[發(fā)明專利]高性能智能合約設(shè)計(jì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710983044.4
• 申請日: 2017-10-20
• 公開（公告）號: CN109636592B
• 公開（公告）日: 2023-02-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡凱;余維;羅戡
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G06Q40/04
• 分類號: G06Q40/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供了一種高性能智能合約的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟：(1)設(shè)計(jì)智能合約并行執(zhí)行模型；(2)設(shè)計(jì)交易去依賴算法；以及(3)設(shè)計(jì)線程數(shù)量分配算法，交易去依賴算法包括如下步驟：(1)構(gòu)建交易圖；(2)分割交易；(3)交易負(fù)載平衡；線程數(shù)量分配算法根據(jù)獨(dú)立交易集合的數(shù)量以及交易在獨(dú)立交易集合中的分布生成。還提供一種高性能智能合約的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)，包括：智能合約并行執(zhí)行模型形成模塊，交易去依賴算法模塊以及線程數(shù)量分配算法模塊使用并行執(zhí)性模型對合約執(zhí)行進(jìn)行提速，提高了合約的整體執(zhí)行效率，并提高了區(qū)塊鏈的交易處理速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于區(qū)塊鏈的高性能智能合約領(lǐng)域，特別是涉及到智能合約的并發(fā)執(zhí)行模型在高性能智能合約實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中的應(yīng)用，用于提升交易速率的方法。

背景技術(shù)

合約是指兩方面或幾方面在共同協(xié)作時(shí)，為了確定各自的權(quán)利和義務(wù)而訂立的共同遵守的條文。簽訂合約后就有了法律依靠，雙方或多方在信任或者不信任的狀態(tài)下履行合約承諾，有法可依、有據(jù)可尋。合約通過規(guī)范承諾與執(zhí)行合約過程，從而使得合作結(jié)果完美化、合法化，對和諧社會(huì)治安起到了不可估量的作用，也是法治社會(huì)的重要方式、方法。人類社會(huì)正在迅速向數(shù)字社會(huì)發(fā)展，數(shù)字社會(huì)的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)目標(biāo)就是將現(xiàn)在物理社會(huì)中，人們生活模式的依存關(guān)系(如協(xié)作、交友和法律等關(guān)系)轉(zhuǎn)移到虛擬世界上。合約是不同人之間能夠協(xié)作的重要手段，如何將現(xiàn)實(shí)中的合約轉(zhuǎn)移到虛擬世界上，是數(shù)字社會(huì)的重要研究內(nèi)容之一。

智能合約的概念在1997年由Nick Szabo首次提出，智能合約是能夠自動(dòng)執(zhí)行合約條款的可計(jì)算交易協(xié)議，明確且無歧義，它是人們在虛擬世界中維持安全數(shù)字關(guān)系的重要手段，是未來數(shù)字社會(huì)的基礎(chǔ)協(xié)議，與傳統(tǒng)合約相比具有很大的優(yōu)勢。智能合約理論幾乎與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)(World Wide Web)同時(shí)出現(xiàn)，但應(yīng)用實(shí)踐卻一直嚴(yán)重地落后于理論，缺乏將這個(gè)理念轉(zhuǎn)變現(xiàn)實(shí)的清晰路徑，智能合約理論的應(yīng)用實(shí)踐主要面臨兩個(gè)方面的問題，一是智能合約沒有有效的手段來控制實(shí)物資產(chǎn)，保證合約的執(zhí)行，售貨機(jī)通過將商品保存在內(nèi)部以控制財(cái)產(chǎn)所有權(quán)，可是計(jì)算機(jī)程序很難控制現(xiàn)金、股份等現(xiàn)實(shí)世界中的資產(chǎn)；第二是單個(gè)計(jì)算機(jī)很難保證執(zhí)行這些條款以獲得合約方的信任，合約方需要可靠的解釋和執(zhí)行代碼的可信環(huán)境，它無法親自檢查有問題的計(jì)算機(jī)，也無法直接觀察與驗(yàn)證其他合約方的執(zhí)行動(dòng)作，只有讓第三方審核各方合約執(zhí)行的記錄，而區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)解決了這些問題，奠定了智能合約應(yīng)用的基礎(chǔ)，同時(shí)，智能合約也擴(kuò)大了區(qū)塊鏈的應(yīng)用范圍。區(qū)塊鏈為完全數(shù)字化資產(chǎn)的記錄和轉(zhuǎn)移奠定了基礎(chǔ)，通過完全數(shù)字化的資產(chǎn)，區(qū)塊鏈給計(jì)算機(jī)代碼提供直接控制資產(chǎn)的方法，使得智能合約具有執(zhí)行力。在區(qū)塊鏈上，資產(chǎn)的控制就是控制資產(chǎn)對應(yīng)的密鑰權(quán)限，而不是任何實(shí)物。區(qū)塊鏈?zhǔn)褂?jì)算系統(tǒng)成為受信任系統(tǒng)，它已經(jīng)不僅限于數(shù)據(jù)庫的功能，同時(shí)還是可以執(zhí)行代碼和記錄數(shù)字資產(chǎn)所有權(quán)的分布式計(jì)算機(jī)，數(shù)字資產(chǎn)所有權(quán)因此可以被上傳和存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈中，并根據(jù)指令執(zhí)行，而一旦區(qū)塊鏈記錄了合約代碼，合約方就可以確定合約不會(huì)被更改。如今很多區(qū)塊鏈系統(tǒng)，如以太坊(Ethereum)，有可編程的合約語言與可執(zhí)行的基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)智能合約。在Ethereum中，智能合約是存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上的腳本，通過區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)以分布式的形式執(zhí)行，相當(dāng)于商業(yè)交易、監(jiān)督管理過程中法律、法規(guī)的執(zhí)行者。區(qū)塊鏈以按序、安全、可驗(yàn)證的方式保證合約的執(zhí)行。相比目前復(fù)雜的涉及用戶、汽車經(jīng)銷商和銀行的貸款行為和手續(xù)，智能合約是能夠自動(dòng)執(zhí)行合約條款的計(jì)算機(jī)程序，它能夠完善現(xiàn)有的商業(yè)模式，更重要的是他們可能顛覆現(xiàn)有的商業(yè)模式，也大大減少了第三方中介的費(fèi)用。

現(xiàn)有的基于區(qū)塊鏈的智能合約技術(shù)還處于一個(gè)初級階段，尚有很多問題還沒有解決：如基于區(qū)塊鏈的智能合約執(zhí)行效率低下，智能合約作為區(qū)塊鏈的鏈上代碼執(zhí)行的安全問題，以及智能合約代碼與文本的一致性問題等。其中的合約執(zhí)行效率問題直接影響著區(qū)塊鏈交易處理速度，現(xiàn)有的區(qū)塊鏈普遍使用串行方式執(zhí)行智能合約，每次執(zhí)行時(shí)普遍存在大量的IO讀取導(dǎo)致合約整體執(zhí)行速率低下，并沒有使用并行執(zhí)行模型對合約執(zhí)行進(jìn)行提速。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種高性能智能合約的實(shí)現(xiàn)方法，包括如下步驟：

(1)設(shè)計(jì)智能合約并行執(zhí)行模型；