PBFT算法中的视图切换方法、共识节点和区块链系统与流程

pbft算法中的视图切换方法、共识节点和区块链系统
技术领域
1.本技术一个或多个实施例涉及区块链技术领域，尤其涉及一种pbft算法中的视图切换方法、共识节点和区块链系统。


背景技术：

2.区块链(blockchain)是分布式数据存储、点对点传输、共识协议、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链系统中按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。由于区块链具有去中心化、信息不可篡改、自治性等特性，使得区块链的应用越来越广泛。


技术实现要素：

3.本技术一个或多个实施例提供一种pbft算法中的视图切换方法、共识节点和区块链系统，包括：
4.本技术提供一种pbft算法中的视图切换方法，所述方法应用于区块链系统中的任一目标共识节点，包括：
5.响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；
6.响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；
7.如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。
8.本技术还提供一种共识节点，所述共识节点为区块链系统中的任一目标共识节点，包括：
9.第一接收单元，响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；
10.第一确定单元，响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；
11.第一同步单元，如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。
12.本技术还提供一种区块链系统，包括多个共识节点，其中：
13.任一目标共识节点响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发
送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；
14.所述目标共识节点响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；
15.所述目标共识节点如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。
16.在上述实施例中，在针对某个区块包含的交易进行共识的过程中，如果某个共识节点因为共识进度较快，在视图切换之前已经完成了针对该区块的共识(即已经收集到2f+1个与该区块对应的commit消息)，那么该节点可以在view change阶段，将本地存储的该区块的共识通过证明(包含收集到的2f+1个与该区块对应的commit消息)携带在viewchange消息中广播给其他共识节点，使其他共识节点在接收到该viewchange消息时，可以将该viewchange消息包含的该区块的共识通过证明在本地进行存储。通过这种同步机制，可以在view change阶段，让共识进度较慢的共识节点跟上共识进度较快的共识节点，从而保证各个共识节点之间的共识进度的同步。在视图切换之后，新的主节点会重新广播与该区块对应的pre-prepare消息，以重新发起针对该区块包含的交易的共识，此时因为各个共识节点已经同步到了最新的共识通过证明，所以如果本地存储了该区块的共识通过证明，就可以不再返回与该pre-prepare消息对应的prepare消息，从而中止重复投票。这样，就算共识节点的配置发生更新，由于不会再重复投票，也就不会导致重新共识时出现异常。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
18.图1是本技术一示例性实施例示出的一种区块链系统的示意图；
19.图2是本技术一示例性实施例示出的一种pbft算法中的常规阶段的示意图；
20.图3是本技术一示例性实施例示出的一种pbft算法中的视图切换阶段的示意图；
21.图4是本技术一示例性实施例示出的一种pbft算法中的视图切换方法的流程图；
22.图5是本技术一示例性实施例示出的一种设备的结构示意图；
23.图6是本技术一示例性实施例示出的一种区块链网络中的共识节点的架构示意图。
具体实施方式
24.为了使本技术领域的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护
的范围。
25.区块链一般被划分为三种类型：公有链(public blockchain)、私有链(private blockchain)和联盟链(consortium blockchain)。此外，还可以有上述多种类型的结合，比如私有链与联盟链的结合、联盟链与公有链的结合等。
26.在上述三种类型的区块链中，去中心化程度最高的是公有链。加入公有链的参与方(也可以称为区块链中的节点)可以读取链上的数据记录、参与交易、竞争新区块的记账权等。而且，各节点可自由加入或退出网络，并进行相关操作。
27.私有链则相反，网络的写入权限由某个组织或机构控制，数据读取权限受组织规定。也即，私有链可以视为一个弱中心化系统，其对节点具有严格限制且节点数量较少。这种类型的区块链更适合于特定机构内部使用。
28.联盟链则介于公有链以及私有链之间，可以实现“部分去中心化”。联盟链中的各节点通常有与之对应的实体机构或组织；节点通过授权加入网络并组成利益相关联盟，共同维护区块链的运行。
29.请参考图1，图1是本技术一示例性实施例示出的一种区块链系统的示意图。
30.如图1所示，区块链系统可以维护一个或多个区块链(例如：公有区块链、私有区块链、联盟区块链等)，并且可以包含用于承载上述一个或多个区块链的多个区块链节点；例如，如图1中示出的区块链节点1、区块链节点2、区块链节点3、区块链节点4、区块链节点i等可以共同承载一个或多个区块链。各个区块链系统所包含的区块链之间，以及各个区块链系统之间，还可以进行跨链的数据访问。
31.区块链节点是逻辑上的通信实体；不同类型的多个区块链节点可以运行在同一个物理服务器上，也可以运行在不同的物理服务器上。在示出的一种实施方式中，区块链节点可以是物理设备，也可以是在服务器或服务器集群中实现的虚拟设备；例如，区块链节点可以是服务器集群中的一台物理主机，也可以是基于虚拟化技术对服务器或服务器集群搭载的硬件资源进行虚拟化后，创建的虚拟机。每个区块链节点之间，可以通过各种类型的通信方法(例如：tcp/ip等)耦接在一起形成网络，来承载一个或多个区块链。
32.基于区块链的基本特性，区块链通常是由若干个区块构成。在这些区块中分别记录有与该区块的创建时刻对应的时间戳，所有的区块严格按照区块中记录的时间戳，构成一条在时间上有序的数据链条。
33.对于区块链外所产生的数据而言，可以将这些数据构造成区块链所支持的标准的交易(transaction)格式，然后发布至区块链，由区块链系统中参与共识的节点对这笔交易进行共识，并在共识完成后执行这笔交易，从而可以将这笔交易及执行结果在区块链中进行持久化存证。
34.在区块链系统中，不同的参与方通过所部署的节点可以建立一个分布式的区块链网络。其中，利用链式区块结构所构造的去中心化(或称为多中心化)的分布式账本，存储在分布式的区块链网络中的每个节点(或大多节点，如共识节点)上。这类区块链系统需要解决去中心化(或多中心化)的多个节点上各自的账本数据的一致性和正确性的问题。区块链系统中的每个节点上都运行着区块链程序，在一定容错需求的设计下，通过共识(consensus)协议保证所有忠诚节点具有相同的交易，从而保证所有忠诚节点对相同的交易的执行结果一致，并将交易及执行结果打包生成区块。
