[發明專利]基于同構多鏈的區塊鏈并行事務處理方法及系統、終端

在審

• 申請號: 201911055830.3
• 申請日: 2019-10-31
• 公開（公告）號: CN111046437A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 孫毅;裴奇;賈林鵬;王柯元;劉艷安;李雯林;于雷;張瀚文
• 申請（專利權）人: 中國科學院計算技術研究所
• 主分類號: G06F21/64
• 分類號: G06F21/64;G06F9/46;G06Q40/04
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 祁建國;張燕華

本發明涉及一種基于同構多鏈的并行事務處理方法，包括：構建一個或多個子網鏈，每個該子網鏈具有相同的區塊鏈構架；將擬執行的邏輯事務劃分為至少一個實際事務；將該實際事務分發給對應的子網鏈以進行并行事務處理。本發明中的事務處理主要包括單向的資產轉移，對Dapp類應用兼容，資產的聚合與分散。整體架構劃分為客戶端和區塊鏈平臺兩部分，客戶端依據區塊鏈平臺的統計信息構建優化的并行交易，統籌兼顧用戶需求，提升系統整體性能；同時追蹤用戶賬戶的信息，維護相關狀態，實現鏈下的通信。本發明瞄準單條鏈存在的性能問題，創新性的提出了邏輯交易并行執行算法，解決了原始區塊鏈技術架構中的優化性能瓶頸問題，提升了全局事務處理的通量上限。

技術領域

本發明屬于區塊鏈技術領域，具體涉及一種區塊鏈事務數據的同構多鏈并行事務處理的方法及系統。

背景技術

區塊鏈作為新興技術，還有很多問題亟待完善，區塊鏈協議在應用過程中面臨著可擴展性的障礙。代表性的比特幣區塊鏈以及以太坊區塊鏈數據均已超過200GB，根據Etherscan最新統計，完整運行以太坊全部數據的“存檔節點”的數據總量已超2TB。在目前的區塊鏈共識協議中，區塊鏈賬本數據量會隨時間越來越大，尤其以區塊鏈中的公有鏈為代表，區塊鏈全局賬本數據需要在公有鏈的盡可能多的節點進行全復制存儲，大大提高了系統的準入門檻，并極大程度的降低了系統可擴展性。

源于比特幣的區塊鏈技術，在產生之初，其設計目標只是針對小范圍技術社區內的驗證和使用需求，其原始的區塊鏈基礎設計目標并沒有考慮向更廣范圍的、高并發的互聯網應用推廣，區塊鏈協議的簡單和健壯性是區塊鏈技術的最初設計前提。由此，區塊鏈全網節點采用統一的共識過程，事務數據和區塊數據在全網進行洪泛式傳播，并且，每個共識節點需要驗證并存儲所有的區塊數據，這些特點成為了最初的區塊鏈技術特征并繼承至今。

以比特幣為代表的區塊鏈技術，普遍采用全網統一的共識過程、全網復制共享的全局賬本數據，這樣的機制造成了事務處理速度遠遠低于主流的中心化處理系統。在比特幣網絡中，每筆事務的數據量平均500字節，如果到達每秒500筆事務的處理速度，每個區塊鏈數據節點需要增加10TB的存儲。然而，每個節點對每筆事務的驗證時間大約5ms，因此每個節點每秒處理的事務理論數量上限為200。由于全網采用統一的共識過程，假設節點的平均網絡帶寬為10Mbit/s，那么每個節點的每秒可以接收的事務數量上限是1000，但事實上，受同步機制的影響，每個區塊鏈網絡節點每秒能接收到并驗證的事務數量上限只是200左右。因此，受制于區塊鏈核心協議的限制，對區塊鏈系統的運行參數進行調整所能預期的效率提升是有限的，在區塊鏈核心協議之上的改進技術更受關注。

在區塊鏈技術的基礎架構和協議框架下，通過優化其協議內置的參數(出塊間隔、區塊大小)和運行環境參數(挖礦節點的GPU、內存、硬盤、網絡帶寬)等，其預期的優化效果上限可以預估且無法達到傳統中心化技術的通量水平。

這種現狀嚴重制約了區塊鏈技術在高并發、高通量業務場景的應用。普通的信用卡公司可以每秒處理10000筆事務，支付卡VISA每秒處理的事務數量峰值可以到達50000筆，支付寶每秒處理的事務數量峰值可以達到25萬筆，并且事務的確認時間只需幾秒鐘。

側鏈(或稱跨鏈)技術實現多鏈之間的業務互通，側鏈技術的目的是將不同的區塊鏈網絡鏈接在一起，形成覆蓋范圍更廣的信任網絡。目前有很多流行的區塊鏈網絡，它們有各自的特點，比特幣成為最受關注的代表，Blockstream公司提出，將多種類型的區塊鏈網絡掛鉤到比特幣區塊鏈上，其目的是搭建不同區塊鏈系統之間的價值傳遞橋梁，尤其是實現價值在比特幣區塊鏈和其它區塊鏈之間相互轉換。2013年，Adam Back和Blockstream公司的開發團隊發布了最初版的側鏈白皮書，通過雙向楔入的方式，允許資產在比特幣區塊鏈和其它鏈之間移動，側鏈技術在一定程度上解決了比特幣事務上限的問題，通過雙向楔入的方式將部分事務移動到其它的替代鏈上，也就是多鏈之間的互操作或稱跨鏈事務。