[發(fā)明專利]一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011037777.7
• 申請(qǐng)日: 2020-09-28
• 公開（公告）號(hào): CN112182105B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱國(guó)勝;吳夢(mèng)宇;祁小云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖北大學(xué);賽爾網(wǎng)絡(luò)有限公司
• 主分類號(hào): G06F16/27
• 分類號(hào): G06F16/27;G06F16/23;G06F16/22
• 代理公司: 武漢聚信匯智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42258
• 代理人: 劉丹

1.一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，包括：

步驟1，將區(qū)塊鏈的區(qū)塊體劃分為數(shù)據(jù)區(qū)和擴(kuò)展區(qū)，數(shù)據(jù)只存入數(shù)據(jù)區(qū)，兩個(gè)區(qū)單獨(dú)構(gòu)建Merkle樹，將兩棵Merkle樹的根分別存入?yún)^(qū)塊頭中；

步驟2，對(duì)于需要修改的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，獲得一定數(shù)量節(jié)點(diǎn)同意后，在擴(kuò)展區(qū)中重寫該數(shù)據(jù)并重新構(gòu)建擴(kuò)展區(qū)的Merkle樹；

所述步驟1具體包括如下步驟：

步驟1.1，將區(qū)塊體劃分為數(shù)據(jù)區(qū)和擴(kuò)展區(qū)，打包區(qū)塊時(shí)，將所有數(shù)據(jù)分別計(jì)算哈希值作為葉子節(jié)點(diǎn)，葉子節(jié)點(diǎn)兩兩配對(duì)后再計(jì)算哈希值作為父節(jié)點(diǎn)，相鄰的兩個(gè)父節(jié)點(diǎn)再兩兩配對(duì)計(jì)算哈希值，以此類推，直到只剩一個(gè)節(jié)點(diǎn)，為根節(jié)點(diǎn)，以此來構(gòu)建Merkle樹1，將Merkle樹1存入數(shù)據(jù)區(qū)；

步驟1.2，擴(kuò)展區(qū)存放只含有根節(jié)點(diǎn)的Merkle樹2，該根節(jié)點(diǎn)的值和數(shù)據(jù)區(qū)根節(jié)點(diǎn)的值相同；

步驟1.3，將兩個(gè)根節(jié)點(diǎn)值Merkle1_Root和Merkle2_Root存入?yún)^(qū)塊頭中，并將前一個(gè)區(qū)塊數(shù)據(jù)區(qū)進(jìn)行哈希計(jì)算得到的哈希值PreHash存入?yún)^(qū)塊頭中，區(qū)塊之間通過PreHash形成前后鏈接關(guān)系，由于數(shù)據(jù)修改只改變擴(kuò)展區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)不變，所以在數(shù)據(jù)修改后，前后區(qū)塊間的鏈接關(guān)系不會(huì)被破壞。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，所述步驟2具體包括如下步驟：

步驟2.1：某個(gè)節(jié)點(diǎn)如果發(fā)現(xiàn)自己上傳的數(shù)據(jù)有誤，需要發(fā)起區(qū)塊數(shù)據(jù)修改請(qǐng)求，將該數(shù)據(jù)所在的區(qū)塊號(hào)、錯(cuò)誤數(shù)據(jù)ID和正確數(shù)據(jù)一起簽名之后向全網(wǎng)節(jié)點(diǎn)廣播；

步驟2.2，其他節(jié)點(diǎn)收到消息后對(duì)簽名和數(shù)據(jù)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證通過后決定是否同意此次數(shù)據(jù)修改；