35.具体而言，区块链系统中的共识节点可以基于共识协议，对要连接到链式区块结构上的新的区块中所包含的交易进行共识，以保证各个共识节点对该区块中所包含的交易在内容和顺序上达成一致，从而实现该区块的构造。在共识完成后，共识节点可以将构造出的该区块发送给其他节点，以由各个节点按照顺序执行该区块中所包含的交易，并在确认各个节点的交易执行结果一致的情况下，完成该区块的最终化。其中，最终化指的是区块中所包含的交易执行完成、且交易执行结果被所有节点(或一定数量的节点，如三分之二的节点)认可。
36.当前主流的共识协议包括：工作量证明(proof of work，pow)、股权证明(proof of stake，pos)、委任权益证明(delegated proof of stake，dpos)、实用拜占庭容错(practical byzantine fault tolerance，pbft)、蜜獾拜占庭容错(honeybadgerbft)等算法。这些共识协议通常可以分为异步共识协议和非异步共识协议两类。例如，pbft算法属于一种半同步(partial synchronous)协议，而honeybadgerbft算法则属于一种异步(asynchronous)协议。
37.以pbft算法为例，该算法是miguel castro(卡斯特罗)和barbara liskov(利斯科夫)在1999年提出来的，解决了原始的拜占庭容错算法效率不高的问题，将算法复杂度由指数级降低到多项式级，使得拜占庭容错算法在实际的系统应用中变得可行。该论文发表在1999年的操作系统设计与实现国际会议上(osdi99)。pbft算法中，所有的副本(replica)在一个被称为视图(view)的轮换过程(succession of configuration)中运行。在某个视图中，一个副本作为主节点(primary)，其他的副本作为备份节点(backups)。视图是连续编号的整数。主节点由公式p＝v mod|r|计算得到，这里v是视图编号，p是副本编号，|r|是副本集合的个数。该算法中假设，当最多存在f个副本(即节点)失效时，如果存在总数为至少3f+1个副本，就能保证在异步系统中提供安全性和活性。为了能够确保所有副本的数据一致性要求和容错要求而需要的一定数量副本的集合，一般是分布式系统中的大多数节点构成的集合，构成大多数(quorum)。例如，在总节点数n为3f+1(n＝3f+2或n＝3f的情况一般不会对容错效果带来提升)的情况下，quorum为2f+1。这样，对于包含四个节点的分布式系统，任意三个节点可以构成一个quorum。
38.pbft算法包括normal case phase和view change phase两个过程。图2为normal case phase(常规阶段)的示意图。normal case phase中主要包括pre-prepare(预准备)、prepare(准备)和commit(提交)三个阶段，其中3号节点例如可以表示宕机的节点(图2中以
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表示)。当主节点失效的时候就需要启动视图更换(view change)过程，从而在系统存在故障时进行状态调整，更换新的主节点。图3为view change phase(视图切换阶段)的示意图。如果主节点掉线或者作恶而不广播客户端的请求等，客户端可以设置超时机制。如果超时的话，客户端可以向所有副本节点广播请求消息。副本节点检测出主节点作恶或者下线后，也可以发起view change phase，以更换主节点(经常简称为“换主”)。此外，也可能由于主节点发起错误的提议导致pre-prepare、prepare和commit三阶段共识过程失败，或者，prepare、commit阶段可能达不成quorum数量(如3f+1个节点中的2f+1个，也称为法定数量)的一致，也都无法完成共识。这些情况下也可能发起view change phase，以更换主节点。例如，第v个视图的主节点为副本0，更换视图后副本1为新的主节点，即第v+1个视图的主节点为副本1。
39.pbft算法属于一种半同步协议，其特点是假设网络一开始是异步的，但是能够从某一时刻开始同步。要在网络中让不同节点对同一提议达成共识，最简便的方式是设置主节点，由主节点来统一各个节点的意见。通过设置定时器，可以防止主节点出错。pbft算法中，如果在有限时间内没有完成normal case phase，会触发backups发起view change phase，以更换主节点。pbft算法将主节点固定在一个位置，所有请求都可以先发送到主节点，再由主节点广播到其他共识节点。
40.pbft这类单主节点类型的协议，在同一次共识中只有主节点能够发起共识提议，其他节点没有能力发起共识提议。或者，如果其他节点也有提议，就需要将提议转发至主节点，由主节点代为发起提议。
41.具体而言，在以pbft算法作为共识协议的区块链系统中，如果需要更换新的主节点，则会进入视图切换阶段。在该区块链系统中，各个共识节点可以向其他共识节点发送viewchange消息，提议进行视图切换。新的主节点可以由公式p＝v+1mod|r|计算得到，v+1表示视图切换之后的下一个视图。新的主节点可以在收集到2f+1个viewchange消息之后，向其他共识节点发送newview消息，而在其他共识节点接受了该newview消息之后，也就完成了视图的切换。
42.相关技术中，在针对某个区块包含的交易进行共识的过程中，存在某个或某些共识节点因为共识进度较快，在视图切换之前已经完成了针对该区块的共识(即已经收集到2f+1个与该区块对应的commit消息)，但是其他共识节点还未完成针对该区块的共识(即还未收集到2f+1个与该区块对应的commit消息)的情况，此时认为该区块还未达成共识，即该区块还未能成功出块。在这种情况下，在视图切换之后，新的主节点会重新发起针对该区块包含的交易的共识，由各个共识节点针对该区块进行投票，如果在重新共识的过程中，部分共识节点的配置发生更新(例如：节点变化、密钥更新等)，则会导致重新共识时出现异常，从而导致该区块共识失败。
43.请参考图4，图4是本技术一示例性实施例示出的一种pbft算法中的视图切换方法的流程图。
44.本技术提供一种pbft算法中的视图切换方法的实施例，在本实施例中，pbft算法可以作为区块链系统的共识协议，而该pbft算法中的视图切换方法则可以应用于该区块链系统中的任意一个共识节点(可称为目标共识节点)。
45.如图4所示，上述pbft算法中的视图切换方法具体可以包括：
46.步骤402：响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明。
47.在本实施例中，如前所述，当主节点失效的时候就需要启动视图更换过程，在视图更换阶段，区块链系统中的各个节点可以向其他节点发送viewchange消息。因此，当主节点失效的时候，即可认为本轮共识满足了viewchange条件。对于上述区块链系统中的任意一个共识节点而言，该共识节点可以响应于本轮共识满足了viewchange条件，向该区块链系统中的其他共识节点发送viewchange消息。也即，上述目标共识节点可以响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收到该区块链系统中的其他共识节点发送的viewchange消息。
48.对于上述区块链系统中的任意一个共识节点而言，该共识节点发送给该区块链系
统中的其他共识节点的viewchange消息，可以包含该共识节点已经共识通过的最新区块的区块号，以及该最新区块的共识通过证明(proof)。也即，上述目标共识节点接收到的该区块链系统中的某个其他共识节点发送的viewchange消息，可以包含这个其他共识节点已经共识通过的最新区块的区块号(可称为第一区块号)，以及该最新区块的共识通过证明。
