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龙图腾网获悉东北大学;北京理工大学申请的专利一种基于Tendermint的区块链分层分片共识方法获国家发明授权专利权，本发明授权专利权由国家知识产权局授予，授权公告号为：CN118631817B 。

龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-12-02发布的发明授权授权公告中获悉：该发明授权的专利申请号/专利号为：202410852761.3，技术领域涉及：H04L67/104；该发明授权一种基于Tendermint的区块链分层分片共识方法是由王子尧;赵恒泰;要鑫;赵相国;袁野;张奥千设计研发完成，并于2024-06-28向国家知识产权局提交的专利申请。

本一种基于Tendermint的区块链分层分片共识方法在说明书摘要公布了：本发明提供一种基于Tendermint的区块链分层分片共识方法，涉及区块链系统技术领域，本发明首先建立Tendermint区块链网络分层分片结构，然后将Tendermint区块链网络划分为若干个纪元；在Tendermint区块链网络中的节点加入分片，并进行分片内节点角色划分；不同分片产生未共识区块；然后通过分层分片共识算法进行分层分片共识：具体先进行分片内共识；分片内处理完成后，进行跨分片共识；在Tendermint系统底层框架下实现了区块链网络中节点的分层分片并设计了相对应的分层分片共识技术，实现了高效跨分片，同时保证了数据更新时多个相关分片数据的一致性，保证了交易处理的原子性。

