聯(lián)盟鏈中實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法的改進(jìn)

方燚飚，周創(chuàng)明，李 松，宋亞飛，高 娜，劉 唐

1.空軍工程大學(xué) 研究生院，西安 710038

2.空軍工程大學(xué) 防空反導(dǎo)學(xué)院，西安 710038

3.中國(guó)人民解放軍 31436部隊(duì)

2008年，一位化名為“中本聰”的學(xué)者提出了一種數(shù)字加密貨幣——比特幣[1]，比特幣能夠有效解決傳統(tǒng)數(shù)字貨幣中的“雙花”問(wèn)題[2]和拜占庭將軍問(wèn)題[3]，因而迅速引起了社會(huì)各界的廣泛關(guān)注。隨著數(shù)字加密貨幣的普及和發(fā)展，區(qū)塊鏈技術(shù)逐漸進(jìn)入人們的視野。區(qū)塊鏈?zhǔn)且环N以鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的分布式賬本[4]，它是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、密碼學(xué)、共識(shí)算法、智能合約等多種技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，具有去中心化、不可篡改、安全可信、集體維護(hù)等特點(diǎn)。目前，區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景已由早期的金融領(lǐng)域拓展到醫(yī)療、物聯(lián)網(wǎng)、供應(yīng)鏈、邊緣計(jì)算等非金融領(lǐng)域[5]。作為一種分布式系統(tǒng)，區(qū)塊鏈需要保證系統(tǒng)內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致的狀態(tài)共識(shí)。因此，共識(shí)算法是區(qū)塊鏈技術(shù)的重要組成部分之一，直接影響到區(qū)塊鏈系統(tǒng)的性能和可拓展性[6]。根據(jù)部署模式的不同，區(qū)塊鏈可以分為公共鏈、聯(lián)盟鏈和私有鏈三種類(lèi)型，公有鏈中的共識(shí)算法以X證明機(jī)制（proof of X，PoX）為主[7]，如工作量證明機(jī)制（proof of work，PoW），該算法有效解決了區(qū)塊鏈系統(tǒng)中的共識(shí)問(wèn)題，但需要消耗大量的網(wǎng)絡(luò)算力，整體效率不高[8]；Quantum[9]提出了權(quán)益證明機(jī)制（proof of stake，PoS），在數(shù)學(xué)計(jì)算難度的基礎(chǔ)上加入了幣齡的概念，一定程度上減小了算力的消耗，提高了共識(shí)效率。聯(lián)盟鏈和私有鏈中節(jié)點(diǎn)需經(jīng)過(guò)授權(quán)后才能夠加入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，因此也被稱(chēng)為許可鏈[10]。許可鏈中使用的共識(shí)算法以分布式一致性算法為主，包括實(shí)用拜占庭容錯(cuò)算法（practical Byzantine fault tolerance，PBFT）[11]及其優(yōu)化算法、Paxos算法[12]和Raft算法[13]等。PBFT算法是一類(lèi)狀態(tài)機(jī)拜占庭算法，能夠容忍一定數(shù)量的惡意節(jié)點(diǎn)的攻擊，并通過(guò)狀態(tài)機(jī)復(fù)制機(jī)制來(lái)提高系統(tǒng)的可靠性和可用性。PBFT算法能夠較好地解決分布式系統(tǒng)中面臨的拜占庭將軍問(wèn)題，目前已成為許可鏈中主流的共識(shí)算法。

PBFT算法由拜占庭容錯(cuò)算法（Byzantine fault tolerance，BFT）改進(jìn)而來(lái)，它繼承了BFT算法的優(yōu)點(diǎn)，大幅降低了算法執(zhí)行的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)，使算法具有了實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。但PBFT算法在使用過(guò)程中還存在一些不足。首先PBFT算法無(wú)法動(dòng)態(tài)感知系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)目的變化，由于算法采用C/S架構(gòu)，系統(tǒng)必須通過(guò)重啟來(lái)添加新節(jié)點(diǎn)，這對(duì)系統(tǒng)的日常運(yùn)作會(huì)造成較大的影響。其次PBFT算法中各節(jié)點(diǎn)按編號(hào)順序輪流擔(dān)任主節(jié)點(diǎn)，選取方式較為簡(jiǎn)單且缺少節(jié)點(diǎn)資質(zhì)審核，會(huì)對(duì)系統(tǒng)安全性帶來(lái)隱患。最后PBFT算法雖然將BFT算法的復(fù)雜度降到了多項(xiàng)式級(jí)別，但對(duì)分布式系統(tǒng)而言其帶來(lái)的通信壓力仍然較大，且隨著系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，系統(tǒng)時(shí)延將大大增加，最終影響到系統(tǒng)運(yùn)行效率。針對(duì)上述問(wèn)題，研究人員希望通過(guò)優(yōu)化PBFT算法的執(zhí)行協(xié)議來(lái)提高算法性能，目前已經(jīng)得到了T-PBFT[14]、Scalable BFT[15]和EPBFT[16]等PBFT的改進(jìn)算法。

針對(duì)PBFT算法中存在的問(wèn)題，結(jié)合聯(lián)盟鏈的特點(diǎn)，本文提出了一種改進(jìn)的PBFT算法（score-based PBFT，S-PBFT）。首先，在原有PBFT算法中引入評(píng)分機(jī)制，根據(jù)各節(jié)點(diǎn)運(yùn)行狀況對(duì)其進(jìn)行打分，按評(píng)分高低將其分為共識(shí)節(jié)點(diǎn)、候選節(jié)點(diǎn)和預(yù)備節(jié)點(diǎn)三部分。其次，簡(jiǎn)化了PBFT算法一致性協(xié)議中的確認(rèn)階段，并將原本由所有節(jié)點(diǎn)共同參與的共識(shí)過(guò)程改為僅由共識(shí)節(jié)點(diǎn)參與，提高了共識(shí)效率，降低了算法的復(fù)雜度。最后，結(jié)合評(píng)分機(jī)制改進(jìn)了主節(jié)點(diǎn)選舉方式，S-PBFT中的主節(jié)點(diǎn)由共識(shí)節(jié)點(diǎn)中評(píng)分最高且具有最大編號(hào)的節(jié)點(diǎn)擔(dān)任，最大程度上保證主節(jié)點(diǎn)的可靠性，減少觸發(fā)視圖更換協(xié)議的頻率，提高算法效率。