49.在一些实施例中，上述目标共识节点可以响应于本轮共识满足了viewchange条件，向上述区块链系统中的其他共识节点发送viewchange消息。其中，该viewchange消息可以包含本节点(即该目标共识节点)已经共识通过的最新区块的区块号(可称为第二区块号)，以及该最新区块的共识通过证明。
50.在实际的应用中，一方面，一个区块的共识通过证明可以包含2f+1个与该区块对应的commit消息及其签名。其中，f表示上述pbft算法对于上述区块链系统中的共识节点的容错阈值。如果一个共识节点本地存储了一个区块的共识通过证明，则说明该共识节点已经接收到了2f+1个与该区块对应的并且验证通过的commit消息，即该区块是该共识节点已经共识通过的区块。
51.另一方面，一个区块的区块号可以是该区块的区块高度。
52.对于区块链而言，区块高度是连接在链式区块结构上的区块的个数。但是，对于区块链中的任意一个区块而言，该区块的区块高度可以作为该区块的标识符。区块通常被认为有两个标识符，一个标识符是区块头的哈希值，另一个标识符是区块高度。其中，区块头的哈希值是通过sha256算法等对区块头进行二次哈希计算而得到的；区块头的哈希值可以唯一标识一个区块，并且区块链系统中的任意一个节点通过对区块头进行哈希计算都可以独立地获取该区块头的哈希值。区块高度指的是区块在区块链中的位置；区块高度并不是唯一标识一个区块的标识符，虽然一个的区块总是会有一个明确且固定的区块高度，但是一个区块高度并不总是识别唯一的一个区块，两个或两个以上的区块可能有相同的区块高度，即在区块链中争夺同一位置。
53.区块链中的各个区块通常是按照时间顺序连接在链式区块结构上的，即链式区块结构实际上是一条在时间上有序的链条。在这种情况下，区块高度通常被设定为递增的数值。例如，假设最终化完成的上一区块的区块高度为h，则要共识的下一区块的区块高度为h+1；以此类推。
54.需要说明的是，一个共识节点已经共识通过的最新区块的区块号，也可以称为该共识节点的checkpoint。
55.在一些实施例中，一个共识节点发送的viewchange消息可以表示为《viewchange,v+1,h,pset,qset,nodeid,sig,proof》。其中，v表示当前视图，v+1表示切换后的下一个视图，h表示该共识节点的checkpoint，pset为区块号大于h并且已完成prepare阶段(即已经接收到2f+1个与该区块对应的prepare消息及其签名)的区块，qset为区块号大于h并且已完成pre-prepare阶段(即已经接收到2f+1个与该区块对应的pre-prepare消息及其签名)的区块，sig为前面所有字段的签名，proof为区块号为h的区块的共识通过证明。
56.步骤404：响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号。
57.在本实施例中，上述目标共识节点在接收到上述区块链系统中的任意一个其他共
识节点发送的viewchange消息的情况下，可以响应于该viewchange消息，确定本节点(即该目标共识节点)已经共识通过的最新区块的区块号(可称为第二区块号)，是否小于该viewchange消息包含的上述第一区块号。此时，该第一区块号即为该其他共识节点已经共识通过的最新区块的区块号。
58.例如，假设上述目标共识节点为共识节点a，共识节点a已经共识通过的最新区块的区块号(即上述第二区块号)为区块号a，上述区块链系统中的某个共识节点x已经共识通过的最新区块的区块号(即上述第一区块号)为区块号x，则共识节点a在接收到共识节点x发送的viewchange消息的情况下，可以响应于该viewchange消息，确定区块号a是否小于区块号x。
59.步骤406：如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。
60.在本实施例中，如果上述第二区块号小于上述第一区块号，则说明上述目标共识节点本地已有的共识通过证明对应的最大区块号为该第二区块号，即该目标共识节点本地没有区块号大于该第二区块号并且不大于该第一区块号的区块的共识通过证明，但是上述其他共识节点本地已有的共识通过证明对应的最大区块号为该第一区块号，即该其他共识节点本地已有区块号大于该第二区块号并且不大于该第一区块号的区块的共识通过证明。因此，该目标共识节点可以向该其他共识节点同步某些区块(可将这些区块称为第一目标区块)的共识通过证明，并在本地存储该第一目标区块的共识通过证明。其中，该第一目标区块就是区块号大于该第二区块号并且不大于该第一区块号(即该第二区块号＜区块号≤该第一区块号)的区块。需要说明的是，区块号大于该第二区块号并且不大于该第一区块号的所有区块都可以作为该第一目标区块。
61.继续以上述举例为例，如果区块号a小于区块号x，则共识节点a可以向共识节点a同步上述第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储该第一目标区块的共识通过证明。此时，该第一目标区块可以是区块号大于区块号a并且不大于区块号x(即区块号a＜区块号≤区块号x)的所有区块。
62.在一些实施例中，上述目标共识节点在同步到上述第一目标区块的共识通过证明之后，可以判断本地是否存在该第一目标区块的pre-prepare消息，例如：根据该第一目标区块的区块号，判断本地是否存储与该第一目标区块的区块号对应的pre-prepare消息。如果本地没有该第一目标区块的pre-prepare消息，则该目标共识节点可以向上述区块链系统中的上述其他共识节点同步该第一目标区块的pre-prepare消息，即向该其他共识节点同步该第一目标区块包含的交易的原始内容。如果不同步该第一目标区块的pre-prepare消息，则该目标共识节点本地只有该第一目标区块的共识通过证明，只能证明该目标共识节点针对该第一目标区块共识通过，但是本地缺失了该第一目标区块包含的交易的相关信息，从而导致该第一目标区块包含的交易无法正常执行。
63.在一些实施例中，如前所述，上述目标共识节点接收到的上述区块链系统中的某个其他共识节点发送的viewchange消息，可以包含这个其他共识节点已经共识通过的最新区块的共识通过证明。因此，该目标共识节点在接收到该区块链系统中的任意一个其他共识节点发送的viewchange消息的情况下，还可以响应于该viewchange消息，在本地存储该
viewchange消息包含的共识通过证明。此时，该共识通过证明即为该其他共识节点已经共识通过的最新区块的共识通过证明。
64.也即，上述目标共识节点可以直接将上述其他共识节点发送的viewchange消息包含的、该其他共识节点已经共识通过的最新区块的共识通过证明在本地进行存储。在这种情况下，该目标共识节点后续就可以不再向该其他共识节点同步该最新区块的共识通过证明，而是只向该其他共识节点同步区块号大于上述第二区块号并且小于该其他共识节点已经共识通过的最新区块的区块号(即上述第一区块号)的区块的共识通过证明，从而可以减少该目标共识节点与该其他共识节点之间的数据传输量，提高针对区块的共识进度的同步效率。
65.在一些实施例中，可能会出现上述目标共识节点在向上述区块链系统中的其他共识节点发送viewchange消息之前，先接收到该区块链系统中的某个其他共识节点发送的viewchange消息，并将该viewchange消息包含的这个其他共识节点已经共识通过的最新区块的共识通过证明在本地进行存储的情况。在这种情况下，该目标共识节点在向该区块链系统中的其他共识节点发送viewchange消息之前，可以先确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于上述第二区块号保持连续递增的共识通过证明集合，如果存在，则可以进一步确定该共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号，并基于该最大区块号对该第二区块号进行更新。由此，实现了共识节点发送viewchange消息之前的检查机制，可以保证一个共识节点发送的viewchange消息包含的checkpoint，能够体现该共识节点的真实的共识进度。
