[發明專利]一種區塊鏈實驗系統及管理方法

有效

• 申請號: 202010064737.5
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111324599B
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發明（設計）人: 孫毅;陳凌龍;李雯林;賈林鵬;劉艷安;蘇玉萌;張珺;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: G06F16/215
• 分類號: G06F16/215;G06F16/27;H04L41/0803;H04L41/08;G06F8/60
• 代理公司: 北京泛華偉業知識產權代理有限公司 11280
• 代理人: 王勇

本發明提供種區塊鏈實驗系統，包括管理服務器、一臺或多臺實驗服務器以及用于為所述區塊鏈實驗系統提供容器鏡像的容器鏡像倉庫，其中，所述管理服務器上配置有監控子系統，用于負責對應區塊鏈實驗網絡的部署、停止、清理以及實驗數據收集與處理；所述實驗服務器基于所述監控子系統的控制，根據區塊鏈實驗需求自動部署有一個或多個代理機，其中，每個代理機包括一個代理子系統對應的容器和一個區塊鏈節點對應的容器，所述代理子系統對區塊鏈節點進行動作控制和實驗數據的采集。本發明其采用主從架構和容器虛擬化技術，能夠在區塊鏈新技術的實驗管理過程中自動化進行并行快速部署、減少運維工作、進行實驗數據采集收集、進行全網監控，具有通用性、平臺無關性和可擴展性等優點。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，具體來說，涉及區塊鏈擴展性研究技術領域，更具體地說，涉及一種用于區塊鏈投入生產之前對其進行實驗驗證的區塊鏈實驗系統及管理方法。

背景技術

區塊鏈是一種以密碼學算法為基礎的分布式賬本技術，相對于傳統的中心化存儲方式，它使用共識算法保證節點間數據的一致性；相對于分布式數據庫，它利用基于密碼學算法、哈希鏈及時間戳機制保證數據的可追溯、不可篡改的特性，保證“價值”在公共網絡上安全轉移。

區塊鏈作為熱點技術被多個領域研究和實踐，但是研究結果需要經過多節點實驗驗證其正確性以及其他各項指標才能投入生產。區塊鏈作為一個拜占庭容錯的系統，其依賴的不僅僅是其塊鏈結構和密碼學原理，同時也因為其作為一個多節點的分布式系統，所有全節點都可以對接收到的區塊進行驗證。全節點對接收到的區塊的區塊頭的時間戳、默克爾樹根、塊頭哈希進行檢查，對區塊體中的交易執行合法性驗證，只有檢查和驗證全部通過的區塊才會被接受。另外，輕節點也使用默克爾路徑驗證交易的存在性。正是因為多方的誠實節點可以對收到的區塊進行驗證，區塊鏈達成共識，區塊鏈系統的交易歷史才不會被輕易篡改。在節點少、參與方少的區塊鏈系統中，共識鏈很容易能被某一方的惡意節點們從某個歷史區塊分叉，從而將已經存在的交易歷史覆蓋。因此對于區塊鏈新技術的研究過程中，僅進行單節點的實驗或者少量節點的實驗是不充分的，即使這種區塊鏈上線初期能夠正常運轉，但是長期來看，隨著系統規模不斷增大，程序錯誤和安全攻擊的風險會與日俱增。所以，在區塊鏈投入生產前進行大規模多節點的實驗，以更加接近生產環境的方式驗證區塊鏈新技術的功能、性能、安全性和可靠性是必須的。

現有技術下，并沒有一套成熟的區塊鏈實驗系統能夠完成在區塊鏈大規模多節點實驗過程中的部署、監控等自動化實驗管理功能，大部分區塊鏈實驗中，實驗人員一般都是手動部署區塊鏈節點。因此，在區塊鏈的研究和實踐中，迫切需要一套能進行大規模多節點區塊鏈網絡部署和實驗管理的自動化系統。

目前區塊鏈大規模多節點實驗管理中遇到的問題主要包括以下幾個方面：

首先，在區塊鏈實驗網絡多節點自動化部署和實驗數據采集收集上缺少相關成體系的方法。不同實驗人員負責的不同課題針對不同類型區塊鏈會采用不同的方式部署，其中，針對復雜和大規模部署方案，實驗人員會編寫一些腳本和程序進行部署，但是這些腳本和程序面對實驗任務變化或者被實驗的區塊鏈種類發生變化都無法快速應對，有時候甚至需要重寫。因此需要一套更通用的流程來覆蓋區塊鏈實驗的全生命周期。

其次，不同實驗機器的操作系統發行版本和內部運行環境不同導致運維工作過多，因為不同的實驗機器的系統時間需要保持一致。同時對于運行不同操作系統發行版本的遠程物理服務器(例如CentOS、Debian或者視窗操作系統)，為了編譯和運行區塊鏈節點(例如C++版本的以太坊)，需要給它們安裝不同的適配操作系統的依賴(例如對于其中之一的openssl-devel，Debian系Linux系統需要使用“apt?install–y?openssl?libssl-dev”命令,而CentOS系Linux系統需要使用“yum?install-yopenssl-devel”命令，視窗操作系統需要下載安裝包并運行安裝。)，且由于依賴經常不止一項，如果全部機器需要根據服務器操作系統安裝上對應依賴，運維成本將急劇提高。