1 相關(guān)背景介紹

1.1 拜占庭系統(tǒng)的優(yōu)化研究

BFT算法最早由Lampor于20世紀(jì)80年代提出[17]，主要用于解決分布式計(jì)算領(lǐng)域中的共識(shí)問(wèn)題，但原始的BFT算法的運(yùn)行復(fù)雜度較高，且會(huì)隨著系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加而呈指數(shù)級(jí)上升，因而缺少實(shí)際的應(yīng)用價(jià)值。結(jié)合BFT算法的特性及不足，研究人員開(kāi)展了大量改進(jìn)研究，目前針對(duì)BFT算法的優(yōu)化主要有以下三個(gè)方向：狀態(tài)機(jī)拜占庭系統(tǒng)、結(jié)合可信部件的拜占庭系統(tǒng)和結(jié)合應(yīng)用場(chǎng)景優(yōu)化的拜占庭系統(tǒng)。

狀態(tài)機(jī)拜占庭系統(tǒng)要求所有節(jié)點(diǎn)都執(zhí)行統(tǒng)一的操作，來(lái)維護(hù)系統(tǒng)狀態(tài)的一致性?，F(xiàn)有的狀態(tài)機(jī)拜占庭系統(tǒng)大多由PBFT算法改進(jìn)得到，包括通過(guò)hybrid quorum（HQ）減少序號(hào)分配過(guò)程的HQ算法[18]，基于speculation技術(shù)的簡(jiǎn)化了一致性協(xié)議的Zyzzyva算法[19]，運(yùn)用拜占庭鎖技術(shù)從而提高系統(tǒng)性能的Zzyzx算法[20]以及將一致性過(guò)程與請(qǐng)求執(zhí)行過(guò)程分離的ZZ算法[21]和ODRC算法[22]等。

結(jié)合可信部件的拜占庭系統(tǒng)通過(guò)在系統(tǒng)中增加可信部件來(lái)提高系統(tǒng)可靠性、減少系統(tǒng)共識(shí)節(jié)點(diǎn)數(shù)、降低系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。早期可信部件主要用于系統(tǒng)的檢測(cè)，如PRRW算法[23]中用于控制服務(wù)器修復(fù)過(guò)程的內(nèi)部同步網(wǎng)絡(luò)和VM-FIT[24]中用于加快數(shù)據(jù)同步的虛擬化技術(shù)等。后期，研究人員利用可信部件來(lái)減少系統(tǒng)所需節(jié)點(diǎn)數(shù)，從而降低系統(tǒng)開(kāi)銷(xiāo)。Miller等通過(guò)一種可信計(jì)數(shù)器（trusted incrementer）來(lái)降低系統(tǒng)的開(kāi)銷(xiāo)[25]。

部分應(yīng)用場(chǎng)景下，已有拜占庭協(xié)議無(wú)法滿(mǎn)足實(shí)際需求，這就需要結(jié)合實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)拜占庭協(xié)議進(jìn)行優(yōu)化。Li等[26]針對(duì)分布式網(wǎng)絡(luò)中可能出現(xiàn)的通信不穩(wěn)定的問(wèn)題，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的拜占庭算法Zeno。借助Zeno算法，系統(tǒng)能夠在最多1/3的節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中斷的情況下保持一定的功能，且在網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)后，可快速使所有節(jié)點(diǎn)達(dá)成一致?tīng)顟B(tài)。區(qū)塊鏈平臺(tái)NEO所采用的DBFT算法針對(duì)大規(guī)模節(jié)點(diǎn)數(shù)下系統(tǒng)性能不足的問(wèn)題，對(duì)拜占庭協(xié)議進(jìn)行了優(yōu)化。

1.2 PBFT算法

PBFT算法是一類(lèi)狀態(tài)機(jī)拜占庭系統(tǒng)，主節(jié)點(diǎn)、從節(jié)點(diǎn)、視圖是算法運(yùn)行過(guò)程中的三個(gè)重要組成部分。主節(jié)點(diǎn)是算法執(zhí)行過(guò)程的發(fā)起者，負(fù)責(zé)對(duì)請(qǐng)求進(jìn)行排序；從節(jié)點(diǎn)接收并執(zhí)行從主節(jié)點(diǎn)接收到的請(qǐng)求，保證算法的有效性；所有節(jié)點(diǎn)需要在統(tǒng)一視圖下執(zhí)行請(qǐng)求，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)視圖更換機(jī)制改變當(dāng)前主節(jié)點(diǎn)。在一具有f個(gè)拜占庭節(jié)點(diǎn)的系統(tǒng)中，節(jié)點(diǎn)總數(shù)N需大于3f+1才能使系統(tǒng)達(dá)成一致，即PBFT算法最多能夠容忍(N-1)/3個(gè)非法節(jié)點(diǎn)的破壞。

為保證系統(tǒng)中節(jié)點(diǎn)達(dá)成共識(shí)，PBFT算法運(yùn)行在以下三種協(xié)議下：一致性協(xié)議、檢查點(diǎn)協(xié)議和視圖更換協(xié)議。其中一致性協(xié)議是PBFT算法的核心協(xié)議，原始的PBFT算法中一致性協(xié)議主要有請(qǐng)求（request）、預(yù)準(zhǔn)備（pre-prepare）、交互（prepare）、確認(rèn)（commit）和響應(yīng)（reply）五個(gè)階段，如圖1所示。

圖1 PBFT算法一致性協(xié)議執(zhí)行流程Fig.1 Implementation process of PBFT algorithm conformance protocol