66.例如，假设上述目标共识节点已经共识通过的最新区块的区块号(即上述第二区块号)为10，则通常情况下，该目标共识节点本地存储了区块号为1至10的10个区块的共识通过证明。如果该目标共识节点又接收到了上述区块链系统中的3个其他共识节点发送的viewchange消息，这3个viewchange消息包含的共识通过证明分别为区块号为11的区块的共识通过证明、区块号为12的区块的共识通过证明、区块号为14的区块的共识通过证明，则该目标共识节点可以将这3个共识通过证明也在本地进行存储。也即，此时该目标共识节点本地存储了区块号为1至12和区块号为14的13个区块的共识通过证明。由于该目标共识节点本地存储的共识通过证明中，存在对应的区块号相对于该第二区块号保持连续递增的共识通过证明集合(即由区块号为11的区块的共识通过证明和区块号为12的区块的共识通过证明组成的集合)，则可以进一步确定该共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号为12，并将该第二区块号由10更新为12。由此，可以说明该目标共识节点已经共识通过的最新区块的区块号更新为该最大区块号，该目标共识节点已经共识通过的最新区块的共识通过证明更新为对应的区块号为该最大区块号的共识通过证明。
67.需要说明的是，上述目标共识节点在更新了上述第二区块号之后，后续该目标共识节点向上述区块链系统中的其他共识节点发送的viewchange消息可以包含新的第二区块号，以及对应于新的第二区块号的共识通过证明。此外，该目标共识节点在向该区块链系统中的某个其他共识节点同步区块的共识通过证明时，可以仅同步区块号大于新的第二区块号并且不大于该其他共识节点已经共识通过的最新区块的区块号(即上述第一区块号)的区块的共识通过证明。
68.对于上述区块链系统中的任意一个共识节点而言，通过对该共识节点已经共识通
过的最新区块的区块号进行更新，可以在该区块链系统中的各个节点之间进行区块的共识通过证明的同步时，减少该共识节点与该区块链系统中的其他共识节点之间的数据传输量，提高针对区块的共识进度的同步效率。
69.在上述实施例中，在针对某个区块包含的交易进行共识的过程中，如果某个共识节点因为共识进度较快，在视图切换之前已经完成了针对该区块的共识(即已经收集到2f+1个与该区块对应的commit消息)，那么该节点可以在view change阶段，将本地存储的该区块的共识通过证明(包含收集到的2f+1个与该区块对应的commit消息)携带在viewchange消息中广播给其他共识节点，使其他共识节点在接收到该viewchange消息时，可以将该viewchange消息包含的该区块的共识通过证明在本地进行存储。通过这种同步机制，可以在view change阶段，让共识进度较慢的共识节点跟上共识进度较快的共识节点，从而保证各个共识节点之间的共识进度的同步。在视图切换之后，新的主节点会重新广播与该区块对应的pre-prepare消息，以重新发起针对该区块包含的交易的共识，此时因为各个共识节点已经同步到了最新的共识通过证明，所以如果本地存储了该区块的共识通过证明，就可以不再返回与该pre-prepare消息对应的prepare消息，从而中止重复投票。这样，就算共识节点的配置发生更新，由于不会再重复投票，也就不会导致重新共识时出现异常。
70.在一些实施例中，以上述区块链系统中除了上述目标共识节点之外的任意一个其他共识节点为例，该目标共识节点在实现向该其他共识节点同步上述第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储该述第一目标区块的共识通过证明时，具体可以先构造同步请求消息，并将该同步请求消息发送给该其他共识节点，该同步请求消息可以包含上述第二区块号(即该目标共识节点已经共识通过的最新区块的区块号)和上述第一区块号(即该其他共识节点已经共识通过的最新区块的区块号)。该其他共识节点在接收到该同步请求消息的情况下，可以响应于该同步请求消息，构造与该同步请求消息对应的同步响应消息，并将该同步响应消息返回给该目标共识节点，该同步响应消息可以包含上述第一目标区块(即区块号大于该第二区块号并且不大于该第一区块号的区块)的共识通过证明。相应地，该目标共识节点可以获取到该其他共识节点返回的该同步响应消息，并响应于该同步响应消息，将该同步响应消息包含的该第一目标区块的共识通过证明在本地进行存储。
71.在一些实施例中，一个共识节点发送给某个其他共识节点的同步请求消息可以是fetchcheckpointproof消息，表示为《fetchcheckpointproof,begin,end》。其中，begin表示该共识节点的checkpoint加1，end即为该共识节点接收到的该其他共识节点发送的viewchange消息中的h(即该其他共识节点的checkpoint)。相应地，该其他共识节点返回给该共识节点的同步响应消息可以是checkpointproof消息，表示为《checkpointproof,proofvector》。其中，proofvector存储了区块号从begin到end的所有区块的共识通过证明。
72.由上述目标共识节点向其他共识节点发送同步请求消息，并由其他共识节点向该目标共识节点返回与该同步请求消息对应的同步响应消息，可以使该目标共识节点按照自身的需求，从其他共识节点处同步自身没有的区块的共识通过证明，保证自身与其他共识节点在针对区块的共识进度上的同步。
73.在一些实施例中，对于上述区块链系统中的任意一个共识节点而言，该共识节点在接收到该区块链系统中的其他共识节点发送的viewchange消息的情况下，不仅可以向其
他共识节点同步区块的共识通过证明，还可以在接收到至少2f+1个viewchange消息(包括自身生成的viewchange消息)的情况下，开始进行视图切换。首先，该共识节点可以确定本节点是否被选举为视图切换之后的新的主节点，例如：可以根据公式p＝v+1mod|r|进行计算，以确定本节点是否为视图切换之后的新的主节点。
74.如果上述目标共识节点确定本节点被选举为视图切换之后的新的主节点，则该目标共识节点可以从本节点接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出起始区块号h。
75.需要说明的是，对于上述区块链系统中的所有共识节点而言，这些共识节点中的至少一个诚实节点发送的viewchange消息包含的区块号，不小于上述起始区块号h。也即，该区块链系统中存在至少一个诚实节点，该诚实节点已经共识通过的最新区块的区块号，不小于该起始区块号h。如果该区块链系统中的一个诚实节点针对某个区块共识通过，则认为该区块链系统中的其他共识节点针对该区块也会共识通过。因此，对于区块号小于该起始区块号h的任意一个区块而言，可以认为该区块链系统中的所有共识节点针对该区块都会共识通过。在这种情况下，可以认为该起始区块号h是一个诚实、可靠的checkpoint，因此可以将该起始区块号h作为决断出的基础的checkpoint。
76.由于上述目标共识节点在收集viewchange消息的过程中，还可以向其他共识节点同步区块的共识通过证明，使得该目标共识节点可以基于同步到的区块的共识通过证明，决断出最终的checkpoint。具体地，在确定了上述起始区块号h的情况下，该目标共识节点可以确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于该起始区块号h保持连续递增的共识通过证明集合，如果存在，则可以进一步确定该共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号，并将该最大区块号确定为与该起始区块号h对应的结束区块号h。
