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申请/专利权人：成都理工大学

摘要：本发明公开了一种基于改进PBFT共识机制的能源区块链节点共识方法，包括根据信誉交叉评估机制，对能源区块链的节点进行信誉值初始化；将节点依据信誉值降序排序并从末尾取f个节点移入拜占庭节点集，将剩余节点分入可信节点集；从可信节点集中选取节点生成候选节点分组，并从候选节点分组中选出共识节点组成共识节点集；结合可验证随机函数和能源交易活跃度从共识节点集中随机选择主节点；共识节点执行CPBFT，完成本轮共识；更新所有节点的信誉值，并更新拜占庭节点集和可信节点集，确定候选节点分组，进行下一轮共识。本发明提高了能源区块链网络的弹性和安全性，同时提升了共识节点的效率，加快了用能权交易信息打包上链。

主权项：1.一种基于改进PBFT共识机制的能源区块链节点共识方法，其特征在于，包括以下步骤：S10、根据基于节点间的数据包传输成功率、评分权重、交易合作次数、交易竞争次数的信誉交叉评估机制，对能源区块链的节点进行信誉值初始化，确定每个节点初始状态的信誉值；其中基于节点间的数据包传输成功率、评分权重、交易合作次数、交易竞争次数的信誉交叉评估机制，根据能源区块链中节点相互之间在一定时间内的数据包传输成功率和评分权重，以及节点在能源交易中的交易合作次数和交易竞争次数实现，实现过程包括：将节点i对节点j的单个节点信誉评分定义为，其中和分别表示节点i对节点j的合理置信度和不确定性，且满足条件：；合理置信度和不确定性通过以下公式计算获得： ，其中表示节点j和节点i在能源交易中的交易竞争次数，表示节点j和节点i在能源交易中的交易合作次数，表示节点j和节点i之间的数据包传输成功率；用N表示初始化阶段参与的节点总数，节点i的评分权重在数值上等于该节点的能源权证量，节点j通过以下公式计算得到自身的合理置信度和不确定性： ，由此确定节点j初始状态的信誉值表示为；S20、将节点依据信誉值进行降序排序，从序列末尾依次向前取f个节点移入拜占庭节点集，将剩余已排序的节点分入可信节点集；S30、按照分拆数数列从可信节点集中选取节点生成候选节点分组，并依次从候选节点分组中按设定比例选出共识节点，组成共识节点集；S40、结合可验证随机函数和节点的能源交易活跃度从共识节点集中随机选择主节点，过程为：利用基于椭圆曲线的可验证随机函数，根据共识节点的私钥、链上最后一个区块的区块哈希、节点编号、信誉值产生随机值R和证明Proof，选出随机值和能源交易活跃度满足设定条件的节点作为主节点；其中，在主节点身份验证开始前，主节点编号不予公开；S50、共识节点执行改进PBFT共识算法，在完成共识流程后，就本轮交易达成一致；其中改进PBFT共识算法的执行过程如下：请求阶段：客户端向主节点发送请求消息，主节点验证消息的可靠性后，决定是否将向所有的副本节点广播预准备消息，其中验证消息的可靠性为判断区块高度和视图号是否与当前共识一致；预准备阶段：主节点向所有副本节点广播预准备消息，并且将预准备消息添加到自己的日志中，副本节点接收到预准备消息后验证消息的可靠性；准备阶段：在接收到主节点消息并验证其可靠性后，副本节点向其它副本节点广播准备消息；当日志内被写入2f条来自不同副本节点的准备消息时，代表准备阶段完成；第一回复阶段：每个副本节点向主节点和客户端发送回复消息，当主节点收到2f+1条与预准备消息匹配的回复消息时，主节点进入第二回复阶段；第二回复阶段：主节点向客户端发送回复消息，当客户端接收到包括主节点回复消息在内的f+1条相同的确认回复消息后，本轮共识结束；S60、更新所有节点的信誉值，并更新拜占庭节点集和可信节点集，再重复步骤S30-S60的过程；其中更新所有节点的信誉值，并更新拜占庭节点集和可信节点集的过程为：采用信誉迭代公式对所有节点进行信誉值更新，对于节点j，信誉迭代公式表示为： ，其中，T表示第T轮，T≥1，rj0表示节点j初始状态的信誉值，表示节点j的迭代权值，表示节点j的评估函数， ， ， 表示拜占庭节点集中节点的最大信誉值，表示候选节点池中节点的最小信誉值，N-f表示可信节点总数，H表示所需的共识节点数目，候选节点池由所有候选节点分组选出共识节点后的剩余节点组成，Ai,j表示在时间阈值内节点j向节点i发送正确消息的次数，Mi,j表示节点j向节点i发送错误消息或消息超时的次数，时间阈值由区块链根据实时通信情况确定；在所有节点的信誉值更新完毕后，首先，从共识节点集中按照信誉值降序排列并依次选出后f3个节点加入拜占庭节点集，将共识节点集中剩余的节点和候选节点池中的节点一同移入可信节点集；然后，将当前拜占庭节点集中的节点按信誉值降序排列并依次选出前f3个节点加入可信节点集，对可信节点集中的节点按信誉值降序排列，完成对拜占庭节点集和可信节点集的更新。

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