（1）請(qǐng)求階段：客戶(hù)端C向主節(jié)點(diǎn)N0發(fā)送請(qǐng)求消息＜RE QUEST,m,t,c＞，其中m為客戶(hù)端請(qǐng)求的主要內(nèi)容，t為時(shí)間戳，c為客戶(hù)端C的身份信息。

（2）預(yù)準(zhǔn)備階段：主節(jié)點(diǎn)N0接收到請(qǐng)求消息m后，為接收到的m分配序號(hào)，并生成預(yù)準(zhǔn)備消息＜＜PR EPREPARE,v,n,d＞,m＞，其中v為當(dāng)前視圖編號(hào)，n為主節(jié)點(diǎn)對(duì)請(qǐng)求內(nèi)容m分配的編號(hào)，d為請(qǐng)求內(nèi)容m的消息摘要。生成完畢后，主節(jié)點(diǎn)將預(yù)準(zhǔn)備消息發(fā)送至各個(gè)節(jié)點(diǎn)。

（3）交互階段：從節(jié)點(diǎn)接收到預(yù)準(zhǔn)備消息后，需要與其余節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互。從節(jié)點(diǎn)向其余節(jié)點(diǎn)發(fā)送交互消息＜PREPARE,v,n,d,i＞，其中i為發(fā)送消息的節(jié)點(diǎn)的編號(hào)。從節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自其余從節(jié)點(diǎn)的交互消息后，會(huì)將接收到的交互消息與來(lái)自主節(jié)點(diǎn)的預(yù)準(zhǔn)備消息進(jìn)行對(duì)比驗(yàn)證，當(dāng)有2f+1個(gè)來(lái)自不同從節(jié)點(diǎn)的交互消息與預(yù)準(zhǔn)備消息一致時(shí)，即可進(jìn)入下一階段。

（4）確認(rèn)階段：節(jié)點(diǎn)完成交互階段后，即進(jìn)入確認(rèn)階段。在此階段中，包括主節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)向其余節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)消息＜COMMIT,v,n,D(m),i＞，其中D(m)為節(jié)點(diǎn)對(duì)請(qǐng)求的簽名。節(jié)點(diǎn)接收到來(lái)自其余節(jié)點(diǎn)的確認(rèn)消息后，對(duì)消息內(nèi)容的準(zhǔn)確性進(jìn)行核驗(yàn)。當(dāng)有2f+1個(gè)確認(rèn)消息通過(guò)驗(yàn)證，則確認(rèn)階段完成。

（5）回復(fù)階段：完成確認(rèn)階段后，各節(jié)點(diǎn)向客戶(hù)端發(fā)送回復(fù)消息＜REPLY,v,t,c,i,r＞，其中r為客戶(hù)端請(qǐng)求的執(zhí)行結(jié)果。若客戶(hù)端在接收到至少f+1個(gè)相同的回復(fù)消息，則請(qǐng)求執(zhí)行成功。

2 S-PBFT算法設(shè)計(jì)

2.1 算法整體思想

PBFT算法是一類(lèi)“狀態(tài)機(jī)”拜占庭系統(tǒng)，早期用于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)分布式系統(tǒng)中各節(jié)點(diǎn)狀態(tài)的一致性，其首要任務(wù)是解決系統(tǒng)中可能出現(xiàn)的拜占庭問(wèn)題，同時(shí)需要保證節(jié)點(diǎn)能夠按照既定順序執(zhí)行客戶(hù)請(qǐng)求。在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，各個(gè)區(qū)塊的共識(shí)過(guò)程按照具有嚴(yán)格的順序進(jìn)行，無(wú)需共識(shí)算法進(jìn)行干預(yù)。另外，在聯(lián)盟鏈環(huán)境下，節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入系統(tǒng)時(shí)需要經(jīng)過(guò)一定的身份認(rèn)證機(jī)制，如基于角色的身份認(rèn)證等，能夠有效地避免女巫攻擊等問(wèn)題。因此，為使PBFT算法能夠更好地應(yīng)用于聯(lián)盟鏈系統(tǒng)，結(jié)合聯(lián)盟鏈特點(diǎn)，針對(duì)經(jīng)典PBFT算法中存在的不足，提出了以下優(yōu)化思路：

（1）省略一致性協(xié)議中的請(qǐng)求和回復(fù)階段。PBFT算法中的請(qǐng)求和回復(fù)階段是系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)與客戶(hù)端之間的交互，而在區(qū)塊鏈共識(shí)過(guò)程中數(shù)據(jù)區(qū)塊直接由主節(jié)點(diǎn)生成，無(wú)需專(zhuān)門(mén)的客戶(hù)端參與。

（2）引入評(píng)分機(jī)制，按節(jié)點(diǎn)積分進(jìn)行分類(lèi)。首先結(jié)合聯(lián)盟鏈身份認(rèn)證的特點(diǎn)，根據(jù)節(jié)點(diǎn)處理能力大小為各節(jié)點(diǎn)分配初始積分(S ib)并記錄各節(jié)點(diǎn)初始積分的值，隨后根據(jù)節(jié)點(diǎn)積分(Si)大小將其分為共識(shí)節(jié)點(diǎn)、候選節(jié)點(diǎn)、預(yù)備節(jié)點(diǎn)三類(lèi)。其中，共識(shí)節(jié)點(diǎn)負(fù)責(zé)完成系統(tǒng)共識(shí)過(guò)程，由PBFT算法一致性協(xié)議可知，當(dāng)客戶(hù)端接受到超過(guò)f+1個(gè)來(lái)自合法節(jié)點(diǎn)的一致消息時(shí)，才可認(rèn)定請(qǐng)求執(zhí)行成功，因此共識(shí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量取為2f+1；候選節(jié)點(diǎn)只保存共識(shí)結(jié)果，而不參與系統(tǒng)共識(shí)過(guò)程，其數(shù)量不定；預(yù)備節(jié)點(diǎn)由初始積分較低的節(jié)點(diǎn)和共識(shí)節(jié)點(diǎn)中發(fā)生錯(cuò)誤的節(jié)點(diǎn)組成，不參與共識(shí)但需保存共識(shí)結(jié)果，其數(shù)量不定。