77.在确定了上述起始区块号h和上述结束区块号h的情况下，上述目标共识节点可以向上述区块链系统中的其他共识节点发送newview消息。其中，该newview消息可以包含该结束区块号h，以及位于区间[h，h]之内的各个区块号和与其对应的区块的共识通过证明之间的映射关系(即一个区块号对应一个共识通过证明)。
[0078]
在一些实施例中，视图切换之后的新的主节点发送的newview消息可以表示为《newview,v+1,h,proofmap,vset,xset》。其中，h表示新的主节点决断出的最终的checkpoint，proofmap为从新的主节点决断出的基础的checkpoint到h(即新的主节点决断出的最终的checkpoint)的范围内的各个区块号到与其对应的区块的proof的映射，vset为接收到的2f+1个viewchange消息，xset为区块号位于区间(h，h+l]之内但是还未达成共识的区块；其中，l为共识实例的最大并行数量(也称为共识窗口的长度)。
[0079]
对于区块号为k(h＜k≤h+l)的区块而言，如果该区块符合下面三种条件中的任意一种条件，则可以将该区块放入上述xset中：
[0080]
1、接收到的2f+1个viewchange消息包含的checkpoint都小于k，并且各个viewchange消息包含的pset中有区块k；或者，接收到的2f+1个viewchange消息包含的checkpoint都小于k，并且各个viewchange消息包含的pset中的所有区块的视图号都小于区块k的视图号。
[0081]
2、接收到的2f+1个viewchange消息中的至少f+1个viewchange消息包含的qset中
都有区块k。
[0082]
3、区块k是新的主节点尚未共识通过的区块(即还没有接收到2f+1个与区块k对应的commit消息)。
[0083]
对于不符合上述三种条件的区块k，则新的主节点可以认为该区块包含的交易由作恶节点构造，因此可以将该区块包含的交易清空之后再放入上述xset。
[0084]
也即，上述三种条件也可以视为对还未达成共识的区块的合法性验证规则。
[0085]
在一些实施例中，对于以pbft算法作为共识协议的区块链系统而言，该区块链系统中的共识节点的数量可以表示为3f+1，其中至少有2f+1个诚实节点，至多有f个作恶节点，f表示pbft算法对于共识节点的容错阈值。在这种情况下，上述目标共识节点在从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出上述起始区块号h时，具体可以将本节点接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号，按照从大到小的顺序进行排序，并获取排序后的区块号中的第f+1个区块号作为该起始区块号h。
[0086]
在一些实施例中，上述目标共识节点在确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于上述起始区块号h保持连续递增的共识通过证明集合之前，可以先确定本节点已经共识通过的最新区块的区块号(即上述第二区块号)，是否小于该起始区块号h，如果是，则可以向其他共识节点同步某些区块(可将这些区块称为第二目标区块)的区块数据和共识通过证明。其中，该第二目标区块就是区块号大于该第二区块号并且不大于该起始区块号h(即该第二区块号＜区块号≤h)的区块。需要说明的是，区块号大于该第二区块号并且不大于该起始区块号h的所有区块都可以作为该第二目标区块。
[0087]
由作为视图切换之后的新的主节点的上述目标共识节点，将区块号大于上述第二区块号并且不大于上述起始区块号h的所有区块的区块数据和共识通过证明同步给上述区块链系统中的其他共识节点，可以保证该区块链系统中的所有节点都有这些区块的区块数据和共识通过证明，以此保证这些区块在该区块链系统中已经共识通过并且成功出块。
[0088]
与之相应地，在一些实施例中，如果上述目标共识节点确定本节点未被选举为视图切换之后的新的主节点，则该目标共识节点就可以接收上述区块链系统中作为视图切换之后的新的主节点的其他共识节点发送的newview消息。其中，该newview消息可以包含新的主节点决断出的结束区块号h’，以及位于区间[h’，h’]之内的各个区块号和与其对应的区块的共识通过证明之间的映射关系，h’为新的主节点决断出的起始区块号。
[0089]
上述目标共识节点可以响应于接收到的上述newview消息，确定本节点是否接收到至少2f+1个viewchange消息，如果是，则可以从本节点接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出有效区块号。对于上述区块链系统中的所有共识节点而言，这些共识节点中的至少一个诚实节点发送的viewchange消息包含的区块号，不小于该有效区块号。
[0090]
在确定了上述有效区块号的情况下，上述目标共识节点可以确定该有效区块号是否低于上述newview消息包含的上述结束区块号h’，如果是，则可以从该newview消息包含的上述映射关系中，查找某些区块(可将这些区块称为第三目标区块)的共识通过证明。其中，该第三目标区块就是区块号大于该有效区块号并且不大于该newview消息包含的该结束区块号h’(即该有效区块号＜区块号≤h’)的区块。需要说明的是，区块号大于该有效区块号并且不大于该结束区块号h’的所有区块都可以作为该第三目标区块。
[0091]
如果从上述newview消息包含的上述映射关系中查找到上述第三目标区块的共识通过证明，则上述目标共识节点可以在本地存储查找到的该第三目标区块的共识通过证明，并接受该newview消息以完成视图切换。进一步地，该目标共识节点可以对查找到的该第三目标区块的共识通过证明进行验证，在验证通过之后再存储该第三目标区块的共识通过证明，并接受该newview消息以完成视图切换。
[0092]
在一些实施例中，与前述内容类似地，上述目标共识节点在将查找到的上述第三目标区块的共识通过证明在本地进行存储之后，可以判断本地是否存在该第三目标区块的pre-prepare消息。如果本地没有该第三目标区块的pre-prepare消息，则该目标共识节点可以向上述区块链系统中的其他共识节点同步该第三目标区块的pre-prepare消息，即向上述区块链系统中的其他共识节点同步该第三目标区块包含的交易的原始内容。
[0093]
在一些实施例中，与前述内容类似地，上述目标共识节点在从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出上述有效区块号时，具体可以将本节点接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号，按照从大到小的顺序进行排序，并获取排序后的区块号中的第f+1个区块号作为该有效区块号。
[0094]
在一些实施例中，在完成视图切换之后，新的主节点会重新发起针对在上一个视图中还未达成共识的区块包含的交易的共识。
[0095]
具体地，由于checkpoint表示已经共识通过的最新区块的区块号，如果上述目标共识节点确定本节点被选举为视图切换之后的新的主节点，则该目标共识节点可以根据决断出的最终的checkpoint或者上述第二区块号，向上述区块链系统中的其他共识节点发送区块号大于该checkpoint或者该第二区块号的区块的pre-prepare消息，以发起针对区块号大于该checkpoint或者该第二区块号的区块包含的交易的共识。
[0096]
