[發明專利]一種基于WebAssembly的智能合約虛擬機

在審

• 申請號: 201911418104.3
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111179086A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 邱煒偉;李偉;匡立中;尹可挺;強宇周
• 申請（專利權）人: 杭州趣鏈科技有限公司
• 主分類號: G06Q40/04
• 分類號: G06Q40/04;G06F8/41;G06F8/60;G06F9/455
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 劉靜

本發明公開了一種基于WebAssembly的智能合約虛擬機，該虛擬機包括合約編寫與編譯模塊和合約的部署與執行模塊，所述合約編寫與編譯模塊；通過設計一系列的區塊鏈交互接口EI，暴露出了智能合約編寫所需的區塊鏈API。利用設計的EI進行智能合約的編寫，并將編寫好的智能合約利用編譯器編譯為WebAssembly字節碼。所述合約的部署與執行模塊分為合約部署和執行兩部分。用戶申請一個合約賬戶，利用合約賬戶地址向自身發起一筆部署合約的交易完成合約的部署。在智能合約的執行過程中，需要先把EI的具體實現注入到編譯好的WebAssembly字節碼中，再進行進一步的合約執行。本發明可以針對字節碼進行優化，以提升合約執行性能，且加強了合約語言的擴展性與虛擬機的靈活性。

技術領域

本發明涉及區塊鏈領域，尤其涉及執行智能合約的執行環境：一種基于WebAssembly的智能合約虛擬機。

背景技術

區塊鏈是一種新型去中心化協議，能安全地存儲數字貨幣交易或其他數據，信息不可偽造和篡改，區塊鏈上的交易確認由區塊鏈上的所有節點共同完成，由共識算法保證其一致性，區塊鏈上維護一個公共的賬本，公共賬本位于存儲區塊上任何節點可見，從而保證其不可偽造和篡改。

智能合約是由事件驅動的、具有狀態的、獲得多方承認的、運行在區塊鏈之上的、且能夠根據預設條件自動處理資產的程序，智能合約最大的優勢是利用程序算法替代人仲裁和執行合同。它是在區塊鏈數據庫上運行的計算機程序，可以在滿足其源代碼中寫入的條件時自動執行。智能合約一旦編寫好就可以被用戶信賴，合約條款不能改變，因此合約是不可更改的。虛擬機是智能合約的運行環境，它不僅是沙盒封裝的，而且是完全隔離的。

WebAssembly是一套可移植、體積小、加載快且兼容Web的二進制字節碼格式。它專為棧式虛擬機設計，開發者能夠將高階語言如C/C++，Rust編譯成WebAssembly，從而可以部署在Web客戶端或虛擬機中。WebAssembly字節碼即可以編譯成機器碼后執行，也可以使用解釋器直接執行，保證了兼容性和性能，且其作為一種中間代碼，任何高級語言只要能編譯為WebAssembly字節碼均可在虛擬機中執行，擴展性高。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提出一種基于WebAssembly的智能合約虛擬機，增強了智能合約的可擴展性與靈活性。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：一種基于WebAssembly的智能合約虛擬機，該虛擬機包括合約編寫與編譯模塊和合約的部署與執行模塊兩部分：

所述合約編寫與編譯模塊；通過設計一系列的區塊鏈交互接口EI，暴露出了智能合約編寫所需的區塊鏈API。所述EI包括：

account模塊：用于獲取發送者、接受者、合約地址、查詢余額以及發起交易等；

action模塊：用于進行action執行權限判斷、獲取action數據、發起action以及返回action執行結果等；

database模塊：用于數據持久化的存儲。

利用設計的EI進行智能合約的編寫，并將編寫好的智能合約利用編譯器編譯為WebAssembly字節碼，從而可以在虛擬機部署與執行。

所述合約的部署與執行模塊分為合約部署和執行兩部分。用戶申請一個合約賬戶，利用合約賬戶地址向自身發起一筆部署合約的交易完成合約的部署。在智能合約的執行過程中，需要先把EI的具體實現注入到編譯好的WebAssembly字節碼中，再進行進一步的合約執行。合約執行完成之后可以通過區塊鏈查詢合約執行結果。

進一步地，所述的合約編寫與編譯模塊中，EI的設計內容還可包括如下模塊：

chain模塊：用于獲取區塊數據。

crypto模塊：用于數據加密以及驗證加密結果。