（3）改進(jìn)主節(jié)點(diǎn)選舉方式。主節(jié)點(diǎn)屬于共識(shí)節(jié)點(diǎn)的一部分，當(dāng)主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)問(wèn)題，該節(jié)點(diǎn)直接降為預(yù)備節(jié)點(diǎn)，隨后將余下共識(shí)節(jié)點(diǎn)中持有積分最高且初始積分較高的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。

（4）優(yōu)化一致性協(xié)議，對(duì)確認(rèn)階段進(jìn)行簡(jiǎn)化。在PBFT算法中，節(jié)點(diǎn)交互階段已經(jīng)完成了共識(shí)過(guò)程，確認(rèn)階段的作用主要是使各節(jié)點(diǎn)掌握其余節(jié)點(diǎn)的狀態(tài)。在傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)中，確認(rèn)階段為系統(tǒng)提供了狀態(tài)確認(rèn)的過(guò)程，使各節(jié)點(diǎn)能夠知曉其余節(jié)點(diǎn)的共識(shí)狀態(tài)，確認(rèn)系統(tǒng)達(dá)成一致。在聯(lián)盟鏈系統(tǒng)中，每一個(gè)達(dá)成共識(shí)的區(qū)塊都可作為一個(gè)檢查點(diǎn)，在交互階段完成共識(shí)后，通過(guò)區(qū)塊同步即可使系統(tǒng)達(dá)成一致。相較于傳統(tǒng)的分布式系統(tǒng)，聯(lián)盟鏈中的節(jié)點(diǎn)具有更高的可靠性，系統(tǒng)環(huán)境更為穩(wěn)定。同時(shí)，改進(jìn)的主節(jié)點(diǎn)選舉方式和聯(lián)盟鏈的可追溯的特性也保證了區(qū)塊同步過(guò)程的合法性，因此在S-PBFT算法中對(duì)確認(rèn)過(guò)程進(jìn)行簡(jiǎn)化。

S-PBFT算法將原本需要進(jìn)行兩兩交互的確認(rèn)過(guò)程簡(jiǎn)化為直接由主節(jié)點(diǎn)對(duì)共識(shí)結(jié)果進(jìn)行判定，從而減少了一次復(fù)雜度為O(N2)的交互過(guò)程，在一定程度上能夠降低系統(tǒng)通訊開(kāi)銷(xiāo)，提高算法的共識(shí)效率。

2.2 符號(hào)表示及節(jié)點(diǎn)組成

（1）系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)集合為N，由{1,2,…,i}表示，非法節(jié)點(diǎn)最大容忍數(shù)為f，N中節(jié)點(diǎn)數(shù)i不應(yīng)小于3f+1個(gè)，考慮到系統(tǒng)共識(shí)效率，i通常取3f+1。

（2）共識(shí)節(jié)點(diǎn)集合為G，由{1,2,…,g]表示，為使算法能夠達(dá)成有效共識(shí)，結(jié)合拜占庭協(xié)議的共識(shí)原理，S-PBFT算法中共識(shí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量g不得小于2f+1；候選節(jié)點(diǎn)集合為H，由{1,2,…,h}表示；預(yù)備節(jié)點(diǎn)集合為Y，由{1,2,…,y}表示。候選節(jié)點(diǎn)數(shù)h與預(yù)備節(jié)點(diǎn)數(shù)y之和為f。

（3）初始狀態(tài)下，共識(shí)節(jié)點(diǎn)由積分在9及以上的節(jié)點(diǎn)組成；候選節(jié)點(diǎn)由積分在8~9之間的節(jié)點(diǎn)組成；預(yù)備節(jié)點(diǎn)由積分在8及以下的節(jié)點(diǎn)組成。

2.3 節(jié)點(diǎn)評(píng)分機(jī)制

節(jié)點(diǎn)評(píng)分機(jī)制是S-PBFT算法改進(jìn)思想的核心，為主節(jié)點(diǎn)選舉和一致性協(xié)議的優(yōu)化奠定了基礎(chǔ)。S-PBFT算法的節(jié)點(diǎn)評(píng)分機(jī)制主要分為節(jié)點(diǎn)初始積分和積分調(diào)整規(guī)則兩部分，下面結(jié)合這兩部分來(lái)分析節(jié)點(diǎn)評(píng)分機(jī)制。

2.3.1 節(jié)點(diǎn)初始積分

S-PBFT算法中，節(jié)點(diǎn)初始積分的賦予主要有以下兩種情況：系統(tǒng)初始化時(shí)對(duì)系統(tǒng)內(nèi)節(jié)點(diǎn)的評(píng)分、有新節(jié)點(diǎn)加入時(shí)對(duì)新節(jié)點(diǎn)的評(píng)分。

（1）系統(tǒng)初始化時(shí)節(jié)點(diǎn)的評(píng)分。本文提出的S-PBFT算法主要應(yīng)用于聯(lián)盟鏈環(huán)境，聯(lián)盟鏈?zhǔn)怯梢欢〝?shù)量的具有共同訴求的節(jié)點(diǎn)構(gòu)建，如針對(duì)銀行之間結(jié)算問(wèn)題的銀行同業(yè)聯(lián)盟鏈。此類(lèi)區(qū)塊鏈中，節(jié)點(diǎn)之間的綜合實(shí)力存在一定的差距，通常情況下節(jié)點(diǎn)綜合實(shí)力越強(qiáng)，節(jié)點(diǎn)具有的性能和功能優(yōu)勢(shì)就越大，節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性就越好。

