申请/专利权人：苏州科技大学;苏州和数区块链应用研究院有限公司

申请日：2022-04-14

公开（公告）日：2024-06-18

公开（公告）号：CN116962449B

主分类号：H04L67/12

分类号：H04L67/12;H04L9/32;H04L43/045;H04L43/0888;H04L43/16

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.06.18#授权;2023.11.14#实质审查的生效;2023.10.27#公开

摘要：本发明的目的在于提供一种面向物联网系统的改进共识算法，将物联网设备的位置信息与时间信息作为评价诚信设备的条件，使用改进的双层PBFT共识算法，并创新激励机制，降低了底层恶意设备攻击的可能性，提高了系统的吞吐量。该机制首先根据边缘服务器的位置信息对设备进行分组，使用GeoHashGeographicalHash,GeoHash协议创建设备的位置定时器，根据定时器的可信时间遴选出诚信设备；其次基于边缘服务器的信用值生成两层网络，并行开展共识，分解共识任务；最后引入基于Token的信用评价机制，激励边缘服务器规范共识行为。

主权项：1.一种面向物联网系统的改进共识算法，其特征在于包括以下几个步骤：步骤S1：边缘服务器根据物联网设备所发送的位置与时间戳信息遴选出诚信设备；步骤S2：边缘服务器对诚信设备发送的交易进行双层共识；步骤S3：通过激励的方式，规范边缘服务器的共识行为；其中步骤S1是首先对所有边缘服务器进行分组，对所有参与工作的设备进行分组后，边缘服务器对设备进行遴选，具体步骤如下：1预分配：为每个强节点分配密钥，分配初始信用币，并根据GeoHash协议将所有的强节点划分成k个子集合，GeoHash编码长度越长所表示的位置越精确，两个编码的相似度越高代表两个位置离得越近，最后，各个子集合中Token最多的节点被选为子集合中的全节点，由此，边缘计算层构成一个双层多中心化的网络结构；2遴选：根据边缘服务器的工作特性，轻节点在规定时间内发送一定数量的位置信息和时间戳信息给距离近的强节点，形成以强节点为中心、四周分布着轻节点的从集合，从集合中的强节点根据轻节点发送的GeoHash和时间戳，生成位置定时器表，通过位置定时器对从集合中的轻节点进行遴选，挑选出诚信节点，参与共识过程；其中步骤S2使用改进后的双层PBFT共识算法对轻节点即底层物联网设备发送的交易进行共识，具体如下：1pre-prepare：子集合中的强节点向子集合内其它节点包括全节点发送预准备消息，消息格式为所有节点接收到预准备消息并验证通过后，进入准备阶段，其中，J-PRE-PREPARE表示强节点的预准备消息内容，h表示当前时段的区块高度，v表示节点当前视图，t表示时间戳，表示第i个子集合中第m个强节点对区块B数字签名，表示第i个子集合中第m个强节点的位置信息；2J-prepare：强节点将验证通过的交易以准备消息的形式向子集合内其它强节点进行广播，准备消息格式为同时，该强节点接收子集合内其它强节点的准备消息，当所有强节点收到的准备消息的数量超过2numi+1时，进入S-prepare，其中，J-PREPARE表示强节点的准备消息内容，numi表示第i个子集合内拜占庭节点的最大数量；3S-prepare：子集合中的全节点在验证并接收子集合中数量超过2numi+1的准备消息后，向父集合的其它全节点发送准备消息，并接收其它全节点的准备消息，消息格式为《S-PREPARE，h，v，t，ABi，B，当所有全节点收到父集合内的准备消息数量超过2num+1时，进入确认阶段，其中，S-PREPARE表示全节点的准备消息，ABi表示第i个全节点对区块B数字签名；4S-commit：父集合的全节点向其它的全节点发送确认消息，确认消息格式为《S-COMMIT，h，v，t，ABi，当所有全节点收到确认消息的数量达到2num+1时，进入J-commit，其中，S-COMMIT表示全节点的确认消息内容，num表示父集合内拜占庭节点的最大数量；5J-commit：子集合内的强节点在进行子集合确认时，需要收到子集合中其它强节点的确认消息且数量达到2numi+1，消息格式为除此以外，确认消息中还需要有来自子集合中主节点格式为《S-COMMIT，h，v，t，ABi的确认消息才能进入同步阶段，其中，J-COMMIT表示强节点的确认消息内容；6Reply：全节点接收强节点发送的回执消息，消息格式为当全节点收到数量为u的回执信息时，向父集合的其它全节点发送回执消息，消息格式为所有全节点收到回执消息后，进入Update，其中，J-REPLY表示强节点的回执消息内容，S-REPLY表示全节点的回执消息内容；7Update：全节点向其子集合内的所有强节点发送同步消息，消息格式为强节点接收同步消息，执行同步过程，并将区块缓存在本地节点，实现整个系统数据的一致性，其中，S-UPDATE表示全节点的更新信息内容。

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权利要求：

百度查询： 苏州科技大学;苏州和数区块链应用研究院有限公司 一种面向物联网系统的改进共识算法

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