(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210083287.3 (22)申请日 2022.01.25 (71)申请人 北京航空航天大 学 地址 100191 北京市海淀区学院路37号 (72)发明人 胡凯　万季　 (51)Int.Cl. H04L 9/32(2006.01) (54)发明名称 一种区块链主节点匿名排序方法 (57)摘要 本发明公开了一种区块链主节点匿名排序 方法， 包括： 初始化区块链系统， 区块链系统内的 节点集合中所有节点生成相同的创世纪区块； 计 算公开承诺； 发送匿名承诺； 生成有序领导者序 列； 搜集投票； 广播有序领导者序列； 等待序领导 者序列超时。 综合运用门限签名、 环签名多种隐 藏主节点的身份， 设计了匿名节点身份认证机 制； 节点在不泄露各自身份的前提下， 产生共同 的主节点序列， 周期性的更新有序领导者节点列 表； 算法的通讯复杂度仅仅为O(n)， 具有良好的 性能与可扩展性； 通过该算法可以隐藏主节点的 身份， 减少主节点失效引起的系统故障， 提升区 块链系统的安全性。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 114422146 A 2022.04.29 CN 114422146 A 1.一种区块链主节点匿名排序方法， 其特 征在于， 包括： 步骤1： 初始化区块链系统， 所述区块链系统内的节点集合中所有节点生成相同的创世 纪区块， 所述创世纪区块是一个特殊的区块， 包含了起始状态下节 点的ID与IP信息， 所述区 块链系统内的节点按照所述创世纪区块中的节点顺序， 依次成为所述区块链系统的主节 点； 步骤2： 计算公开承诺； 步骤3： 发送匿名承诺； 步骤4： 生成有序领导 者序列； 步骤5： 搜集投票； 步骤6： 广播有序领导 者序列； 步骤7： 等待序领导 者序列超时。 2.根据权利要求1所述的一种区块链主节点匿名排序方法， 其特征在于， 所述步骤2包 括： 如果节点的视图增加值等于周期pi， 则启动匿名主节点选择算法， 所述区块链系统内的 节点Ni计算凭证 所述凭证 表示节点Ni在区块高度h的数字签名， 所述凭证 是节点 身份的重要证明， 每个节点仅仅保存自己的凭证， 无法伪造其他共识节点的凭证， 进 行节点 计算并生成公开承诺 通过Hash函数的不可逆性对所述凭证 的信 息实现匿名隐藏。 3.根据权利要求1所述的一种区块链主节点匿名排序方法， 其特征在于， 所述步骤3包 括： 所述节点Ni的匿名承诺 包含所述公开承诺 的 及其环签名、 高度hi和视图vi， 所述节点Ni发送匿名承诺到匿名主节点序列 对应的节 点， 其中n的初始值 为1且n>0 。 4.根据权利要求1所述的一种区块链主节点匿名排序方法， 其特征在于， 所述步骤4包 括： 节点Nj收到其他节点发送的匿名承诺 后， 首先判断所述公开承诺 是否有效， 包 括将所述环签名 和所述公开承诺 作为输入参数， 通过验证函数验证 所述公开承诺 的有效性； 若所述匿名承诺 有效， 将对应的公开承诺 按照升序 放入到有序领导者序列； 若所述匿名承诺 无效， 丢弃对应的所述公开承诺 其中所 述节点Nj仅仅可以确定所述匿名承诺 是由节点集合 中的某个节点环签名， 但是无法知 晓具体是哪一个节点 生成匿名承诺； 节点Ni可能由于网络故障或者恶意故障的原因， 产生多个不同的匿名承诺 和 这些匿名承诺被送给节点Nj。 为了防止同一节点产生多个匿名承诺， 影响产生正确的 生成有序领导者序列 。 节点Nj在收到匿名承诺 时， 需要进行验证。 当且仅当满足如下约权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114422146 A 2束条件时， 认为匿名承诺 有效， 无效并被丢弃： 约束条件： (1) (2) (3)vi'≥vi (4)hi'≥hi 约束条件(1)表示， 节点Ni仅仅可以产生高度h 下唯一的公开承诺， 否则节点一定 是一个 拜占庭故障节点。 约束条件(2)表示 和 是由同一共识节点Ni产生的高度h下不同匿 名承诺。 约束条件(3)和约束条件(4)表示 具有更高视图vi'或高度hi'的匿名承诺有效。 如果 不能同时满足所有约束条件， 也认为节点 Ni是一个拜占庭故障节点。 5.根据权利要求1所述的一种区块链主节点匿名排序方法， 其特征在于， 所述步骤5包 括： 超过最大等待时间后， 节点Nj向节点集合中其他节点广播有序领导者序列 节点Ni检 查其有效性， 即判断自身 公开承诺 是否包含在在 中； 如果验证通过， 节点Ni向节点Nj 发送部分门限签名投票， 表示节点 Ni同意有序领导 者序列的有效性。 6.根据权利要求1所述的一种区块链主节点匿名排序方法， 其特征在于， 所述步骤6包 括： 如果节点Nj收到超过2f+1条有序 领导者序列 消息的部分门限签名， 认为大多数诚实 节点投票同意所述有序领导者序列 节点合成所述有序领导者序列 的完整门限签名 消息， 并广播有序领导 者序列 和对应的完整门限签名消息 。 7.根据权利要求1所述的一种区块链主节点匿名排序方法， 其特征在于， 所述步骤7包 括： 如果节点Ni在最大等待 时间未收到有序领导者序列 和对应的完整门限签名消息， 则 跳转到步骤3， 节点Ni向领导者节点 对应的节点发送匿名承诺， 并重复步骤3 ‑步 骤7， 最终算法 返回有序领导 者序列。 8.一种实施如权利要求1 ‑7任一所述方法的区块链主节点匿名排序系统， 其特征在于， 包括： 初始化模块， 用于初始化区块链系统， 所述区块链系统内的节点集合中所有节点生成 相同的创世纪区块， 所述创世纪包含起始状态下节点的ID与IP信息， 所述区块链系统内的 节点按照所述创世纪区块中的节点 顺序， 依次成为所述区块链系统的主节点； 公开承诺 计算模块， 用于计算公开承诺； 匿名承诺发送模块， 用于发送匿名承诺；权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114422146 A 3