結(jié)合以上分析，S-PBFT算法將節(jié)點(diǎn)綜合實(shí)力作為初始積分的評(píng)分依據(jù)。進(jìn)行評(píng)分時(shí)，將所有節(jié)點(diǎn)按綜合實(shí)力大小進(jìn)行排序，考慮到共識(shí)過(guò)程中對(duì)節(jié)點(diǎn)穩(wěn)定性和性能的需求，將排好序的節(jié)點(diǎn)按2f+1、f2、f2的比例分為共識(shí)節(jié)點(diǎn)、候選節(jié)點(diǎn)和預(yù)備節(jié)點(diǎn)三部分，節(jié)點(diǎn)順序由所有節(jié)點(diǎn)投票得出。其中，共識(shí)節(jié)點(diǎn)部分節(jié)點(diǎn)評(píng)分需大于9，候選節(jié)點(diǎn)部分節(jié)點(diǎn)評(píng)分在8~9，預(yù)備節(jié)點(diǎn)部分節(jié)點(diǎn)評(píng)分小于8。

在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，可根據(jù)部署系統(tǒng)的需求，對(duì)候選節(jié)點(diǎn)和預(yù)備節(jié)點(diǎn)的比例進(jìn)行調(diào)整，但共識(shí)節(jié)點(diǎn)的數(shù)量不得小于2f+1。

（2）新節(jié)點(diǎn)加入時(shí)節(jié)點(diǎn)的評(píng)分。聯(lián)盟鏈中，節(jié)點(diǎn)需要得到聯(lián)盟鏈的授權(quán)后才能夠加入到聯(lián)盟鏈網(wǎng)絡(luò)中，此時(shí)即需要對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行評(píng)分。節(jié)點(diǎn)積分大小同樣由授權(quán)節(jié)點(diǎn)投票得出，系統(tǒng)根據(jù)節(jié)點(diǎn)積分將新節(jié)點(diǎn)劃分到對(duì)應(yīng)節(jié)點(diǎn)集合中。為維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性，通常情況下，不將新節(jié)點(diǎn)直接劃為共識(shí)節(jié)點(diǎn)。

2.3.2 積分調(diào)整規(guī)則

S-PBFT算法中，節(jié)點(diǎn)具有三種不同狀態(tài)，不同狀態(tài)的節(jié)點(diǎn)之間能夠互相轉(zhuǎn)換，但具有一定的轉(zhuǎn)換條件，在此制定如下規(guī)則：

（1）加分規(guī)則：節(jié)點(diǎn)每成功完成一次共識(shí)過(guò)程，積分在9以上的節(jié)點(diǎn)積分加0.01，積分在8~9的節(jié)點(diǎn)積分加0.05，積分在8以下的節(jié)點(diǎn)積分加0.2。集合G中，節(jié)點(diǎn)積分最高為10，積分到達(dá)10后不再增加；集合H和Y中，節(jié)點(diǎn)積分增加無(wú)上限。有以下公式：

其中，S p為節(jié)點(diǎn)執(zhí)行共識(shí)前的積分，S為節(jié)點(diǎn)執(zhí)行共識(shí)后的積分。

（2）扣分規(guī)則：集合G與H中，節(jié)點(diǎn)在共識(shí)過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤，節(jié)點(diǎn)的積分直接降為8，且不論節(jié)點(diǎn)原本類(lèi)型，均直接轉(zhuǎn)換為預(yù)備節(jié)點(diǎn)；集合Y中，節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤，節(jié)點(diǎn)積分減0.5。

（3）節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換規(guī)則：若共識(shí)節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則出錯(cuò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為預(yù)備節(jié)點(diǎn)，并將集合H中積分最高且初始積分較高的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為共識(shí)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)積分變?yōu)?；若候選節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)錯(cuò)誤，則出錯(cuò)節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為預(yù)備節(jié)點(diǎn)，并將集合Y中積分最高且初始積分較高的節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)換為候選節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)積分變?yōu)?。

2.4 主節(jié)點(diǎn)選舉

在系統(tǒng)初始化或是主節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)拜占庭錯(cuò)誤后，需要進(jìn)行主節(jié)點(diǎn)選舉。S-PBFT算法中，主節(jié)點(diǎn)選舉以節(jié)點(diǎn)積分作為主要參考，將持有積分最高且初始積分較高的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)。較高的持有積分說(shuō)明節(jié)點(diǎn)功能近期較為穩(wěn)定，較高的初始積分則說(shuō)明節(jié)點(diǎn)具有較好的性能，將此類(lèi)節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，能夠最大程度上保證主節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性，減少觸發(fā)視圖轉(zhuǎn)換的概率，提高系統(tǒng)效率。下面簡(jiǎn)要說(shuō)明主節(jié)點(diǎn)選舉的流程。

主節(jié)點(diǎn)選舉過(guò)程中，集合G內(nèi)的各節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)兩兩交互來(lái)確定主節(jié)點(diǎn)人選。交互過(guò)程中，將節(jié)點(diǎn)i編號(hào)(i)、持有積分值(S i)和初始積分值(Sib)組成一個(gè)數(shù)組(i，S i，S ib)，作為選舉憑證（vote）。節(jié)點(diǎn)將自身的vote廣播至各個(gè)共識(shí)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)獎(jiǎng)接受到的vote與自身vote進(jìn)行比較后，保存條件更優(yōu)的vote，可能的比較結(jié)果如下：

（1）若接收到的vote中的持有積分?jǐn)?shù)據(jù)小于節(jié)點(diǎn)自身的持有積分?jǐn)?shù)據(jù)，則保存自身vote。

（2）若接收到的vote中的持有積分?jǐn)?shù)據(jù)等于節(jié)點(diǎn)自身的持有積分?jǐn)?shù)據(jù)，則繼續(xù)比較初始積分。若接收vote的初始積分更高，則保存接收到的vote；否則保存自身vote。若兩者初始積分也相同，則保存節(jié)點(diǎn)編號(hào)更小的vote。

