吴晓彤，柳平增

（山东农业大学信息科学与工程学院，山东泰安271018）

0 概述

随着比特币等数字加密货币的日益普及，区块链正逐渐成为一种新的去中心化基础架构和分布式计算范式［1］。目前，区块链已经引起了政府部门、互联网企业和金融机构的广泛关注和高度重视［2］，其去中心化、公开透明、共同维护、时序性、可编程等特点，除了适合构建可编程的金融系统和货币系统之外，还能为中心化机构存在的数据存储不安全、低效率、高成本等问题提供解决方案［3-5］。共识算法是区块链技术的核心要素，也是近年来分布式系统研究的热点，其主要作用是解决拜占庭将军问题，也是确保分布式系统各节点数据一致性的关键，直接影响着区块链的交易处理能力、可扩展性和安全性［6-7］。

在目前常用的共识算法中，较为经典的算法有PoW［8］、PoS［9］、Paxos［10］、Raft［11］、PBFT［12］等。不同算法都有各自的特点和优势，其中，实用拜占庭容错算法（Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT）算法由于能够解决拜占庭问题且相对高效而被广泛应用。但由于PBFT 算法通信开销高，吞吐量和性能较低，且采用的是C/S 架构，不能适应P2P 网络，无法动态感知节点数目的变化［13-14］，因而其应用受到了诸多的限制。许多学者在共识策略［15-17］、一致性协议［18-19］、方法创新［20-21］、区块链结构［22］等方面对PBFT算法进行了改进，以期使算法具有更高的动态性和更低的时延。但该算法应用于一些交易量和信息量大的领域时，仍存在共识时延高、动态性差、吞吐量、性能较低等问题，因此，设计一个低时延、高效率、高吞吐量的共识算法，是亟待解决的问题。……