[發明專利]一種面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法

有效

• 申請號: 202010176568.4
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111324613B
• 公開（公告）日: 2021-03-26
• 發明（設計）人: 佟興;戚曉冬;張召;金澈清
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06F16/22
• 分類號: G06F16/22;G06F16/23;G06F16/21;G06F16/2458;G06F16/27
• 代理公司: 上海德禾翰通律師事務所 31319
• 代理人: 陳艷娟

1.一種面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，該方法具體包括以下步驟：

步驟1：利用聚集默克爾B+樹組織管理分片內賬戶地址狀態，所述聚集默克爾B+樹包括聚集層、索引層、數據層；所述步驟1具體包括以下子步驟：

步驟1-1：每個分片負責全部地址空間的一部分地址空間，為了保證分片之間的負載均衡和增加分片時盡可能少的數據遷移，每個分片又分為多個子分片，子分片內部的地址空間是連續的，子分片之間的地址空間是不連續的，每個子分片中的賬戶狀態用默克爾B+樹組織管理，該樹作為該子分片內賬戶狀態的索引，此部分作為聚集默克爾B+樹的索引層；

步驟1-2：將分片內所有子分片的默克爾B+樹的根節點作為葉子節點，通過默克爾樹生成分片內所有賬戶狀態的摘要，此部分作為聚集默克爾B+樹的聚集層；

步驟1-3：利用可驗證只可添加跳表管理單個賬戶狀態的全部歷史數據，導致賬戶狀態改變的交易所在區塊的區塊號作為賬戶狀態的一個版本；為每個賬戶狀態歷史版本維護多層鏈接，鏈接通過哈希指針指向之前的版本，第0層鏈接全部版本數據，第0層鏈表中每隔2ⁿ個的版本依次鏈接成為第n層的鏈表，此部分作為聚集默克爾B+樹的數據層；

步驟2：針對所述聚集默克爾B+樹的聚集層、索引層、數據層，完成帶完整性證明的狀態查詢操作和數據多版本溯源；

步驟3：所述聚集默克爾B+樹的更新時，依據更新前生成的快照對外提供服務。

2.根據權利要求1所述的面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，所述步驟2中，在所述索引層，將從默克爾B+樹頂端出發到滿足查找條件的葉子節點的路徑上每個節點保存的哈希指針作為所述索引層的完整性證明；查找辦法為：從包含查找鍵的子分片的根節點出發，查找包含查找鍵的子節點，依次逐層查詢，直到葉子節點，查找路徑上的所有的節點對應的哈希值即為索引層的完整性證明。

3.根據權利要求1所述的面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，所述步驟2中，在所述聚集層，將從聚集層根節點出發到指向滿足查找條件的子分片的葉子節點的路徑上的所有節點的兄弟節點作為所述聚集層的完整性證明；查找辦法為：從查找鍵所在的子分片的根節點出發，查找其對應的兄弟節點，所述根節點為索引層的根節點，索引層的根節點作為聚集層的葉子節點，之后再查找其父節點的兄弟節點，以此類推，直到根節點，查找到的所有從葉子節點到根節點這條路徑上的所有兄弟節點即為聚集層的完整性證明。

4.根據權利要求1所述的面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，所述步驟2中，在所述數據層，查找指定的賬戶狀態版本時，給定一個賬戶和區塊號，則應返回小于該區塊號的最大的狀態版本對應的數據；查找方法為：針對指定的賬戶，從當前狀態版本出發，查找當前狀態版本所有鏈接中版本號大于等于所給區塊號的版本，若其中最小的版本等于所給區塊號，則此最小的版本即為所求版本；若最小的版本大于所給區塊號，則依照上述步驟遞歸查詢，其中遞歸查找結束的條件是：區塊號位于兩個相鄰的版本號之間；遞歸過程中訪問到的所有狀態版本為數據層的完整性證明。

5.根據權利要求1所述的面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，所述步驟3具體包括：

步驟3-1：每生成一個區塊，就對新生成的聚集默克爾B+樹生成快照；當對聚集默克爾B+樹進行更新時，依據之前生成的快照對外提供服務；

步驟3-2：當對聚集默克爾B+樹數據進行更新時，當分片里面驗證者對新生成的聚集默克爾B+樹達成共識時，執行寫回操作。

6.根據權利要求5所述的面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，所述步驟3-1中，每產生一個區塊，會對新的聚集默克爾B+樹生成快照，在執行下一個區塊里面的交易時，狀態數據未更新完成，依據在上一個區塊中生成的快照對外提供服務；將聚集默克爾B+樹中所有需要更新的臟節點復制并將索引層和聚集層中進行更新。

7.根據權利要求5所述的面向聯盟鏈的分片內數據組織管理方法，其特征在于，所述步驟3-2中，在新的區塊到來之后，執行區塊里面的交易時，會涉及對狀態數據的更新，從而會涉及聚集默克爾B+樹的更新，將聚集默克爾B+樹中需要更新的節點進行復制并對其進行更新，當分片內的節點對該區塊達成共識之后，將更新的節點寫回到聚集默克爾B+樹中。