（3）若接收到的vote中的持有積分?jǐn)?shù)據(jù)大于節(jié)點(diǎn)自身的持有積分?jǐn)?shù)據(jù)，則保存自身vote。

當(dāng)完成所有節(jié)點(diǎn)的比較后，各共識(shí)節(jié)點(diǎn)將自身簽名添加到最終結(jié)果(D(i),g,S g,S gb)中，其中D(i)為節(jié)點(diǎn)i的簽名，g為待定主節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，隨后進(jìn)行廣播。當(dāng)有至少f+1個(gè)結(jié)果一致的憑證時(shí)，選舉完成，最終憑證中節(jié)點(diǎn)編號(hào)對(duì)應(yīng)的節(jié)點(diǎn)作為主節(jié)點(diǎn)，選舉結(jié)束。選舉過(guò)程如圖2所示，圖中僅為節(jié)點(diǎn)1與其他節(jié)點(diǎn)的交互過(guò)程，其余節(jié)點(diǎn)間交互過(guò)程類(lèi)似。時(shí)間間隔后，主節(jié)點(diǎn)將這些交易中的合法交易打包，生成一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)塊。隨后，進(jìn)入一致性協(xié)議階段，對(duì)此交易區(qū)塊進(jìn)行共識(shí)。

圖2 主節(jié)點(diǎn)選舉過(guò)程示意圖Fig.2 Process of master node election

（1）S-預(yù)準(zhǔn)備階段（S-pre-prepare）：主節(jié)點(diǎn)根據(jù)數(shù)據(jù)區(qū)塊內(nèi)容生成S-預(yù)準(zhǔn)備消息＜＜S-PRE-PREPARE,v,n,H(b)＞,b＞，其中H(b)為區(qū)塊的內(nèi)容摘要即區(qū)塊哈希值，b為本次進(jìn)行共識(shí)的區(qū)塊。隨后，主節(jié)點(diǎn)將S-預(yù)準(zhǔn)備消息發(fā)送至所有節(jié)點(diǎn)，其中共識(shí)節(jié)點(diǎn)需對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行核驗(yàn)，核驗(yàn)通過(guò)則進(jìn)入下一階段，否則進(jìn)行視圖變更，更換主節(jié)點(diǎn)；候選節(jié)點(diǎn)和預(yù)備節(jié)點(diǎn)僅接收消息，不對(duì)消息內(nèi)容進(jìn)行反饋。

（2）S-交互階段（S-prepare）：共識(shí)節(jié)點(diǎn)完成S-預(yù)準(zhǔn)備消息核驗(yàn)后，需生成S-交互消息＜S-PREPARE,v,n,H()b,i＞，其中i為發(fā)送節(jié)點(diǎn)的編號(hào)，將此S-交互消息廣播至所有共識(shí)節(jié)點(diǎn)。共識(shí)節(jié)點(diǎn)會(huì)對(duì)接收到的S-交互消息進(jìn)行核驗(yàn)，當(dāng)有f+1個(gè)來(lái)自不同共識(shí)節(jié)點(diǎn)的一致的S-交互消息時(shí)，即可進(jìn)行下一階段，否則中止共識(shí)過(guò)程，更換問(wèn)題節(jié)點(diǎn)，重啟共識(shí)過(guò)程。

（3）S-確認(rèn)階段（S-commit）：完成S-交互消息的核驗(yàn)后，進(jìn)入即可進(jìn)入S-確認(rèn)階段。S-確認(rèn)階段主要用于核驗(yàn)各節(jié)點(diǎn)保存的區(qū)塊數(shù)據(jù)的正確性，因此包括候選節(jié)點(diǎn)和預(yù)備節(jié)點(diǎn)在內(nèi)的所有節(jié)點(diǎn)均需要向主節(jié)點(diǎn)發(fā)送S-確認(rèn)消息，以保證最終上鏈區(qū)塊的一致性。S-確認(rèn)消息的內(nèi)容為＜S-COMMIT,v,n,H(b),D(b)i,i＞，其中D(b)i為節(jié)點(diǎn)i對(duì)區(qū)塊b的簽名。當(dāng)主節(jié)點(diǎn)接受到2f+1個(gè)來(lái)自不同節(jié)點(diǎn)的S-確認(rèn)消息時(shí)，即完成共識(shí)，區(qū)塊b可保存到聯(lián)盟鏈中。

S-PBFT算法的流程如圖3所示。

圖3 S-PBFT算法執(zhí)行流程Fig.3 Execution flow of S-PBFT algorithm

2.5 一致性協(xié)議

完成主節(jié)點(diǎn)選舉后，各節(jié)點(diǎn)需通過(guò)狀態(tài)同步，使視圖號(hào)、區(qū)塊高度、前區(qū)塊哈希值等數(shù)據(jù)達(dá)成一致。隨后，即可對(duì)新的數(shù)據(jù)區(qū)塊進(jìn)行共識(shí)，即執(zhí)行一致性協(xié)議。S-PBFT中引入了評(píng)分機(jī)制，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)類(lèi)型分類(lèi)、改進(jìn)主節(jié)點(diǎn)選舉方式，實(shí)現(xiàn)了對(duì)共識(shí)節(jié)點(diǎn)的多重篩選，最大程度上保證了共識(shí)節(jié)點(diǎn)的可靠性。改進(jìn)的一致性協(xié)議執(zhí)行流程如下：

當(dāng)聯(lián)盟鏈中的交易量達(dá)到一定數(shù)量或是達(dá)到一定

3 實(shí)驗(yàn)分析

通過(guò)實(shí)驗(yàn)從共識(shí)時(shí)延、通信開(kāi)銷(xiāo)和吞吐量三個(gè)方面對(duì)S-PBFT算法和PBFT算法進(jìn)行測(cè)試、分析，比較兩種算法的性能。本實(shí)驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部局域網(wǎng)中搭建了聯(lián)盟鏈環(huán)境，通過(guò)docker容器設(shè)置若干個(gè)配置相同的虛擬節(jié)點(diǎn)作為系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)，實(shí)驗(yàn)具體配置信息如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)配置信息Table 1 Experiment configuration information