本发明授权一种基于Tendermint的区块链分层分片共识方法在权利要求书中公布了：1.一种基于Tendermint的区块链分层分片共识方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤1：建立Tendermint区块链网络分层分片结构，其中分层分片共识中存在分片及其下属节点； 步骤2：将Tendermint区块链网络划分为若干个纪元； 步骤3：Tendermint区块链网络中的节点加入分片； 步骤4：分片内节点角色划分； 步骤5：不同分片产生未共识区块； 步骤6：通过分层分片共识算法进行分层分片共识； 步骤6.1：进行分片内共识； 步骤6.2：分片内处理完成后，进行跨分片共识； 步骤1中所述分片分为下层分片和上层分片，分片采用二部图拓扑结构，设上层分片称为B分片，下层分片称为I分片，B分片仅与I分片间存在相邻边； 所述下属节点为：将受到信任且核心数大于设定阈值的节点加入参与B分片共识，其余节点参与I分片共识；I分片间存储的数据相互不重叠，B分片节点不单独存储数据，而是存储其桥接的所有下层分片的数据；对所有B分片与I分片进行随机十进制编号； 所述步骤2具体为：将整个Tendermint区块链网络划分为若干个纪元，每当经过特定数量的共识轮次后，区块链进入下一个纪元，每个纪元拥有唯一标识的纪元号，在每个纪元开始时，会重新选择Tendermint区块链网络的领导者，负责接下来设定时间内区块的提案、交易收集工作； 对于每个节点，在加入一个纪元的共识之前，根据其纪元号，公钥，IP地址信息随机性生成一个新的工作量证明难题；为了参与共识，一个节点需要解决其在该纪元产生的工作量证明难题；在成功解决该难题后，获得一个有效的身份来参与共识；所述工作量证明难题在每个历元的难度根据上一个历元的身份数进行调整，以保持节点数的稳定； 所述步骤3具体为：对Tendermint区块链网络设置一个区块链节点性能阈值，对于大于该阈值的节点使其优先加入B分片，同时，Tendermint区块链网络对于分片进行认为设定，设计任意数量的I分片节点和B分片节点；整个Tendermint区块链网络内有b个B分片和i个I分片；每个节点标识是由SHA–256算法计算得到的十六进制字符串； 首先将节点身份转换为十进制整数，取值范围为[0,2256-1]，之后将节点身份整数进行取模运算，将分片划分到i+b个分片内，之后性能阈值之上的节点如果被分配到I分片内，则与B分片内节点进行互换，最终完成节点分片； 所述步骤4具体为：每个分片内的节点分为两种类型，分别是领导者节点和验证节点，其中I分片的领导者节点负责打包片内交易，B分片的领导者节点负责打包跨分片交易和跨分片交易所需的数据；B分片的验证节点为领导者节点所打包的跨分片数据进行背书； 在分片的二部图拓扑结构中，若若干B分片之间具有相同的I分片邻居，将这些B分片称为二阶近邻的B分片；若B分片与I分片相邻，意味着该B分片具有保存相邻I分片数据的职责，并且通过跨分片交易修改相邻I分片数据数据；因此，这两个分片的所提交的区块可能存在偏序依赖关系；若两个B分片二阶近邻，表明它们之间存在重叠数据，它们可能同时通过跨分片交易操作相同的数据，因此，这两个分片所提交的区块可能存在间接的偏序依赖关系； 所述步骤5具体为：I分片领导者节点根据存储在B分片链上的跨分片数据直接完成区块链交易提交，而不需要与其它I分片进行跨分片通信；若某一轮中，某分片没有任何交易可以提交，则该分片将产生空块，以参与与相邻分片的跨分片共识； I分片领导者节点搜集本分片本轮所提交分片内交易并生成区块，最终通过分片内交易共识广播到所有相关分片；每个I分片区块中，存在区块头和区块体，其中区块头存储链接到上一轮本I分片内区块的哈希指针，此外还存储上一轮所有相邻B分片区块的哈希指针，这些哈希指针根据字典序进行排序； B分片领导者节点搜集本分片本轮所提交跨分片交易并生成区块，最终通过跨分片提交阶段广播到所有相关分片；由于跨分片交易的提交状况不可能通过任意分片的数据状态确定性地推导，I分片与B分片区块中总是存储上一轮相关跨分片区块的提交状态，用以确保跨分片交易执行结果的不可篡改性；最终生成区块结构；其中每个区块结构由区块头和区块体组成；区块体包含有所有经过验证的交易的列表，除此之外还包含一个关系结构Relation，它存储了与当前区块相关联的其他分片上一个区块的哈希值，以及上一轮提交的交易成功证明；此外，在区块头中添加了一个表示分片位置的标签，同时引入了关系树根RelationRoot，通过基于关系字段生成默克尔哈希根来表示与当前区块存在偏序依赖关系的区块； 所述步骤6.1具体包括以下步骤： 步骤6.1.1：交易的收集； I分片的领导者节点收集用户提交到本分片节点的该分片的分片内交易，属于本分片并经过用户自定义格式认定的有效交易添加到交易池中；并使用实用拜占庭容错共识协议在分片内向其他节点广播；B分片领导者节点收集相邻I分片之间的跨分片交易，并在区块中包含跨分片数据； 步骤6.1.2：B分片交易预执行； B分片领导者节点对收集的交易，其他验证节点验证并认可领导者节点提供的跨分片数据，然后通过实用拜占庭容错共识协议同步区块和认可结果；B分片内跨分片交易的预执行由分片内的领导者节点完成；领导者节点根据本地存储的数据，将收集到的跨分片交易预执行到内存中，并在区块中的区块体内的交易列表中包含执行跨分片交易所需的数据； 步骤6.1.3：分片内交易共识； 分层分片共识机制中的每个I分片持续接收用户提交的交易，并将有效交易添加到交易池中，其中有效交易指属于本分片并经过用户自定义格式认定的；I分片在每个纪元中继续执行分片内的共识过程；在每一轮共识中，I分片的领导者节点从交易池中按照时间先后顺序选择部分交易，打包成分片内区块，通过实用拜占庭容错共识协议完成分片内共识； B分片验证节点通过实用拜占庭容错共识协议为跨分片数据背书：B分片中的验证节点在收到领导者节点的提议消息后，也会在内存中模拟跨分片交易和共识，验证预执行的跨分片数据是否与区块中提供的数据一致； 所述步骤6.2具体包括以下步骤：首先，基于区块链网络节点分层分片结构，节点首先将数据块广播给邻近分片；在区块广播完成后，下层I分片节点进入I分片跨分片接收阶段，而上层B分片节点进入B分片跨分片提议阶段； 所述I分片跨分片接收阶段具体为：下层I分片节点在搜集到所有相邻B分片产生的区块后，首先对搜集到的B分片区块根据对应B分片编号进行排序，然后根据排序结果顺序预执行这些区块，并通过跨分片接收消息回复至相应B分片；I分片节点完成对所有相邻B分片的跨分片接收消息广播后，执行跨分片提交阶段； 所述B分片跨分片提议阶段具体为：B分片节点等待所有相邻I分片的跨分片接收消息；每当收集到某个I分片超过三分之二节点的相同的跨分片接收投票，B分片节点将之聚合为该I分片的跨分片接收投票集；B分片节点在收集到所有相邻I分片的跨分片接收投票集后记录在跨分片提交消息中，并发送至所有相邻的I分片，然后执行跨分片提交阶段； 所述跨分片提交阶段具体包含I分片跨分片提交和B分片跨分片提交两种类型； 所述I分片跨分片提交过程中，I分片内所有领导者节点与验证节点会收集到以下数据： 1本分片本轮提交的区块； 2所有相邻B分片本轮提交的区块以及相应的跨分片提交消息； 当收集到上述数据1、2后，I分片节点执行区块执行阶段； 所述B分片跨分片提交阶段中处于跨分片提交阶段的B分片节点会收集到以下数据： 1本分片本轮提交的区块及其跨分片提交消息； 2所有相邻I分片本轮提交的区块； 3所有二阶近邻的B分片本轮提交的区块以及相应的跨分片提交消息； 当收集到上述数据1、2、3后，B分片节点执行区块执行阶段； 所述区块执行阶段分为跨分片区块执行和分片内区块执行； 所述分片内区块执行中，为了加快处理速度，不同I分片的数据块分配给多个处理器同时执行； 所述跨分片区块执行中，当两个上层B分片处于二阶邻近且各自数据集中存在数据重叠时，要同步邻近I分片的最新数据状态，B分片不仅要执行自己的块和邻近I分片，还要执行所有二阶邻近B分片的块；上层B分片根据分片十进制号按照确定的顺序执行；为了最小化交易终止率，I分片区块应该在B分片区块之后执行。

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