(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 202210447552.1 (22)申请日 2022.04.27 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114553423 A (43)申请公布日 2022.05.27 (73)专利权人 南京大学 地址 210093 江苏省南京市 鼓楼区汉口路 22号 (72)发明人 尹华磊　高睿琪　翁晨洵　陈增兵　 (74)专利代理 机构 南京华讯知识产权代理事务 所(普通合伙) 32413 专利代理师 仝东凤 (51)Int.Cl. H04L 9/08(2006.01) H04L 9/32(2006.01)G06N 10/00(2022.01) (56)对比文件 US 2019147438 A1,2019.0 5.16 审查员 徐千慧 (54)发明名称 一种去中心化 量子拜占庭共识方法 (57)摘要 本发明公开了一种去中心化量子拜占庭共 识方法， 方法包括消息广播阶段和消息整合阶 段， 其中消息广播阶段由多个消息分发轮组成， 每个消息分发轮中由一个主节点向该轮中的其 他副节点进行消息分发， 而其他副节 点对所收到 的消息进行验证和记录， 消息分发利用三方量子 签名技术实现并由此保证防伪造性和防抵赖性； 消息整合阶段由各个节点独立的利用majority 函数对其手中的消息统计列表进行多轮统计整 合， 并决定最终输出的消息。 本发明保证最终所 有好节点即非恶意节点将输出一致的共识结论； 且当一个好节 点作为初始主节 点的情况下， 能保 证最终所有好节点一致输出的消息也正是该好 初始主节点在 初始消息分发轮所分发的值。 权利要求书2页 说明书9页 附图3页 CN 114553423 B 2022.07.29 CN 114553423 B 1.一种去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于， 所述共识方法共有n方节点参与， 其中f方为恶意节点， 该 方法包括以下步骤： （1） 消息广播阶段： S1、 初始消息分发轮： n方节点中任意选取一方作为初始消息分发轮的初始主节点， 该 初始主节点记为 ， 其余n‑1个节点为副节点依次记为 ； 初始主节点 向其余n‑1个副节点利用量子数字签名执行待达成共识消息的分发， 分发完成之后， 各个 副节点得到相对应的广播消息列表， 该初始消息分发轮的深度为 1， 初始消息分发轮也为第 一消息分发轮； S2、 中间消息分发轮： 第一消息分发轮中的副节点将各自作为主节点开启第二消息分 发轮， 为第一消息 分发轮中除自己本身以外的副节点利用量子数字签名执行待达成共识消 息的分发， 分发完成之后， 各个副节 点得到相对应的广播消息列 表， 每个第二消息 分发轮的 深度均为2； 每个第二消息 分发轮中的副节点将各自作为主节点开启第三消息分发轮， 为自 己所在的第二消息分发轮中除自己本身以外的副节点利用量子数字签名执行待达成共识 消息的分发， 分发完成之后， 各个副节点得到相对应的广播消息列表， 每个第三消息 分发轮 的深度均为3； 以此类推， 直至第f消息 分发轮并得到各个副节点相对应的广播消息列 表， 第 f消息分发轮也为最终消息分发轮， 其深度为f； 待达成共识消息在多个消息分发轮中存在 多支传递路径； （2） 消息整合阶段： 这n‑1个节点各自独立进行消息整合阶段的操作， 且各节点操作 一致； S3、 获得初始输入： 消息整合阶段开始时， 中的每个节点都对其 所参与的各个最 终消息分发轮各自形成一个消息统计列 表， 消息统计列 表中的记录 即为对 应的最终消息分发轮中广播消息列表中的记录； 中的每个节点将各 个最终消息分发轮对应的消息统计列表作为major ity函数的输入， 所得的输出根据消息 路 径进行整合并形成对应上一层深度下 各个第f‑1消息分发轮的消息统计列表； S4、 消息多轮整合过程： 根据不同的消息分发轮所在的消息转发路径分支， 中的每个节点将各个第f ‑1消息分发轮的消息统计列表输入 majority函数后， 所得到的输出根据消息 路径进行整合并形成对应上一层深度下各个第f ‑ 2消息分发轮的消息统计列表； 以此类推， 中的每个节点将第一消息 分发轮的消息统计列表输入majority函数后得到的输出为对应于第一消息分发轮中初始 主节点S所分发待共识消息的最终结论并作为共识消息 输出。 2.根据权利要求1所述的一种 去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于： 每个消息分 发轮中的主节点不会参与到由当前消息分发轮中的副节点作为主节点所开启的下一消息 分发轮中。 3.根据权利要求1所述的一种 去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于， 所述量子数 字签名的具体过程 为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114553423 B 2在每个消息分发轮中有一个主节点， 其他节点为副节点， 所有副节点被轮流选出担任 转发者， 该转发者由主节点随机选出且当前消息分发轮中所有副节点都被选作为一次转 发 者； 相对于主节点和当前转 发方的其他副节点为验证方， 其中主节点、 当前转 发方和对应的 一个验证方构成量子数字签名中的三方——发送方、 转发方和验证方， 主节点将消息发送 给转发方， 转发方再将消息发送给验证方， 转发方和验证方对消息进行验证从而实现三方 量子数字签名； 其中， 每个验证方都轮流参与主节点和当前 的转发方组成的三方量子数字 签名过程。 4.根据权利要求3所述的一种 去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于： 当某一副节 点作为当前消息分发轮的转 发者时， 该副节点要求该轮的主节点 发送给转发者的消息与该 主节点在上一轮被作为转 发方时转发的消息一致才接收该消息， 若不一致则请求该轮的主 节点重新发送消息直到消息一 致。 5.根据权利要求1所述的一种去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于： 所述 majority函数的定义为： 对一组输入的值， 取出现次数最多的值作为输出； 当一组输入的值 中出现次数最多的值有多个则无法选出一个最多的值， 此时选取一个事先确定好的值作为 输出。 6.根据权利要求3所述的一种 去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于： 在三方量子 数字签名过程中， 当所有验证方都参与并接收消息后， 当前的转 发方即完成转 发工作， 并且 在该过程中转发方要求每次转发操作时从主节点收到的消息必须一致， 否则不会接受该消 息， 同时转发方要求主节点重新发送直到消息符合 一致性。 7.根据权利要求1所述的一种去中心化量子拜占庭共识方法， 其特征在于： 当n方节点 参与共识方法时， 该 方法中f方为恶意节点的数量 不超过n方节点数量的二分之一。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114553423 B 3