3.1 共識(shí)時(shí)延

區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，共識(shí)時(shí)延是指由節(jié)點(diǎn)提交交易請(qǐng)求到系統(tǒng)完成共識(shí)所需要的時(shí)間，是評(píng)價(jià)共識(shí)算法性能的一個(gè)重要參數(shù)，降低共識(shí)時(shí)延能夠提高系統(tǒng)運(yùn)行效率和實(shí)用性。本實(shí)驗(yàn)將系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)總數(shù)作為實(shí)驗(yàn)變量，節(jié)點(diǎn)數(shù)由10遞增至40，步長(zhǎng)為6，在不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下分別進(jìn)行多次交易，取不同狀態(tài)下的平均值作為該狀態(tài)共識(shí)時(shí)延的最終值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示。

圖4 共識(shí)時(shí)延對(duì)比結(jié)果Fig.4 Results of consensus delay comparison

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下，S-PBFT算法由于簡(jiǎn)化了一致性協(xié)議中的確認(rèn)節(jié)點(diǎn)，在共識(shí)時(shí)延上的表現(xiàn)要優(yōu)于PBFT算法，且隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，S-PBFT算法的共識(shí)時(shí)延增長(zhǎng)率更小，穩(wěn)定性更好。

3.2 通信開(kāi)銷(xiāo)

S-PBFT算法的主要思想是通過(guò)簡(jiǎn)化PBFT算法中的一致性協(xié)議來(lái)降低算法復(fù)雜度，提高算法效率。因此設(shè)計(jì)了算法通信開(kāi)銷(xiāo)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，來(lái)比較分析兩種算法在通信開(kāi)銷(xiāo)方面的性能。本文將通信開(kāi)銷(xiāo)設(shè)定為系統(tǒng)完成一次一致性協(xié)議節(jié)點(diǎn)間需進(jìn)行的平均通信次數(shù)。假設(shè)系統(tǒng)視圖變更概率為p。

（1）PBFT算法通信開(kāi)銷(xiāo)

根據(jù)1.2節(jié)中對(duì)PBFT算法的分析，一致性協(xié)議中節(jié)點(diǎn)間的通信次數(shù)為6f(3f+1，f)為系統(tǒng)能夠容忍的拜占庭節(jié)點(diǎn)的最大個(gè)數(shù)。

試圖轉(zhuǎn)換階段中，從節(jié)點(diǎn)需要通過(guò)兩兩交互來(lái)傳遞視圖轉(zhuǎn)換信息，此時(shí)通信次數(shù)為9f2。完成視圖變更后，主節(jié)點(diǎn)需要向從節(jié)點(diǎn)發(fā)送視圖確認(rèn)消息，此時(shí)通信次數(shù)為3f。結(jié)合視圖變更概率p，得PBFT算法的平均總通信次數(shù)為：

（2）S-PBFT算法通信開(kāi)銷(xiāo)

一致性協(xié)議中，S-PBFT算法僅進(jìn)行3階段的交互。在S-預(yù)準(zhǔn)備階段和S-確認(rèn)階段通信次數(shù)均為3f，在S-交互階段主節(jié)點(diǎn)之外的共識(shí)節(jié)點(diǎn)需要向其他共識(shí)節(jié)點(diǎn)廣播區(qū)塊信息，通信次數(shù)為4f2，因此一致性協(xié)議階段總通信次數(shù)為4f2+6f。

主節(jié)點(diǎn)選舉階段，首先共識(shí)節(jié)點(diǎn)需要將選舉憑證廣播至自身以外的共識(shí)節(jié)點(diǎn)，通信次數(shù)為2f(2f+1)。各共識(shí)節(jié)點(diǎn)選出待定主節(jié)點(diǎn)后，將選舉結(jié)果廣播至各共識(shí)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行確認(rèn)，此過(guò)程中同樣進(jìn)行了2f(2f+1)次交互。最后，新的主節(jié)點(diǎn)向所有共識(shí)節(jié)點(diǎn)發(fā)送確認(rèn)信息，通信次數(shù)為2f。

因此，S-PBFT算法的平均總通信次數(shù)為：

由此可得，S-PBFT算法與PBFT算法的通信次數(shù)的比值Q為：

通過(guò)MATLAB得出此公式的可視化圖形，如圖5所示。其中p的取值為0到1，步長(zhǎng)為0.1，f的取值為3到23，步長(zhǎng)為2。

圖5 S-PBFT算法與PBFT算法通信次數(shù)比值三維曲面圖Fig.5 Three dimensional surface graph of algorithm communication times ratio

由圖5可知，在給定范圍內(nèi)，無(wú)論p和f的取值如何變化，Q值始終小于1，即S-PBFT算法的通信次數(shù)始終小于PBFT算法的通信次數(shù)。隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加Q值逐漸減小，說(shuō)明在多節(jié)點(diǎn)環(huán)境下，S-PBFT算法的通信開(kāi)銷(xiāo)表現(xiàn)仍?xún)?yōu)于PBFT算法。另外，S-PBFT算法引入了評(píng)分機(jī)制，對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行多次篩選，能夠降低了視圖轉(zhuǎn)換發(fā)生的概率，因此在實(shí)際過(guò)程中，S-PBFT算法在通信開(kāi)銷(xiāo)上會(huì)有更好的表現(xiàn)。

3.3 吞吐量

吞吐量指單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)能夠處理的事件量，本實(shí)驗(yàn)將每秒事件處理數(shù)（TPS）作為表示系統(tǒng)吞吐量，系統(tǒng)TPS可由以下公式表示：

