[發明專利]一種基于分層樹狀結構的區塊鏈信息高效存儲方法及裝置

有效

• 申請號: 201810949802.5
• 申請日: 2018-08-20
• 公開（公告）號: CN109410043B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 鄭子彬;馬明杰;陳偉利
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: G06F16/00
• 分類號: G06F16/00;G06Q40/04
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 林麗明

本發明公開一種基于分層樹狀結構的區塊鏈信息高效存儲方法，包括如下步驟：區塊鏈賬戶的預設分類；桶狀存儲的劃分；分層樹狀結構的構建；帳戶信息的輸入；帳戶信息一致性的檢驗。提出了具有創新性的區塊鏈賬戶存儲結構,在保障了區塊鏈信息不可篡改等特性的前提下，對賬戶按照交易頻率進行分層存儲,從總體上看，交易頻率越高的賬戶將被存儲在越接近根節點的節點中，以減少整體的Hash次數。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，特別涉及一種基于分層樹狀結構的區塊鏈信息高效存儲方法及裝置。

背景技術

區塊鏈是按照時間順序將數據區塊以順序相連的方式組合成的一種鏈式數據結構，是一項包括了分布式存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等技術的新型應用模式。區別于傳統的中心化應用，由于每個節點都包含了區塊鏈中完整的賬本信息，所以區塊鏈技術具有去中心化的特點，即不存在某個節點具備改變全部區塊鏈信息的能力。以此，區塊鏈技術具有很強的不可篡改、不可偽造的特性，保障了數據的可靠性。

為了保證數據沒有遭到惡意篡改，以比特幣(Bitcoi n)為例，比特幣采用了默克爾樹(Merkle Tree)的形式存儲交易信息，比特幣的交易信息被儲存在Merkle Tree的葉子節點上，并根據Merkle Tree的特性，依次向上進行哈希(hash)操作，目前比特幣系統中涉及的hash算法包括SHA3和SHA256等，最終將根節點的hash值存儲在區塊中。當某個交易信息遭到篡改時，由于hash操作的特性，hash的結果也必然會發生改變，最終根節點的hash值也會發生改變。所以，只需驗證儲存在區塊中的根節點的hash值是否發生改變就可以檢驗交易信息是否經過篡改。

作為目前重要的區塊鏈應用，以太坊(Ethereum)和超級賬本(Hyperledger)在信息的存儲方式上，繼承了比特幣的某些特點，但又有所創新。以太坊改進了Merkle Tree的方法，將編碼后具有相同前綴的交易和賬戶信息存儲在屬于同一個父節點的葉子節點中，即Merkle Patricia Tree。超級賬本進一步改進了Merkle Tree的方法，將葉子結點改變為桶狀結構，利用規定的函數，將賬戶交易信息存儲在指定的桶中，即桶中可能包含多個交易信息，稱為Bucket Tree。

目前，區塊鏈技術還未得到廣泛的應用，除了政策性因素等影響外，自身技術上同樣存在一定的問題。例如，在現有的技術下，區塊鏈交易的存儲速度相對比較低下，以比特幣為例，每秒鐘大約可以處理7筆交易。相比之下，Visa在處理交易的速度上，峰值可以達到每秒約14000筆。這就導致比特幣無法用于處理高頻交易的場景中，大量的交易信息將無法被打包存儲到區塊鏈中，造成信息的擁堵。雖然以太坊和超級賬本在存儲形式上的改進使得它們在信息存儲速度上比比特幣有所提升，但提升的幅度十分有限，依然難以滿足高頻交易的需要。

目前，區塊鏈交易速度過慢，以比特幣為例，每秒僅可處理7筆交易，造成大量的交易無法被及時打包確認，出現交易信息擁堵的情況，難以滿足在日常支付系統中高頻交易的應用場景，使得區塊鏈的應用范圍極大受限。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種基于分層樹狀結構的區塊鏈信息高效存儲方法，旨在克服以上問題。

為實現上述目的，本發明提出的一種基于分層樹狀結構的區塊鏈信息高效存儲方法，包括如下步驟：

S10區塊鏈賬戶的預設分類：根據區塊鏈場景的需要，將帳戶信息預設分類成i組參數集合，i為自然數，其中帳戶信息包括帳戶的總數N，分層樹狀結構中桶的數目B，每個桶中帳戶的數量x，分層樹狀結構中單個節點有一個或多少個子節點K，每種帳戶數量的所占比A，每種帳戶的交易頻率R；

S20對多組帳戶信息的參數集合進行模擬演算，并根據模擬結果，選出最優參數集合；

S30分層樹狀結構的構建：確定賬戶信息桶狀存儲的決定函數，輸入最優參數集合及決定函數，每個桶的高度及每個高度上對應桶的數目，按一定的規則建立分層樹狀桶結構，根據分層樹狀桶結構對每個桶進行編號；