 提交阶段： 第一节点搜集其他节点发送的预提交消息， 并验证所述第一部分门限签名 的有效性， 若第一节点接 收到超过第一预设门限值个有效的第一部分门限签名， 则第一节 点更改自身共识状态， 生成并向其 他节点广播 提交消息； 预决定阶段； 第二节点对接收到的来自第一节点的提交消息进行相关验证， 若验证通 过， 则第二节点更改自身共识状态， 生成并向第一节点 发送预决定消息， 所述预决定消息包 括用于表示第二节点是否同意在预设视图、 预设高度下的区块 提议的第二部分门限签名； 决定阶段： 第一节点接收到预决定消息后对第二部分门限签名进行有效性验证， 若第 一节点接收到超过第二预设门限值个有效的第二部 分门限签名， 则第一节点生成并向其他 节点广播决定消息； 第二节点接收到决定消息后， 根据决定消息判断是否修改第二节点的 区块链； 所述准备阶段中的准备消息包括第一节点凭证、 第一节点提议新区块的高度和视 图， 所述第一节点提议新区块的高度为所述预设高度， 所述第一节点提议新区块的视图为所述 预设视图； 所述第一节点将所述超过第一预设门限值个有效的部分门限签名合成第一完整门限 签名， 并生成区块提议的消息签名， 所述提交消息包括第一节点提议新区块的高度和视图、 第一节点提议新区块、 所述第一完整门限签名和所述区块提议的消息签名； 所述区块提议 的消息签名的获取过程包括： 根据收到的来自不同节点的命令列 表， 生成区块提议， 并使用 私钥和签名函数生成区块 提议的消息签名； 所述决定消息包括第一节点 通过使用签名函数生成的第二完整门限签名； 所述决定消息还 包括第一节点 提议新区块的高度和视图。 2.根据权利要求1所述的基于匿名主节点的区块链共识方法， 其特征在于， 所述预提交 阶段中， 第二节点对准备消息进行相关验证， 包括： 验证所述节点凭证的有效性、 验证第一节点提议新区块的高度和视 图的有效性、 验证 第一节点次序的正确性， 若三 者均验证通过， 则判定对准备消息的验证通过。 3.根据权利要求1所述的基于匿名主节点的区块链共识方法， 其特征在于， 所述预 决定 阶段中， 第二节点对接收到的来自第一节点的提交消息进行相关验证， 包括： 对 所述第一完 整门限签名和区块 提议进行验证。 4.根据权利要求1所述的基于匿名主节点的区块链共识方法， 其特征在于， 所述决定阶 段中， 第二节点 根据决定消息判断是否修改第二节点的区块链， 包括： 若第二节点判断决定消息 中， 第一节点提议新区块的高度和视图与第 二节点请求生成 的新区块的高度和视图相同， 将所述第二节点请求生成的新区块的高度更改为第二节点区 块的高度， 将第一节点 提议新区块链接在第二节点的区块链构成第二节点 新的区块链； 若第二节点判断决定消息 中， 第一节点提议新区块的高度 大于第二节点请求生成的新权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114466034 B 2区块的高度， 且第一节点提议新区块的视图大于第二节点请求生成的新区块的视图， 第二 节点从第一节点下载缺失的区块信息， 所述缺失的区块信息包括大于第二节点请求生成的 新区块的高度， 且小于或者 等于第一节点 提议新区块的高度所对应的区块信息 。 5.根据权利要求1所述的基于匿名主节点的区块链共识方法， 其特征在于， 所述基于匿 名主节点的区块链共识方法还包括异常阶段， 如果第二节点的计时器超时时第二节点仍然 无法进入决定阶段对应的共识状态， 则进入异常阶段； 所述异常阶段中， 第二节点的共识状态更改为异常阶段对应的共识状态， 初始化计时 器并向其他节点广播异常消息， 所述异常消息表 示第二节点请求在第一预设空 区块高度产 生一个第一空区块， 所述第一空区块为不包含命令的区块， 所述第一预设空区块高度表示 提议的第一空区块的高度； 所述第二节点广播异常消息的同时， 也在接收来自其他节点发送的异常消息， 若第二 节点累计接 收到预设数量的异常消息， 则第二节点重置计时器， 更改第二节点的共识状态 为决定阶段对应的共识状态， 并且， 将第二节点对应的区块高度更改为所述第一预设空区 块高度， 将所述第一空 区块加入到所述第二节点对应的区块链， 构成新区块链； 若第二节 点 没有接收到所述预设数量的异常消息， 则第二节点向其他节点广播请求消息， 所述请求消 息表示在第二预设空区块高度产生一个第二空区块， 所述第二空区块为不包含交易的区 块， 并重置计时器。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114466034 B 3