如果上述目标共识节点确定本节点未被选举为视图切换之后的新的主节点，则该目标共识节点可以响应于接收到的新的主节点发送的pre-prepare消息，根据该pre-prepare消息包含的区块，并确定本地存储的共识通过证明中是否存在该区块的共识通过证明，如果是，则可以不再向上述区块链系统中的其他共识节点广播发送与该pre-prepare消息对应的prepare消息，即该目标共识节点可以不再对该区块进行任何投票，从而中止重复投票。
[0097]
在一些实施例中，与前述内容类似地，对于本地存储的任意一个共识通过证明而言，上述目标共识节点可以根据与该共识通过证明对应的区块，并确定本地是否存储了包含该区块的pre-prepare消息，如果本地未存储包含该区块的pre-prepare消息，则可以向上述区块链系统中的其他共识节点同步包含该区块的pre-prepare消息，并在本地存储同步到的该pre-prepare消息。也即，该目标共识节点可以向该区块链系统中的其他共识节点同步该区块包含的交易的原始内容，并在本地进行存储，以避免后续无法正常执行该区块包含的交易。
[0098]
请参考图5，图5是本技术一示例性实施例示出的一种设备的结构示意图。在硬件层面，该设备包括处理器502、内部总线504、网络接口506、内存508以及非易失性存储器510，当然还可能包括所需要的其他硬件。本技术一个或多个实施例可以基于软件方式来实现，比如由处理器502从非易失性存储器510中读取对应的计算机程序到内存508中然后运行。当然，除了软件实现方式之外，本技术一个或多个实施例并不排除其他实现方式，比如
逻辑器件或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑模块，也可以是硬件或逻辑器件。
[0099]
请参考图6，图6是本技术一示例性实施例示出的一种区块链系统中的共识节点的架构示意图。
[0100]
本技术还提供一种区块链系统中的共识节点的实施例，在本实施例中，上述区块链系统中的共识节点可以是如图5所示的设备，以实现本技术的技术方案。其中，所述区块链系统包括多个共识节点。
[0101]
所述共识节点为所述区块链系统中的任一目标共识节点，如图6所示，具体可以包括：
[0102]
第一接收单元602，响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；
[0103]
第一确定单元604，响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；
[0104]
第一同步单元606，如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。
[0105]
可选地，所述同步单元606：
[0106]
向其他共识节点发送同步请求消息；其中，所述同步请求消息用于向所述其他共识节点同步所述第一目标区块的共识通过证明；
[0107]
获取所述其他共识节点返回的与所述同步请求消息对应的同步响应消息；其中，所述同步响应消息包含所述第一目标区块的共识通过证明；
[0108]
响应于所述同步响应消息，将所述同步响应消息包含的所述第一目标区块的共识通过证明在本地进行存储。
[0109]
可选地，所述共识节点还包括：
[0110]
第一存储单元，响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，将所述viewchange消息包含的共识通过证明在本地进行存储。
[0111]
可选地，所述共识节点还包括：
[0112]
第一发送单元，响应于本轮共识满足了viewchange条件，向其他共识节点发送viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述第二区块号，以及所述最新区块的共识通过证明。
[0113]
可选地，所述共识节点还包括：
[0114]
第二确定单元，向其他共识节点发送viewchange消息之前，确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于所述第二区块号保持连续递增的共识通过证明集合；
[0115]
更新单元，如果存在，确定所述共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号，并基于所述最大区块号对所述第二区块号进行更新。
[0116]
可选地，所述共识节点还包括：
[0117]
第三确定单元，如果本节点被选举为视图切换之后的新的主节点，从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出起始区块号h；其中，所述共识节点中的至少一个诚实节点发送的viewchange消息包含的区块号，不小于所述起始区块号；
[0118]
第四确定单元，确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于所述起始区块号保持连续递增的共识通过证明集合；如果存在，确定所述共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号，并将该最大区块号确定为与所述起始区块号对应的结束区块号h；
[0119]
第二发送单元，向其他共识节点发送newview消息；其中，所述newview消息包含所述结束区块号，以及位于区间[h，h]之内的各个区块号和与其对应的区块的共识通过证明之间的映射关系。
[0120]
可选地，所述第三确定单元：
[0121]
将接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号，按照从大到小的顺序进行排序，并获取排序后的区块号中的第f+1个区块号作为起始区块号h；其中，f表示pbft算法对于共识节点的容错阈值。
[0122]
可选地，所述共识节点还包括：
[0123]
第五确定单元，确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于所述起始区块号保持连续递增的共识通过证明集合之前，确定所述第二区块号是否小于所述起始区块号；如果是，向其他共识节点同步第二目标区块的区块数据和共识通过证明；其中，所述第二目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述起始区块号的区块。
[0124]
可选地，所述共识节点还包括：
[0125]
第二接收单元，如果本节点未被选举为视图切换之后的新的主节点，接收所述新的主节点发送的newview消息；
[0126]
第六确定单元，响应于接收到的所述newview消息，确定本节点是否接收到至少2f+1个viewchange消息；如果是，从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出有效区块号；其中，所述共识节点中的至少一个诚实节点发送的viewchange消息包含的区块号，不小于所述有效区块号；
[0127]
第二存储单元，确定所述有效区块号是否低于所述newview消息包含的所述结束区块号；如果是，从所述newview消息包含的所述映射关系中，查找第三目标区块的共识通过证明；如果从所述映射关系中查找到所述第三目标区块的共识通过证明，在本地存储所述第三目标区块的共识通过证明，并接受所述newview消息以完成视图切换；其中，所述第三目标区块为区块号大于所述有效区块号并且不大于所述newview消息包含的所述结束区块号。
[0128]
可选地，所述第六确定单元：
[0129]
将接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号，按照从大到小的顺序进行排序，并获取排序后的区块号中的第f+1个区块号，作为所述有效区块号。
[0130]
可选地，所述共识节点还包括：
[0131]
第七确定单元，响应于接收到的所述新的主节点发送的pre-prepare消息，确定本地存储的共识通过证明中，是否存在所述pre-prepare消息包含的区块对应的共识通过证明；如果是，不再向其他共识节点广播发送与所述pre-prepare消息对应的prepare消息。
