基于分组Raft机制的PBFT共识算法改进方案设计

吴宇森 刘伊然 吴沅赛 史庭俊

（扬州大学信息工程学院 江苏省扬州市 225127）

1 引言

十几年前随着比特币[1]的诞生，区块链和比特币的概念被越来越多的人知晓。区块链技术[2]本身也因其可溯源、不可篡改的特性而被广泛研究。联盟链[3]作为区块链2.0 的产物，真正做到了让区块链和比特币、以太币这些虚拟货币脱钩。联盟链由多个组织、机构参与其中，链上的数据无法被外部访问且不可被篡改，数据的安全性得到了极大的保障。在银行、医疗等领域有着很广泛的应用价值，而PBFT 作为联盟链的核心共识算法，关系着整个联盟链的效率和安全性[4]，但PBFT 算法本身仍存在随着节点增加，性能明显下降以及节点作恶得不到有效监管等问题，因而对PBFT 算法的优化显然是必不可少的。

2 PBFT、Raft算法简介及相关研究

2.1 Raft共识算法

Raft[5]共识算法存在节点活跃度不高，故障节点数量较多会影响共识效率的问题。若直接将分组Raft机制应用于PBFT共识算法的优化，会将Raft 算法本身存在的问题带入到每个小组组内，因而需使用RageRank[6]算法对Raft 算法进行优化，然后再使用优化后的Raft 算法，采用分组机制应用于PBFT 算法中，实现对PBFT 算法的优化。

PageRank 算法最初是被用来衡量谷歌网页的重要性。在该算法中，一个节点的PR 值是由所有指向它的节点的重要性通过多次递归算法得到的，最终得到的PR 值越高代表此节点的重要性越高，因而也可以理解为一个节点的重要性取决于所有指向它的节点的重要性。公式（1）中……