步驟2.3，當(dāng)獲得一定數(shù)量節(jié)點(diǎn)的同意后即可對(duì)區(qū)塊數(shù)據(jù)進(jìn)行合法修改。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，當(dāng)擴(kuò)展區(qū)的Merkle根和數(shù)據(jù)區(qū)的Merkle根相同時(shí)，說明該區(qū)塊未進(jìn)行過數(shù)據(jù)修改，數(shù)據(jù)區(qū)中的數(shù)據(jù)保持不變，將要修改的數(shù)據(jù)在擴(kuò)展區(qū)中重寫為修改后的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)ID和數(shù)據(jù)區(qū)中原始數(shù)據(jù)ID保持一致，然后進(jìn)行哈希計(jì)算得到該數(shù)據(jù)的哈希值，作為葉子節(jié)點(diǎn)并與自身配對(duì)構(gòu)建Merkle樹。

4.如權(quán)利要求2所述的一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，當(dāng)擴(kuò)展區(qū)的Merkle根和數(shù)據(jù)區(qū)的Merkle根不同時(shí)，說明已經(jīng)進(jìn)行過數(shù)據(jù)修改，若擴(kuò)展區(qū)中最后兩個(gè)數(shù)據(jù)的ID相同，說明是和自身配對(duì)的，取其中一個(gè)與新的修改數(shù)據(jù)哈希值重新配對(duì)，并重新構(gòu)建Merkle樹；若擴(kuò)展區(qū)中最后兩個(gè)數(shù)據(jù)ID不同，新的修改數(shù)據(jù)哈希值仍然和自身配對(duì)，再重新構(gòu)建Merkle樹；修改成功后將區(qū)塊頭中的Merkle2_Root更新為擴(kuò)展區(qū)中新的Merkle根。

5.如權(quán)利要求2所述的一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，對(duì)于完成數(shù)據(jù)修改后的區(qū)塊，其區(qū)塊頭中的Merkle2_Root會(huì)發(fā)生改變；由于區(qū)塊初始狀態(tài)下，Merkle1_Root和Merkle2_Root是相同的，那么在向區(qū)塊中獲取數(shù)據(jù)時(shí)，只需要先比對(duì)區(qū)塊頭中Merkle1_Root和Merkle2_Root的值是否相同，若相同，直接將數(shù)據(jù)區(qū)的數(shù)據(jù)全部取出；若不相同，說明區(qū)塊數(shù)據(jù)已經(jīng)修改，先將擴(kuò)展區(qū)中的數(shù)據(jù)全部取出，并單獨(dú)取出所有的數(shù)據(jù)ID集合，數(shù)據(jù)區(qū)中數(shù)據(jù)ID在該集合中的數(shù)據(jù)均為已修改數(shù)據(jù)的原始數(shù)據(jù)，需要剔除，剔除之后的數(shù)據(jù)區(qū)數(shù)據(jù)和加上擴(kuò)展區(qū)中的數(shù)據(jù)為區(qū)塊中的有效數(shù)據(jù)。

6.如權(quán)利要求5所述的一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，首先在可信節(jié)點(diǎn)處重新構(gòu)建數(shù)據(jù)區(qū)的Merkle樹和擴(kuò)展區(qū)中的Merkle樹，得到可信的Merkle1_Root集合和Merkle2_Root集合；然后對(duì)其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，驗(yàn)證時(shí)需要用可信Merkle1_Root集合和可信Merkle2_Root集合分別與所有區(qū)塊頭中Merkle1_Root和Merkle2_Root逐一比對(duì)，如果都一致，則該條鏈?zhǔn)峭暾模还苁荕erkle1_Root還是Merkle2_Root，只要出現(xiàn)不一致的情況，即為區(qū)塊數(shù)據(jù)不完整，舍棄該區(qū)塊，從已驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)處重新同步數(shù)據(jù)。

7.如權(quán)利要求5所述的一種基于Merkle樹的區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)修改方法，其特征在于，如果發(fā)現(xiàn)非法數(shù)據(jù)修改行為，直接將所在區(qū)塊的擴(kuò)展區(qū)和區(qū)塊頭中的Merkle2_Root重置為初始狀態(tài)，取數(shù)據(jù)時(shí)仍然會(huì)從數(shù)據(jù)區(qū)取出原數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失或被破壞。