CN113194146A - 领导节点确定方法、计算机设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种领导节点确定方法、计算机设备和存储介质，涉及区块链等技术领域，该方法包括：接收第一提名交易；其中，第一提名交易由第一区块链节点提名第一区块链节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票并广播；将获得投票最多的区块链节点确定为当前任期的后一任期的领导节点。本申请提高领导节点选举成功率。

Description

领导节点确定方法、计算机设备和存储介质

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，具体涉及一种领导节点确定方法、计算机设备和存储介质。

背景技术

在现有区块链领域的一些共识算法中，领导节点生成数据，其它节点需要跟随领导节点的数据，因此领导节点的选择与换届是一个重要环节。

领导节点是集群中的多数节点选举出来的，任期为3的领导节点n1在正常存在时，会定期向所有节点发送心跳包；如果一个其它节点(例如为n2)在超过时间Thb没有收到n1发送的心跳包，则认为n1故障，n2提名自己成为任期为4的领导节点。而每个节点的Thb是随机的，因此总会有一个节点最先发起选举。但考虑到网络延迟等因素，在网络状况较差时依然存在多节点同时发起选举导致每个节点都无法获得足够数量的投票，进而导致需要经过多次选举才可以选出下一任期的领导节点，该选举方式受网络状况影响很大。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种提高领导节点选举成功率的领导节点确定方法、计算机设备和存储介质。

第一方面，本发明提供一种适用于区块链节点的领导节点确定方法，各区块链节点配置有相同的超时时长，上述方法包括：

接收第一提名交易；其中，第一提名交易由第一区块链节点在超时时长内未接收到当前任期的领导节点的心跳包时，提名第一区块链节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；

在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票并广播；

将获得投票最多的区块链节点确定为当前任期的后一任期的领导节点。

第二方面，本发明还提供一种设备，包括一个或多个处理器和存储器，其中存储器包含可由该一个或多个处理器执行的指令以使得该一个或多个处理器执行根据本发明各实施例提供的领导节点确定方法。

第三方面，本发明还提供一种存储有计算机程序的存储介质，该计算机程序使计算机执行根据本发明各实施例提供的领导节点确定方法。

本发明诸多实施例提供的领导节点确定方法、计算机设备和存储介质通过接收第一提名交易；其中，第一提名交易由第一区块链节点提名第一区块链节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票并广播；将获得投票最多的区块链节点确定为当前任期的后一任期的领导节点的方法，提高领导节点选举成功率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例提供的一种领导节点确定方法的流程图。

图2为图1所示方法的一种优选实施方式的流程图。

图3为图2所示方法的一种优选实施方式中步骤S141的流程图。

图4为图3所示方法的一种优选实施方式中步骤S13的流程图。

图5为本发明一实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

图1为本发明一实施例提供的一种领导节点确定方法的流程图。如图1所示，在本实施例中，本发明提供一种适用于区块链节点的领导节点确定方法，各区块链节点配置有相同的超时时长，上述方法包括：

S12：接收第一提名交易；其中，第一提名交易由第一区块链节点在超时时长内未接收到当前任期的领导节点的心跳包时提名第一区块链节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；

S14：在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票并广播；

S16：将获得投票最多的区块链节点确定为当前任期的后一任期的领导节点。

具体地，以区块链节点所配置的共识算法为raft算法，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点包括“对当前任期的后一任期的任期编号进行哈希运算以获得任期哈希；分别计算各第一区块链节点的第一节点ID与任期哈希的第一异或值；将第一异或值最小的区块链节点确定为第二区块链节点”为例；假设区块链有区块链节点n1～n7，当前任期为3，当前任期的领导节点为n1；

n1发生故障，未向n2～n7发送心跳包；

n2在到达Thb时，提名自己为任期4的领导节点，生成提名交易tx2并广播；

n4在到达Thb时，提名自己为任期4的领导节点，生成提名交易tx4并广播；

n7在到达Thb时，提名自己为任期4的领导节点，生成提名交易tx7并广播；

以当前节点为n3为例；

n3执行S12，接收tx2、tx4、tx7；

n3执行步骤S14，在到达时长Tco时，计算任期哈希hash(4)；以及，

计算nodeID(n2)xor hash(4)、nodeID(n4)xor hash(4)、nodeID(n7)xor hash(4)；

假设nodeID(n2)xor hash(4)>nodeID(n4)xor hash(4)>nodeID(n7)xor hash(4)，则n3选择出n7，并生成n7的投票并广播；

