深度文章｜适用于多虚拟电厂交易的改进拜占庭容错算法共识机制-第2页-北极星售电网

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主链与各从链区块间通过在各区块头存储哈希值实现锚定。所提锚定结构如图3所示。

图3MLTS系统多链协同运行数据跨链原理

Fig.3The cross-chain principle of MLTS multi-chain collaborative operation data

主链通过在系统所有VMC上运行，实现了从链协同区块锚定的功能。在此基础上，它能够实现VPP内外交易的划分，同时维护跨链交易信息，所有与其他VPP交易的用户均可以通过本地VMC的协同区块查询到与之锚定的主链记录所交易信息的区块。从2种区块的数据结构出发，在该系统下的主侧链交互过程中，当某一笔跨链交易的相关方确认交易时，系统将交易信息打包，在新生成的主链区块的区块头中存储生成的Merkel_Root，同时系统将区块交由所有VMC共识时，交易双方所属的VMC在共识之外还会生成协同区块，为了方便信息溯源及审查，协同区块会在区块头的Index与Type字段中存储侧链标识以及主链区块所属位置。VMC生成协同区块后向系统发起广播，系统在接收广播后会以在主链区块头中存储新生成协同区块的Index、Hash与Type三个字段生成的Merkel_Root的形式实现信息的跨链锚定，当交易方通过各自VMC查询本笔交易时，VMC将通过锚定标识找到位于主链的区块，实现后期对交易信息的查证与维护。

基于差异化信用评价指标的共识算法

采用PBFT共识的系统具有较好的容错能力，在一个有3n+1节点的系统中，其中最多有n个恶意节点。PBFT将节点类型划分为主节点和副本节点，主节点发出的请求需经过请求、预准备、准备、承诺、答复5个阶段才能共识成功。虽然PBFT共识算法能提高系统容错能力并且不存在算力竞争问题，但分布式网络节点众多，通信复杂度将伴随节点的增多而快速上升。本章首先通过各主体业务功能将节点类型细分为4种，然后明确4种节点每轮次的信用值计算方法，通过该信用机制解决节点积极性低的问题，最后利用该信用值机制优化节点共识流程，提高共识效率。

2.1 差异化信用评价指标

侧链运行在单个VPP中，主要由VPP内VMC和众多分布式资源共同维护，主链则主要由电网节点和各VMC共同维护，在多链协同运行模式中，系统内成员在主侧链中由于可能担任不同的节点而具有不同的业务功能，若不设计合理的节点管理方案，将会出现主侧链锚定混乱，节点交互阻塞和信息安全等问题。本节基于节点功能及在主侧链担任角色的不同设计差异化信用评价指标，进而优化PBFT共识过程，通过对节点赋予不同职能，实现节点互管理功能。

2.1.1 节点分类

根据节点在系统内的业务功能对节点类型进行划分（见表2）。

表2 节点分类及功能Table 2Node classification and function

主节点：对普通节点间形成的交易合约进行数字签名验证，打包当前时段的交易，形成区块，并附上主节点的数字签名，交由共识节点审核。共识节点：对于侧链网络，其总节点数一般不超过100个，共识节点数一般设定为总节点数的10%，最少为2个；对于主链网络，其共识节点在VMC中选出，数量应为系统内VPP数量的60%，共识节点不允许离线，共识节点间将采用改进的PBFT共识算法，对主节点、普通节点的数字签名进行共识，一旦共识通过，智能合约将按照各交易合约自动进行资金和能源交割。交易完成后，该区块将由智能合约自动执行上链。监督节点：监督节点不允许离线，其将以特殊的节点参与交易全过程。监督节点有权对交易进行审查，但发起信息审核需要预付信誉值。若对方无问题，则本笔信誉值扣除给对方，并赔付对方相应的通信费及误工费等费用；若对方存在问题，扣除对方相应数量信誉值，并产生相应罚款，获得罚款收益。同时，时刻保持对投诉事件的监听，在处理投诉事件时，投诉发起人承担上述风险。普通节点：由电网交易中心确认是否具备准入资格，可随时上下线，但一旦参与某时段交易，除非确认订单或取消订单，否则不可以离线。

2.1.2 各类节点信用值计算

本小节分别对主节点、共识节点、普通节点和监督节点进行每轮次信用值计算，具体计算流程如图4所示。