一种区块链的可扩展共识方法与流程

技术特征：
1.一种区块链的可扩展共识方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、启动dht
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orderer服务并初始化配置；启动dht
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orderer服务，将参与排序的dht节点通过哈希算法形成一个二进制数组hash_node，每个dht节点通过hash_node加入到dht
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orderer的哈希环中；通过写入配置文件方式对区块推荐容量preferredsize和区块最大容量preferredmaxsize、区块容纳交易最大数量maxmessagecount、区块超时时间batchtimeout进行初始化；(2)、定义定义区块结构并初始化；区块结构分为：区块头与数据域；区块头又包含previoushash、number、datahash三个字段，其中，previoushash用于记录了当前区块在区块链中的上一个区块的哈希值，初始化为空；区块高度number用于记录当前区块在区块链中的顺序，初始化为0；datahash记录了本区块在区块链中的哈希值，初始化为空；数据域用于记录该区块包含的所有的交易消息，初始化为空；(3)、选举mainnode节点；通过一致性哈希算法定位dht环中key＝0的后继节点，将该节点选举为主节点mainnode；mainnode节点包含lastblockhash与blocknum两个字段，其中，lastblockhash字段赋值为区块链中最后一个区块的哈希值datahash，blocknum字段赋值为区块链中最后一个区块的区块高度number；(4)、消息预处理；接收从客户端发来的交易消息tx，先通过过滤器进行过滤处理，将交易消息tx超过区块最大容量preferredmaxsize过滤掉，再进入步骤(5)；(5)、交易路由；经过预处理后的交易消息tx通过哈希算法映射到由排序节点组成的哈希环，通过查询本地排序节点的路由表，得到该交易的后继节点的地址，如果本地节点未记录后继节点地址，在本地的路由表中找到距离后继节点最近的节点closenode，远程连接该节点，再通过迭代方式查询closenode的路由表中的后继节点，并记录后继节点地址，再进入步骤(6)；(6)、通过步骤(5)得到的地址，将交易消息tx转发给相应的排序节点，并对交易消息tx进行区块打包；(6.1)、设置缓存pendingbatch，初始化为空；为缓存pendingbatch设置一个计时器timer，初始化为0，当缓存清空时，启动计时器；(6.2)、定义区块打包法；将缓存中的所有交易打包并作为返回值写入到区块的数据域，使用哈希算法对区块的数据域输出定长数组，再将该数组的长度值作为当前区块的哈希值，在datahash字段中进行填充，从而生成包含多条交易消息的一个区块；区块打包完成后，将打包后的区块转发给mainnode；(6.3)、将预处理后的交易消息tx通过dht的一致性哈希算法路由到指定的dht节点，判断计时器timer的值是否到达预设的超时时间batchtimeout，如果达到，则按照步骤(6.2)所述方法进行区块打包并转发给mainnode，然后重置计时器，清空缓存，并跳转至步骤(7)；否则，进入步骤(6.4)；
(6.4)、判断当前的交易tx的大小messagesize是否大于区块打包的推荐容量preferredsize，如果messagesize＞preferredsize，则进一步判断缓存是否为空，如果缓存为空，则再按照步骤(6.2)所述方法进行区块打包并转发给mainnode，然后重置计时器，清空缓存，并跳转至步骤(7)；如果缓存不为空，则按照步骤(6.2)所述方法将缓存中的所有交易打包为一个区块转发给mainnode，然后重置计时器，清空缓存，并跳转至步骤(7)；如果不满足messagesize＞preferredsize，进入步骤(6.5)；(6.5)、判断当前的交易消息tx的大小messagesize与当前缓存大小pendingbatchsizebytes之和是否大于最大容量preferredmaxsize，如果超过了最大容量，则按照步骤(6.2)所述方法进行区块打包并转发给mainnode，然后重置计时器，清空缓存，并跳转至步骤(7)；否则，进入步骤(6.6)；(6.6)、将当前的交易消息tx存放到缓存pendingbatch中，新的缓存大小pendingbatchsizebytes为未加入当前交易的缓存大小pendingbatchsizebytes与当前的普通交易tx的大小messagesizebytes之和；然后判断缓存中的交易消息tx的个数是否超过区块容纳交易最大数量maxmessagecount，如果超过，执行步骤(6.2)，按照步骤(6.2)所述方法进行区块打包并转发给mainnode，然后重置计时器，清空缓存，并跳转至步骤(7)；(7)、mainnode依次对接收的区块进行更新；(7.1)、mainnode节点收到区块后，读取该区块的number字段和previoushash字段，再通过mainnode本地的blocknum和lastblockhash字段对该区块的区块高度number与上一个区块的哈希值previoushash进行赋值操作，然后进入步骤(7.2)；(7.2)、mainnode更新本地的lastblockhash和blocknum字段，其中，lastblockhash更新为该区块的哈希值datahash，blocknum更为blocknum加1；从而完成该区块的更新操作；(7.3)、当mainnode收到下一个区块时，循环执行步骤(7.1)
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(7.2)，直到最后一个区块更新完成，然后进入步骤(8)；(8)、mainnode将更新完毕的区块写入本地账本，最终将分布式独立的区块形成可追溯的区块链。

技术总结
本发明公开了一种区块链的可扩展共识方法，通过DHT路由思想，将所有的排序节点映射到哈希环，利用一致性哈希算法将交易Tx路由到指定区块，以此实现区块的并行化出块。同时，为了保证并行化出块的区块顺序一致性。在哈希环中排序节点选举一个主节点mainNode负责将所有区块编号。使用单个节点mainNode对区块进行排序保证分布式出块的区块顺序一致性。使得区块打包具有非常好的扩展性和灵活性，符合当今企业级区块链应用的需求。业级区块链应用的需求。业级区块链应用的需求。


技术研发人员：李若欣 薛瑞尼 王诏贤 宋泽欣 唐大贺 杨中宇
受保护的技术使用者：电子科技大学
技术研发日：2021.07.08
技术公布日：2021/10/23