[發明專利]一種多層分片架構的區塊鏈共識方法及系統

有效

• 申請號: 201810978099.0
• 申請日: 2018-08-27
• 公開（公告）號: CN110868434B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 焦臻楨;田銳;尚德重
• 申請（專利權）人: 深圳物緣科技有限公司
• 主分類號: H04L67/104
• 分類號: H04L67/104;H04L9/32;H04L9/08;G06Q40/04;G06Q20/38
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本發明屬于計算機技術領域，具體是一種多層分片架構的區塊鏈共識方法及系統。所述多層分片架構的區塊鏈共識方法包含兩類區塊，分別為大區塊和小區塊，所述大區塊是主干區塊，按出現先后順序、逐一地向前引用前一個大區塊；每個所述小區塊均唯一歸屬于一個大區塊，并在產生時引用所述大區塊的大區塊頭。所述大區塊包含多個所述小區塊。所述小區塊對交易進行打包。所述多層分片架構的區塊鏈共識系統是采用所述的多層分片架構的區塊鏈共識方法對節點進行組織及共識架構的系統。

技術領域

本發明涉及計算機技術領域，具體是一種多層分片架構的區塊鏈共識方法及系統。

背景技術

區塊鏈技術(又稱分布式賬本技術)具有中心化、公開透明、不可篡改、可信任等優點，在智能合約、證券交易、電子商務、物聯網、社交通訊、文件存儲、存在性證明、身份驗證、股權眾籌等眾多領域有望得到廣泛應用。在區塊鏈中，節點會產生交易(Transaction)，節點首先將多個交易打包到一個稱之為區塊(Block)的結構中，不同時間所形成的區塊按時間先后首尾相連形成鏈，稱之為區塊鏈(Blockchain)。不同節點以分布式的決策機制來判斷如何產生和新增一個區塊至區塊鏈上。而網絡中所有不同的節點必須各自維護區塊鏈的副本，并使各自所維護的區塊鏈副本保持一致，即使因為網絡延遲和丟包等問題出現短暫的分歧，但其必須最終形成確定的、唯一的結果，實現這一目的的技術過程，稱為節點共識。現有共識技術一般包括工作量證明(PoW)、權益證明(PoS)、實踐拜占庭容錯(PBFT)和委托權益證明(DPoS)幾類，然而均存在性能瓶頸，即使在互聯網的環境下，仍然存在處理效率低的問題。此外，在很多物聯網環境下，受限于節點算力和能量的不均一性、及不同的網絡接入制式、帶寬、速率、可靠性及節點移動性等，效率問題更加突出，亟需一種能夠提高節點共識效率和公平性的方案，提升區塊鏈的綜合效率，形成一種通用的高效組織架構，以分布式的方式管理包括海量物聯網設備在內的設備與隨之產生的海量交易。

發明內容

針對現有區塊鏈共識技術在完成共識記賬時所存在的低效、不公平等缺陷與不足，本發明提出一種多層分片架構的區塊鏈共識方法及系統。

本說明書中一個或多個實施例提供的一種多層分片架構的區塊鏈共識方法及系統，其特征在于：包含兩類區塊，分別為大區塊和小區塊；所述大區塊是主干區塊，按出現先后順序、逐一地向前引用前一個大區塊；所述大區塊包括：大區塊頭和大區塊體；所述小區塊用來打包交易；不同節點可以同時打包不同的小區塊以形成分片效應；所述小區塊包括：小區塊頭和小區塊體；所述大區塊包含多個所述小區塊，形成多層結構；所述大區塊和所述小區塊基于共識方法產生并構成區塊鏈。

具體地，多層分片架構的區塊鏈共識方法分成4個部分闡述，分別為區塊鏈結構、網絡共識流程、代幣分配機制、網絡容錯處理。

1.區塊鏈結構

本發明采用分層的區塊鏈結構，區塊鏈中包含兩種區塊，分別為Macroblock和Miniblock，如附圖1所示。其中Macroblock也稱為大區塊，Miniblock也稱為小區塊。大區塊是區塊鏈的主干區塊，按出現順序逐一的向前引用。大區塊將多個小區塊打包在一起。小區塊用來封裝交易信息，可以在物理空間上實現分片效應，每個小區塊引用唯一的大區塊頭，且彼此之間不存在相互引用。

優選地，作為一種實施例，在本發明中，所述區塊包括區塊頭、和區塊體兩部分，其中：

大區塊包括：

大區塊頭(Macroblock Head)，具體包括：當前大區塊的高度，引用前一個大區塊的哈希、本大區塊頭所采用的PoW難度值、狀態樹根、當前大區塊頭的生成節點(下文中也稱為Leader)地址、收據樹根、收據樹的布隆過濾器、時間戳、完成最終PoW計算所使用的隨機數。

大區塊體，具體包括：屬于當前大區塊的完整的小區塊樹及樹根哈希、Leader對大區塊的簽名等。

小區塊包括：