假设最终区块链网络中有n3～n7生成的n7的投票，以及，n2生成的n2的投票，则n3执行步骤S16，将n7确定为任期4的领导节点。

在更多实施例中，区块链节点所配置的共识算法还可以根据实际需求配置为其它算法，只需要该算法中有领导节点，且其它节点需要跟随领导节点的数据，可实现相同的技术效果。

在更多实施例中，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点的方法还可以根据实际需求进行配置，例如简单的对任期哈希的计算方法进行改动：对当前任期的后一任期的任期编号进行两次哈希运算以获得任期哈希；或，将“将第一异或值最小的区块链节点确定为第二区块链节点的”替换为“将第一异或值最大的区块链节点确定为第二区块链节点的”，可实现相同的技术效果。

本领域技术人员应当理解，提名交易可以存证在区块链上作为领导节点变更的证据，若不需要在区块链上存证领导节点变更的证据，则上述提名交易可为经签名的提名信息，例如，tx2变更为msg(addr(n2))_sig(n2)，可实现相同的技术效果。

上述实施例提高领导节点选举成功率。

图2为图1所示方法的一种优选实施方式的流程图。如图2所示，在一优选实施例中，在S14前，还包括：

S13：生成第二提名交易并广播；其中，第二提名交易由当前节点在超时时长内未接收到当前任期的领导节点的心跳包时，提名当前节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；

S14包括：

S141：在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点、当前节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票并广播。

图2与图1所示的实施例的不同之处在于，在图1所示的实施例中，一些节点可以根据实际情况选择不生成提名交易(假设n3考虑到n3的性能设备不是最优的，就不生成提名交易去竞争成为下一任期的领导节点)；而在图2所示的实施例中，所有在线节点都要生成提名交易成为下一任期的领导节点；

在图2所示的方法中，n3、n5、n6也分别生成提名交易tx3、tx5、tx6并广播。

图3为图2所示方法的一种优选实施方式中步骤S141的流程图。如图3所示，在一优选实施例中，S141包括：

S1411：对当前任期的后一任期的任期编号进行哈希运算以获得任期哈希；

S1412：分别计算各第一区块链节点的第一节点ID与任期哈希的第一异或值，并计算当前节点的节点ID与任期哈希的第二异或值；

S1413：在第二异或值小于任一第一异或值时，将当前节点确定为第二区块链节点；

S1414：在任一第一异或值小于第二异或值时，将第一异或值最小的区块链节点确定为第二区块链节点。

具体地，n3执行步骤S1411，获得任期哈希hash(4)；

n3执行步骤S1412，计算nodeID(n2)xor hash(4)～nodeID(n7)xor hash(4)；

如果nodeID(n3)xor hash(4)小于其它异或值，则执行步骤S1413，选择出n3；

如果有其它异或值小于nodeID(n3)xor hash(4)，假设nodeID(n2)xor hash(4)>nodeID(n3)xor hash(4)>nodeID(n4)xor hash(4)……>nodeID(n7)xor hash(4)，则执行步骤S1414，选择出n7。

图4为图3所示方法的一种优选实施方式中步骤S13的流程图。

如图4所示，在一优选实施例中，步骤S13包括：

S131：生成第二提名交易；

S1321：在到达第二时长时，判断是否有任一第一异或值小于第二异或值：

否，则执行步骤S1322：将第二提名交易广播；

其中，第二时长包括于第一时长。

假设n3考虑到n3的性能设备不是最优的，n3虽然在步骤S131中生成了提名交易tx3，但是如果在第二时长内，n3收到了其它提名交易，n3只有判断出其它节点的异或值均大于n3的异或值时，n3才会将tx3广播至区块链；相应的，也可以配置，若n3判断出有任一其它节点的异或值均小于n3的异或值时，则不将tx3广播至区块链，可实现相同的技术效果。