其中，TradeΔt為出塊間隔內(nèi)系統(tǒng)處理的事件數(shù)，Δt為出塊間隔。

實(shí)驗(yàn)將節(jié)點(diǎn)總數(shù)作為變量，節(jié)點(diǎn)數(shù)由10遞增至70，步長(zhǎng)為6，在不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下進(jìn)行20次重復(fù)實(shí)驗(yàn)，每次實(shí)驗(yàn)的事件量設(shè)置為1 000，最終取實(shí)驗(yàn)結(jié)果的平均值作為不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下吞吐量的值，實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。

圖6 S-PBFT算法與PBFT算法吞吐量對(duì)比Fig.6 Throughput comparison between S-PBFT algorithm and PBFT algorithm

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，節(jié)點(diǎn)數(shù)較小時(shí)，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，兩種算法的吞吐量均呈上升趨勢(shì)。隨后PBFT算法與S-PBFT算法的吞吐量先后達(dá)到峰值，其中S-PBFT算法吞吐量的峰值更大、到達(dá)峰值時(shí)的節(jié)點(diǎn)數(shù)更多，且在整個(gè)過(guò)程中，S-PBFT算法的吞吐量始終大于PBFT算法的吞吐量，因此S-PBFT算法具有更好的吞吐性能。

3.4 共識(shí)節(jié)點(diǎn)可靠性

共識(shí)節(jié)點(diǎn)是S-PBFT算法共識(shí)過(guò)程的執(zhí)行節(jié)點(diǎn)，共識(shí)節(jié)點(diǎn)的可靠性直接決定了系統(tǒng)共識(shí)的達(dá)成，因此S-PBFT算法中，共識(shí)節(jié)點(diǎn)的可靠性具有十分重要的意義。

由前文分析可知，S-PBFT算法以節(jié)點(diǎn)初始積分和節(jié)點(diǎn)實(shí)際積分為共識(shí)節(jié)點(diǎn)選取依據(jù)來(lái)選取共識(shí)節(jié)點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)初始積分是節(jié)點(diǎn)綜合實(shí)力的體現(xiàn)，節(jié)點(diǎn)實(shí)際積分則是一段時(shí)間內(nèi)節(jié)點(diǎn)在共識(shí)過(guò)程中表現(xiàn)的綜合評(píng)價(jià)，能夠在一定程度上反映節(jié)點(diǎn)執(zhí)行共識(shí)的穩(wěn)定性。因此，理論上，相較于隨機(jī)的節(jié)點(diǎn)選取方式，由以上方法得到的共識(shí)節(jié)點(diǎn)能夠具有更好的可靠性和穩(wěn)定性。

下面通過(guò)對(duì)比實(shí)驗(yàn)來(lái)對(duì)共識(shí)節(jié)點(diǎn)的可靠性進(jìn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)以S-PBFT算法為基礎(chǔ)，設(shè)置A、B兩組對(duì)照組：A組的共識(shí)節(jié)點(diǎn)由節(jié)點(diǎn)積分規(guī)則選出，B組的共識(shí)節(jié)點(diǎn)在所有節(jié)點(diǎn)中隨機(jī)挑選。實(shí)驗(yàn)通過(guò)比較相同節(jié)點(diǎn)數(shù)下，算法的共識(shí)成功率來(lái)分析。

實(shí)驗(yàn)中，總節(jié)點(diǎn)數(shù)由10遞增至70，步長(zhǎng)為6，在不同節(jié)點(diǎn)數(shù)下進(jìn)行多次實(shí)驗(yàn)，得到該節(jié)點(diǎn)數(shù)下算法的共識(shí)成功率。兩組實(shí)驗(yàn)中節(jié)點(diǎn)的算力、帶寬等資源按相同原則隨機(jī)分配。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖7所示。

圖7 節(jié)點(diǎn)可靠性實(shí)驗(yàn)結(jié)果Fig.7 Results of node reliability experiment

由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，實(shí)驗(yàn)組A的共識(shí)成功率始終保持在98.5%左右，實(shí)驗(yàn)組B的共識(shí)成功率隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加整體上呈下降趨勢(shì)。實(shí)驗(yàn)組A中，共識(shí)節(jié)點(diǎn)根據(jù)節(jié)點(diǎn)積分和節(jié)點(diǎn)初始積分選出，始終能夠保證具有更高算力、更大帶寬、更穩(wěn)定的節(jié)點(diǎn)作為共識(shí)節(jié)點(diǎn)。而實(shí)驗(yàn)組B中共識(shí)節(jié)點(diǎn)間的性能差距較大且由于系統(tǒng)資源有限，隨著節(jié)點(diǎn)數(shù)的增加，節(jié)點(diǎn)分配到的資源越來(lái)越少，導(dǎo)致了共識(shí)成功率的下降。可見(jiàn)，通過(guò)對(duì)節(jié)點(diǎn)的動(dòng)態(tài)調(diào)整，能夠提高共識(shí)節(jié)點(diǎn)的可靠性。

4 總結(jié)與展望

隨著區(qū)塊鏈的不斷發(fā)展，共識(shí)算法的改進(jìn)研究越來(lái)越得到科研人員的重視，共識(shí)算法的優(yōu)劣直接影響到區(qū)塊鏈的性能和安全性。本文在PBFT算法的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種改進(jìn)的S-PBFT算法。S-PBFT算法將節(jié)點(diǎn)分為共識(shí)節(jié)點(diǎn)、候選節(jié)點(diǎn)和預(yù)備節(jié)點(diǎn)三類(lèi)，通過(guò)評(píng)分機(jī)制最大程度保證共識(shí)節(jié)點(diǎn)的可靠性。此外，S-PBFT算法還優(yōu)化了一致性協(xié)議及其執(zhí)行過(guò)程，在保證算法功能性的同時(shí)降低了算法復(fù)雜度，提供了運(yùn)行效率。但S-PBFT算法仍存在一些不足，在后續(xù)工作中將結(jié)合具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)一步細(xì)化節(jié)點(diǎn)評(píng)分機(jī)制，構(gòu)建動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，增強(qiáng)系統(tǒng)靈活性，提高系統(tǒng)實(shí)用性。