[發明專利]區塊鏈數據結構及任務處理方法和裝置

有效

• 申請號: 201911172077.6
• 申請日: 2019-11-26
• 公開（公告）號: CN110941673B
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: 周洪偉;原錦輝;張玉臣;李福林;汪永偉;胡浩;冀會芳
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06F16/27
• 分類號: G06F16/27;G06F21/62;G06Q40/04
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 周艷巧

本發明屬于計算機區塊鏈技術領域，特別涉及一種區塊鏈數據結構及任務處理方法和裝置，所述數據結構通過雙向鏈表來存儲數據，將不同隱私保護需求的交互數據存放在不同鏈表中，鏈表中區塊保存前一個區塊和后一個區塊哈希值，以實現區塊的由前向后及由后向前的雙向驗證；進一步通過建立雙向鏈池來分隔交易數據，將交易按隱私保護需求分隔成單個鏈條，但是這些鏈條的首個區塊，被再次連接起來，形成一個新的鏈條，結合雙向鏈表和鏈池，可以達到在分隔交易數據的同時，鏈上區塊相互緊密耦合，同時實現機密性和完整性保護，同時增加了算力攻擊難度，對區塊鏈信息安全具有重要的指導意義。

技術領域

本發明屬于計算機區塊鏈技術領域，特別涉及一種區塊鏈數據結構及任務處理方法和裝置。

背景技術

區塊鏈是分布式數據存儲、點對點傳輸、共識機制、加密算法等計算機技術的新型應用模式。區塊鏈(Blockchain)，是比特幣的一個重要概念，它本質上是一個去中心化的數據庫，同時作為比特幣的底層技術，是一串使用密碼學方法相關聯產生的數據塊，每一個數據塊中包含了一批次比特幣網絡交易的信息，用于驗證其信息的有效性(防偽)和生成下一個區塊。傳統區塊鏈的單鏈結構是單向鏈表，即鏈中區塊保存著前一個區塊的完整性哈希值。驗證區塊鏈的完整性時，是從后往前依次驗證。根據這種驗證機制，要篡改某個區塊就必須篡改后續所有區塊。這種完整性驗證機制成立有兩個條件：一個鏈條上的區塊足夠多；攻擊者生成虛假區塊的速度要比鏈上其它所有人快。在比特幣之類的應用背景下，上述條件成立。在私有區塊鏈中，出于隱私保護的目的，單鏈的區塊鏈結構往往轉變為多鏈結構或者類似多鏈的樹形結構，使得上述前提條件并不總是成立。經典的區塊鏈的基礎數據結構是單鏈結構，在這種結構中，除了第一個區塊外，每個區塊都保存前一個區塊的完整性哈希值。經典的比特幣就是采用這種數據結構。這種結構可以很好的保證區塊的數據完整性，這是因為如果攻擊者篡改任何一個區塊，那么他就必須篡改該區塊的后續所有區塊。同時，由于區塊在不斷增加，所以攻擊者想要篡改后續區塊，必須具有超過區塊鏈平臺其它所有的計算能力，這樣才有可能成功。這就是所謂51％攻擊。目前有人提出并行的多鏈結構，其目的是實現高可擴展性的區塊鏈平臺。在這種多鏈結構中，平臺同時擁有多條鏈；這種結構可以很好的適應數據隱私保護的需求，因為不同的隱私保護需求可以共享一條鏈，而不會與其它鏈存在交叉的情況；但是多鏈結構也存在問題：降低鏈的長度以及鏈上的計算能力，根據51％攻擊的原理，原來攻擊者需要具備平臺總計算能力的51％以上的能力才能發動攻擊，而現在只需要平臺某個鏈上計算能力的51％即可。現存的區塊鏈樹形結構，在這種結構中，主鏈作為樹根、不同區塊鏈作為主鏈的獨立樹形分支；這種結構有助于交易數據的分離，有利于隱私數據保護；但是正如多鏈結構一樣，由于不同區鏈形成獨立樹形分支，使得單條路徑的區塊數量減少，不利于防御51％攻擊。也有不再使用傳統單鏈條的區塊鏈結構，而是使用有向無環圖作為基礎結構；在這種結構中，區塊鏈條分叉將是經常發生的事情，與樹形結構一樣，有向無環圖有助于隱私數據保護，便于部署于私有/企業區塊鏈中，但是這種結構同樣面臨著單條路徑的區塊數量減少，不利于防御51％攻擊。

發明內容

為此，本發明提供一種區塊鏈數據結構及任務處理方法和裝置，兼顧交易數據分離，保護隱私數據同時，還可防御51％攻擊，能夠使整個區塊鏈成為更為緊密的整體，實現數據機密性和完整性保護。

按照本發明所提供的設計方案，提供一種區塊鏈數據結構，所述數據結構通過雙向鏈表來存儲數據，將不同隱私保護需求的交互數據存放在不同鏈表中，鏈表中區塊保存前一個區塊和后一個區塊哈希值，以實現區塊的由前向后及由后向前的雙向驗證。

進一步地，本發明提供的區塊鏈數據結構，所述數據結構還可通過雙向鏈池來存儲數據；雙向鏈池中區塊被劃分為交易數據區塊和交易發起區塊，其中，交易數據區塊用于記錄不同隱私保護需求交易數據，相同隱私保護需求的區塊采用雙向鏈表連接形成交易數據子鏈；每個交易數據子鏈均連接到交易發起區塊上；所述交易發起區塊用于記錄新交易開始，后續交易數據依次更新至交易數據區塊中；所有交易發起區塊采用雙向鏈表連接，形成交易發起子鏈；所述雙向鏈表采用上述區塊數據結構中的雙向鏈表。