[發明專利]一種支持區塊鏈業務的NDN網絡通信方法

有效

• 申請號: 201810057037.6
• 申請日: 2018-01-22
• 公開（公告）號: CN108494812B
• 公開（公告）日: 2020-03-13
• 發明（設計）人: 劉江;霍如;鄂新華;黃韜;張嬌;謝人超;楊帆;潘恬
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: H04L29/08
• 分類號: H04L29/08
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

本發明公開一種支持區塊鏈業務的NDN網絡通信方法，針對NDN網絡具有優良的內容分發能力，包括對多播廣播等的支持，但是缺乏對于區塊鏈業務高效完善的支撐能力等問題，在現有NDN網絡基本通信模式和規則的基礎上，設計增加了支持區塊鏈業務的通信規則，并在原有NDN通信網絡節點模型中設計增加一個專門針對推送服務待定興趣表(PPIT)，同時設計完善的讀寫表過程，用于記錄區塊鏈業務實時推送新交易、新區塊的請求包信息、指導數據包回傳的路徑，以記錄區塊鏈業務請求，從而保證該業務在不浪費NDN網絡帶寬資源和節點處理能力的基礎上實現實時可達的通信。

技術領域

本發明屬于數據通信的技術領域，尤其涉及一種支持區塊鏈業務的NDN網絡通信方法。

背景技術

命名數據網絡(NDN，Named-Data Networking)作為一種新型的網絡架構，能夠天然支持內容分發、多播廣播、移動性等能力，保證數據的安全性。NDN最初的提出是針對互聯網的使用逐步轉變成用戶對內容的獲取，設計了以用戶請求驅動的主動“拉取”內容的網絡通信模式，并在解決現有IP網絡問題及內容分發性能上取得了很好的效果。然而對于像區塊鏈業務這種由內容生成者產生內容并需要及時推送給其他用戶的應用模式，NDN的體系架構中就欠缺了相關的考慮或者說效能保證。特別是在基于區塊鏈技術的應用處于當前各個行業領域積極推行的時刻，因此結合NDN本身的優勢，如何進一步加強對于區塊鏈業務的支持，成為目前急需解決的問題之一。

關于在NDN網絡中全面地支持如比特幣業務這種分布式的區塊鏈系統，目前已有的實現方法主要還是基于NDN現有的網絡通信模式和規則，首先定義了針對區塊鏈業務的命名規則，一種是獲取區塊的請求命名(包括制定每個區塊的名字規則)，一種是獲取區塊同步情況的請求命名。一旦參與區塊鏈業務的每個節點存儲了新的區塊后，都會持續在網絡中發送對新區塊之后的下一個區塊的請求，若有節點生成新區塊則會滿足該請求，否則請求得不到數據包回應則會持續發送。并且也會向整個區塊鏈業務系統中的其他節點發送同步請求，也即將自己當前存有的最新區塊信息廣播給系統中的所有其他節點，如果其他節點有比自己更新的區塊，則將這些新的區塊全部以數據包的形式，反向傳輸發送給請求節點，直至整個系統都保持存儲同步的區塊鏈，從而避免中斷導致的丟包問題。通過這樣的命名規則和通信方法來保證對于區塊鏈業務的支持。

目前在NDN網絡中實現對于區塊鏈業務的支持時，仍然是基于原有的NDN網絡通信模式，即用戶請求驅動數據由內容生產者處發送。然而區塊鏈業務交易數據的產生并不是每時每刻都在發生，這些交易可能是用戶隨時發起的，也就是說這些交易可以是一段時間內突發進行很多筆、也可以是很長一段時間內一直不發生交易。因此，在目前的方案中，如果仍然是靠參與區塊鏈業務的節點不斷向網絡中發起請求新區塊的興趣包，則是對帶寬資源、NDN路由器處理能力的一種浪費。另外，整個區塊鏈業務系統通過節點間彼此發送同步請求而達到穩定狀態，也會帶來數據包的重復傳輸，并不是最簡單直接的辦法。

發明內容

針對區塊鏈業務本身的特征、以及以上現有方案存在的一些問題和不足，本發明力求在保留原有NDN網絡優良特性的基礎上，設計研究對于區塊鏈業務的支撐，希望盡可能的減少NDN網絡中不必要的通信資源浪費，并保證區塊鏈業務的實時性和可達性需求。首先，區塊鏈業務，以比特幣為例，是由用戶主動發起交易行為，由系統中其他節點對這筆交易進行認證記賬，從而確保該筆交易成功完成且不可篡改。這就意味著，一旦有用戶發起交易，所有參與記賬的節點都需要盡快收到這筆交易，然后進行新區塊的創建，并廣播給其他參與記賬節點，通過工作量證明使得所有記賬節點達成共識，最終完成這筆交易的記賬。因此，為了保證區塊鏈業務的實時可達，本發明在設計時會首先考慮讓整個系統的通信節點互相建立路由信息，然后在NDN路由器節點中專門設計支持區塊鏈業務類型的請求包記錄表，使得這類業務的通信是主動由數據信息生成者發起的，請求路徑建立好后，再由數據信息生成者按此路徑發送數據包。從而實現產生數據便建立通信的過程，無需額外的資源浪費。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：