基于信誉值投票与随机数选举的PBFT共识算法

作     者：陈润宇 王伦文 朱然刚 CHEN Runyu;WANG Lunwen;ZHU Rangang

作者机构：国防科技大学电子对抗学院合肥230037 

出 版 物：《计算机工程》 (Computer Engineering)

年 卷 期：2022年第48卷第6期

页      面：42-49,56页

学科分类：08[工学] 0835[工学-软件工程] 081202[工学-计算机软件与理论] 0812[工学-计算机科学与技术（可授工学、理学学位）] 

基　　金：国家自然科学基金“图像渐进式秘密分享评价体系和算法研究”(61602491) 

主　　题：区块链 共识算法 实用拜占庭容错算法 信誉值投票 随机数选举 

摘      要：实用拜占庭容错(PBFT)算法在Raft和Paxos共识算法的基础上,解决了分布式系统中恶意节点向其他节点发送错误消息以扰乱系统正常运行的问题,但PBFT算法由于主节点选举随意导致共识效率低下,而现有PBFT改进算法普遍通信复杂度较高且容易出现系统集中化趋势。针对上述问题,提出一种基于信誉值投票与随机数选举的RN-VPBFT共识算法。通过增设监督节点,实现权力分散和信息中转,保证系统安全运行。在投票确定初始信誉值的过程中,引入随机参数使得满足条件的节点均有机会当选主节点,缓解系统集中化趋势。建立节点动态信誉模型,区分系统中的诚实节点与恶意节点,简化共识算法的一致性协议,降低算法通信复杂度。实验结果表明,与PBFT算法和基于信誉投票的PBFT改进算法相比,RN-VPBFT算法将通信复杂度由O(N2)降至O(N),并且所有诚实节点的信誉值之差仅为0.02,具有更低的通信复杂度及更好的去中心化特性。