[發明專利]一種基于區塊鏈技術的新型計算及存儲架構

有效

• 申請號: 202010085010.5
• 申請日: 2020-02-10
• 公開（公告）號: CN112131304B
• 公開（公告）日: 2021-05-04
• 發明（設計）人: 蔡維德
• 申請（專利權）人: 北京天德科技有限公司
• 主分類號: G06F16/27
• 分類號: G06F16/27;G06F21/60;G06F21/62
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提出一種基于區塊鏈技術的新型計算及存儲架構，以適應區塊鏈操作系統的要求。基本數據結構包括BB(Big Block)、MB(Middle Block)以及SB(Small Block)，通過BBBT（Big Big Block Table），BBT(Big Block Table)，MBT(Middle Block Table)進行基于內容的哈希尋址。本發明既適用于內存管理也適用于分布式存儲，支持服務器，手機，云等萬物互聯，使數據更加安全高效。

技術領域

本發明屬于區塊鏈技術領域及計算機操作系統領域，特別涉及到計算機內存，本地存儲以及分布式存儲的數據結構以及尋址方式，以及將區塊鏈技術應用到操作系統底層的相關技術。

背景技術

傳統的計算機的內存管理以及尋址方式如圖1所示，采用段頁式結構，將進程按邏輯模塊分段，每個段都有自己的段號，再將段分成若干大小固定的頁。內存空間的管理仍然和分頁存儲管理一樣，將內存分成若干個和頁面大小相同的存儲塊，最后將進程的各個頁分別裝入各個內存塊中。傳統的內存結構和尋址方式對于區塊鏈技術的支持有一定的局限性，能更加優化地支持區塊鏈運行的操作系統內存結構同樣也應該是區塊形式的，傳統的內存數據結構以及尋址方式已經不適用于新型的區塊鏈操作系統。

傳統分布式系統的存儲結構如圖2所示，由客戶端、元數據服務器和數據服務器構成。客戶端負責發送讀寫請求，緩存文件元數據和文件數據。元數據服務器負責管理元數據和處理客戶端的請求，是整個系統的核心組件。數據服務器負責存放文件數據，保證數據的可用性和完整性。在這樣的架構下，一旦元數據服務器遭到攻擊或者出現錯誤，整個數據存儲系統將會癱瘓。

發明內容

本發明提出一種基于區塊鏈技術的新型計算及存儲架構，設計了一套操作系統的內存數據結構以及尋址方式，能夠適用于區塊鏈操作系統的要求。本發明將元數據與存儲數據放在一起構成新的數據結構，既適用于內存尋址也適用于分布式存儲尋址，且基于內容尋址，支持服務器，手機，云等萬物互聯，使數據更加安全高效。同時，為了保證安全性，本發明在數據中加入了加解密技術手段，系統結構與傳統操作系統相比發生了重大變化。

本發明提出的基于區塊鏈技術的計算機內存或存儲的數據結構為區塊式結構，最小的數據為一個交易或一個具體存儲數據，這樣方便CPU以最快的速度找到具體交易或存儲數據，進行數據的讀寫。

本發明提出的基本數據結構如圖3所示，由三種區塊構成：BB(Big Block)、MB(Middle Block)以及SB(Small Block)。三種區塊均由區塊頭和區塊體兩部分構成。BB(BigBlock)區塊體部分存放MB(Middle Block)數據；MB(Middle Block)區塊體存放SB(SmallBlock)數據，SB(Small Block)區塊體存放具體存儲數據。

BB(Big Block), MB(Middle Block)區塊的結構包含如圖4所示。Hash，Pre-Hash，Index，Size，User List屬于區塊頭數據，Encryption Data屬于區塊體的具體數據區域。

進一步地，對于BB(Big Block)區塊各個字段的含義如下：

Hash：表示當前區塊的哈希值。

Pre-Hash：表示上一個BB區塊的哈希值，以此在形成連續的鏈式結構，內存或存儲由多個BB組成。

Index：BB區塊的索引值，依據此索引值進行具體的尋址。

Size：表示整個BB區塊的大小。

User List：表示對該BB區塊具有訪問權限的用戶列表，多個用戶可以對同一個BB具有訪問權限。

Encryption Data：表示BB區塊的數據區域，該數據區域由多個MB(Middle Block)構成，并可用相應的非對稱加密算法進行加密。