[0132]
可选地，所述共识节点还包括：
[0133]
第二同步单元，确定本地是否存储了包含与本地存储的共识通过证明对应的区块的pre-prepare消息；如果否，向其他共识节点同步包含与该共识通过证明对应的区块的pre-prepare消息，并在本地存储该pre-prepare消息。
[0134]
本技术还提供一种区块链系统的实施例，包括多个共识节点，其中：
[0135]
任一目标共识节点响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；
[0136]
所述目标共识节点响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；
[0137]
所述目标共识节点如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。
[0138]
在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(programmable logic device，pld)(例如现场可编程门阵列(field programmable gate array，fpga))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片pld上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称为硬件描述语言(hardware description language，hdl)，而hdl也并非仅有一种，而是有许多种，如abel(advanced boolean expression language)、ahdl(altera hardware description language)、confluence、cupl(cornell university programming language)、hdcal、jhdl(java hardware description language)、lava、lola、myhdl、palasm、rhdl(ruby hardware description language)等，目前最普遍使用的是vhdl(very-high-speed integrated circuit hardware description language)与verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
[0139]
控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：arc 625d、atmel at91sam、microchip pic18f26k20以及silicone labs c8051f320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以
纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
[0140]
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为服务器系统。当然，本技术不排除随着未来计算机技术的发展，实现上述实施例功能的计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
[0141]
虽然本技术一个或多个实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
[0142]
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本技术一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其他的形式。
[0143]
本技术是参照根据本技术实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
[0144]
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
[0145]
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计
算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0146]
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(cpu)、输入/输出接口、网络接口和内存。
[0147]
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(ram)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(rom)或闪存(flash ram)。内存是计算机可读介质的示例。
[0148]
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储、石墨烯存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
[0149]
本领域技术人员应明白，本技术一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本技术一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术一个或多个实施例可采用在一个或多个其包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
[0150]
本技术一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本技术一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
[0151]
本技术中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本技术的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本技术中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本技术中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0152]
以上所述仅为本技术一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本技术一个