本领域技术人员应当理解，不将tx3广播至区块链可降低区块链网络的通信数量。

优选地，上述方法还包括：

接收其它区块链节点对本节点的第二投票；

在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票并广播包括：

在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成第二区块链节点的第一投票；

对各第二投票进行签名以分别生成第二区块链节点的第三投票；

广播各第三投票和第一投票。

具体地，n3收到n2的投票；

n3在到达时长Tco时，选择出第二区块链节点为n7，生成n7的投票；

n3对n2的投票进行签名以生成n7的投票'；

n3广播n7的投票'和n7的投票。

在更多实施例中，若n3收到了多个节点对本节点的第二投票，则n3还可以对各第二投票进行签名以生成一个n7的投票”，再广播n7的投票”和n7的投票，可实现相同的技术效果。

上述实施例加快了下一任期的领导节点确定。

图5为本发明一实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。

如图5所示，作为另一方面，本申请还提供了一种计算机设备，包括一个或多个中央处理单元(CPU)601，其可以根据存储在只读存储器(ROM)602中的程序或者从存储部分608加载到随机访问存储器(RAM)603中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM603中，还存储有计算机设备操作所需的各种程序和数据。CPU601、ROM602以及RAM603通过总线604彼此相连。输入/输出(I/O)接口605也连接至总线604。

以下部件连接至I/O接口605：包括键盘、鼠标等的输入部分606；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分607；包括硬盘等的存储部分608；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分609。通信部分609经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器610也根据需要连接至I/O接口605。可拆卸介质611，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器610上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分608。

特别地，根据本公开的实施例，上述任一实施例描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述任一方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分609从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质611被安装。

作为又一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入计算机设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请提供的方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的***、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (8)

1.一种领导节点确定方法，其特征在于，各区块链节点配置有相同的超时时长，所述方法适用于区块链节点，所述方法包括：

接收第一提名交易；其中，所述第一提名交易由第一区块链节点在所述超时时长内未接收到当前任期的领导节点的心跳包时，提名所述第一区块链节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；

在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各所述第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成所述第二区块链节点的第一投票并广播；

将获得投票最多的区块链节点确定为当前任期的后一任期的领导节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在到达第一时长时前，还包括：

生成第二提名交易并广播；其中，所述第二提名交易由当前节点在所述超时时长内未接收到当前任期的领导节点的心跳包时，提名当前节点为当前任期的后一任期的领导节点所生成；

所述根据预配置的领导节点选择规则从各所述第一区块链节点中选择出第二区块链节点包括：

根据预配置的领导节点选择规则从各所述第一区块链节点、当前节点中选择出第二区块链节点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据预配置的领导节点选择规则从各所述第一区块链节点、当前节点中选择出第二区块链节点包括：

对当前任期的后一任期的任期编号进行哈希运算以获得任期哈希；

分别计算各所述第一区块链节点的第一节点ID与所述任期哈希的第一异或值，并计算当前节点的节点ID与所述任期哈希的第二异或值；

在所述第二异或值小于任一所述第一异或值时，将当前节点选择为所述第二区块链节点；

在任一所述第一异或值小于所述第二异或值时，将所述第一异或值最小的区块链节点选择为所述第二区块链节点。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述生成第二提名交易并广播包括：

生成第二提名交易；

在到达第二时长时，判断是否有任一所述第一异或值小于所述第二异或值：

否，则将所述第二提名交易广播；

其中，所述第二时长包括于所述第一时长。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：

接收其它区块链节点对本节点的第二投票；

在有任一所述第一异或值小于所述第二异或值，所述在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各所述第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成所述第二区块链节点的第一投票并广播包括：

在到达第一时长时，根据预配置的领导节点选择规则从各所述第一区块链节点中选择出第二区块链节点，生成所述第二区块链节点的第一投票；

对各所述第二投票进行签名以分别生成所述第二区块链节点的第三投票；

广播各所述第三投票和所述第一投票。

6.根据权利要求1-5任一项所述的方法，其特征在于，区块链节点所配置的共识算法为raft算法。

7.一种计算机设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，用于存储一个或多个程序，

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-6中任一项所述的方法。

8.一种存储有计算机程序的存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的方法。

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