或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本技术一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种pbft算法中的视图切换方法，所述方法应用于区块链系统中的任一目标共识节点，包括：响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。2.如权利要求1所述的方法，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明，包括：向其他共识节点发送同步请求消息；其中，所述同步请求消息用于向所述其他共识节点同步所述第一目标区块的共识通过证明；获取所述其他共识节点返回的与所述同步请求消息对应的同步响应消息；其中，所述同步响应消息包含所述第一目标区块的共识通过证明；响应于所述同步响应消息，将所述同步响应消息包含的所述第一目标区块的共识通过证明在本地进行存储。3.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，将所述viewchange消息包含的共识通过证明在本地进行存储。4.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：响应于本轮共识满足了viewchange条件，向其他共识节点发送viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述第二区块号，以及所述最新区块的共识通过证明。5.如权利要求4所述的方法，向其他共识节点发送viewchange消息之前，还包括：确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于所述第二区块号保持连续递增的共识通过证明集合；如果存在，确定所述共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号，并基于所述最大区块号对所述第二区块号进行更新。6.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：如果本节点被选举为视图切换之后的新的主节点，从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出起始区块号h；其中，所述共识节点中的至少一个诚实节点发送的viewchange消息包含的区块号，不小于所述起始区块号；确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于所述起始区块号保持连续递增的共识通过证明集合；如果存在，确定所述共识通过证明集合中的各个共识通过证明对应的区块号中的最大区块号，并将该最大区块号确定为与所述起始区块号对应的结束区块号h；向其他共识节点发送newview消息；其中，所述newview消息包含所述结束区块号，以及位于区间[h，h]之内的各个区块号和与其对应的区块的共识通过证明之间的映射关系。
7.如权利要求6所述的方法，从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出起始区块号h，包括：将接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号，按照从大到小的顺序进行排序，并获取排序后的区块号中的第f+1个区块号作为起始区块号h；其中，f表示pbft算法对于共识节点的容错阈值。8.如权利要求6所述的方法，确定本地存储的共识通过证明中，是否存在对应的区块号相对于所述起始区块号保持连续递增的共识通过证明集合之前，还包括：确定所述第二区块号是否小于所述起始区块号；如果是，向其他共识节点同步第二目标区块的区块数据和共识通过证明；其中，所述第二目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述起始区块号的区块。9.如权利要求6所述的方法，所述方法还包括：如果本节点未被选举为视图切换之后的新的主节点，接收所述新的主节点发送的newview消息；响应于接收到的所述newview消息，确定本节点是否接收到至少2f+1个viewchange消息；如果是，从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出有效区块号；其中，所述共识节点中的至少一个诚实节点发送的viewchange消息包含的区块号，不小于所述有效区块号；确定所述有效区块号是否低于所述newview消息包含的所述结束区块号；如果是，从所述newview消息包含的所述映射关系中，查找第三目标区块的共识通过证明；如果从所述映射关系中查找到所述第三目标区块的共识通过证明，在本地存储所述第三目标区块的共识通过证明，并接受所述newview消息以完成视图切换；其中，所述第三目标区块为区块号大于所述有效区块号并且不大于所述newview消息包含的所述结束区块号。10.根据权利要求9所述的方法，从接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号中确定出有效区块号，包括：将接收到的至少2f+1个viewchange消息包含的区块号，按照从大到小的顺序进行排序，并获取排序后的区块号中的第f+1个区块号，作为所述有效区块号。11.如权利要求6所述的方法，所述方法还包括：响应于接收到的所述新的主节点发送的pre-prepare消息，确定本地存储的共识通过证明中，是否存在所述pre-prepare消息包含的区块对应的共识通过证明；如果是，不再向其他共识节点广播发送与所述pre-prepare消息对应的prepare消息。12.如权利要求1-11任一所述的方法，所述方法还包括：确定本地是否存储了包含与本地存储的共识通过证明对应的区块的pre-prepare消息；如果否，向其他共识节点同步包含与该共识通过证明对应的区块的pre-prepare消息，并在本地存储该pre-prepare消息。13.一种共识节点，所述共识节点为区块链系统中的任一目标共识节点，包括：第一接收单元，响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；第一确定单元，响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节
点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；第一同步单元，如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。14.一种区块链系统，包括多个共识节点，其中：任一目标共识节点响应于本轮共识满足了viewchange条件，接收其他共识节点发送的viewchange消息；其中，所述viewchange消息包含所述其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及所述最新区块的共识通过证明；所述目标共识节点响应于接收到的所述其他共识节点发送的viewchange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于所述viewchange消息包含的所述第一区块号；所述目标共识节点如果所述第二区块号小于所述第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储所述第一目标区块的共识通过证明；其中，所述第一目标区块为区块号大于所述第二区块号并且不大于所述第一区块号的区块。

技术总结
本申请一个或多个实施例提供一种PBFT算法中的视图切换方法、共识节点和区块链系统，该方法应用于区块链系统中的任一目标共识节点，包括：响应于本轮共识满足了ViewChange条件，接收其他共识节点发送的ViewChange消息；其中，ViewChange消息包含其他共识节点已经共识通过的最新区块的第一区块号，以及最新区块的共识通过证明；响应于接收到的其他共识节点发送的ViewChange消息，确定本节点已经共识通过的最新区块的第二区块号，是否小于ViewChange消息包含的第一区块号；如果第二区块号小于第一区块号，向其他共识节点同步第一目标区块的共识通过证明，并在本地存储第一目标区块的共识通过证明；其中，第一目标区块为区块号大于第二区块号并且不大于第一区块号的区块。的区块。的区块。


技术研发人员：荣康 徐文博
受保护的技术使用者：蚂蚁区块链科技（上海）有限公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/7