[發(fā)明專利]一種面向區(qū)塊鏈多通道狀態(tài)數(shù)據(jù)的聚集結(jié)構(gòu)樹方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011180693.9
• 申請日: 2020-10-29
• 公開（公告）號: CN112380209B
• 公開（公告）日: 2021-08-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 鄧思佳;高一琛;佟興;張召;金澈清
• 申請（專利權(quán)）人: 華東師范大學
• 主分類號: G06F16/22
• 分類號: G06F16/22;G06F16/27
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發(fā)明公開了一種面向區(qū)塊鏈多通道狀態(tài)數(shù)據(jù)的聚集結(jié)構(gòu)樹方法，其特點是采用通過訪問聚集結(jié)構(gòu)樹來訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)的方法，在多通道環(huán)境下，將各個通道狀態(tài)樹的根節(jié)點經(jīng)過哈希計算，將得到的值作為葉子節(jié)點自下向上生成一棵默克爾二叉樹，通過訪問聚集結(jié)構(gòu)樹來訪問節(jié)點的通道狀態(tài)數(shù)據(jù)。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有節(jié)點在運行多個區(qū)塊鏈實例時，只需啟動一個EVM實例就可以通過上層的聚集結(jié)構(gòu)樹訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)，補足了區(qū)塊鏈多通道環(huán)境中節(jié)點執(zhí)行多個區(qū)塊鏈實例時的資源利用方面的缺失，使得參與多通道的節(jié)點只需要一個EVM實例就可以完成執(zhí)行操作，減少了區(qū)塊鏈節(jié)點的計算資源和內(nèi)存資源的開銷，提高了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種面向區(qū)塊鏈多通道狀態(tài)數(shù)據(jù)的聚集結(jié)構(gòu)樹方法。

背景技術(shù)

區(qū)塊鏈（blockchain）作為一種去中心化、不可篡改、可追溯、可信的、多方共同維護的分布式數(shù)據(jù)庫，通過集成P2P協(xié)議、非對稱加密、共識機制、塊鏈結(jié)構(gòu)等多種技術(shù)，無需任何第三方可信機構(gòu)，在互不了解、互不信任的多方間實現(xiàn)了可信的數(shù)據(jù)共享。但當前大多數(shù)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)（例如Hyperledger Fabric），在不可信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下，無法同時實現(xiàn)數(shù)據(jù)隔離與數(shù)據(jù)保密。實際上，與其他數(shù)據(jù)共享方式相比，區(qū)塊鏈的隱私保護問題在缺乏信任的參與者之間更為重要。

現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)據(jù)隱私保護一般都是采用多通道的部署結(jié)構(gòu)方法，一個節(jié)點根據(jù)應用需求，可以加入不同的通道中，不同通道之間彼此隔離，非通道內(nèi)的節(jié)點無法訪問該通道上的交易，加入到同一個通道中的節(jié)點共同維護相同的區(qū)塊數(shù)據(jù)。然而，每個通道都有對應的區(qū)塊鏈賬本，每個區(qū)塊鏈賬本都對應一棵全局狀態(tài)樹而每棵全局狀態(tài)樹都對應一個EVM實例。因此，多個通道也就意味著多個EVM的實例，一個節(jié)點執(zhí)行多條鏈的數(shù)據(jù)需要啟動多個EVM的實例，這會給節(jié)點的計算資源和內(nèi)存資源帶來很大的開銷。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而設(shè)計的一種面向區(qū)塊鏈多通道狀態(tài)數(shù)據(jù)的聚集結(jié)構(gòu)樹方法，采用通過訪問聚集結(jié)構(gòu)樹來訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)的方法，在多通道環(huán)境下，將各個通道狀態(tài)樹的根節(jié)點經(jīng)過哈希計算得到的值作為葉子節(jié)點自下向上生成一棵默克爾二叉樹，將多個通道的狀態(tài)樹實現(xiàn)上層的入口統(tǒng)一。節(jié)點在運行多個區(qū)塊鏈實例時，只需要啟動一個EVM實例就可以通過上層的聚集結(jié)構(gòu)樹訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)。在聚集結(jié)構(gòu)樹的存儲中，區(qū)塊鏈需要維護N+1（N為通道數(shù)量，1為聚集結(jié)構(gòu)樹）棵樹形結(jié)構(gòu)。聚集結(jié)構(gòu)樹的葉子節(jié)點保存各通道狀態(tài)樹的根節(jié)點的哈希值，訪問各通道狀態(tài)數(shù)據(jù)需要首先訪問聚集結(jié)構(gòu)樹，而且在增加或刪除通道時要對聚集結(jié)構(gòu)進行更新。有效補足了區(qū)塊鏈多通道環(huán)境中節(jié)點執(zhí)行多個區(qū)塊鏈實例時的資源利用方面的缺失，通過訪問聚集結(jié)構(gòu)樹來訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)，使得參與多通道的節(jié)點只需要一個EVM實例就可以完成執(zhí)行操作，減少了區(qū)塊鏈節(jié)點的計算資源和內(nèi)存資源的開銷，提高了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的性能，較好的解決了在不可信環(huán)境下區(qū)塊鏈單節(jié)點加入多通道需要執(zhí)行多個EVM實例的問題。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種面向區(qū)塊鏈多通道狀態(tài)數(shù)據(jù)的聚集結(jié)構(gòu)樹方法，其特點是采用通過訪問聚集結(jié)構(gòu)樹來訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)的方法，節(jié)點通過構(gòu)造一棵默克爾二叉樹作為聚集結(jié)構(gòu)樹，實現(xiàn)多個通道狀態(tài)樹訪問接口的統(tǒng)一，在單通道的情況下，不存在多通道狀態(tài)樹的聚集，因此可以直接訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)。在多通道的情況下，需要通過上層的聚集結(jié)構(gòu)樹訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)。在實際存儲中，需要維護N+1（N為通道數(shù)量，1為聚集結(jié)構(gòu)樹）棵樹形結(jié)構(gòu)。聚集結(jié)構(gòu)樹的葉子節(jié)點保存各通道狀態(tài)樹的根節(jié)點的哈希值，訪問各通道狀態(tài)數(shù)據(jù)需要首先訪問聚集結(jié)構(gòu)樹。在交易執(zhí)行過程中，因為需要訪問聚集結(jié)構(gòu)樹，同時聚集結(jié)構(gòu)樹的大小不會很大，因此在內(nèi)存中維護聚集結(jié)構(gòu)樹，在執(zhí)行時，首先結(jié)合聚集結(jié)構(gòu)樹生成訪問路徑，然后根據(jù)訪問路徑來訪問狀態(tài)數(shù)據(jù)。通道狀態(tài)更新完成后，需要更新內(nèi)存中的聚集結(jié)構(gòu)樹，其具體流程包括以下步驟：

步驟1：節(jié)點通過構(gòu)造一棵默克爾二叉樹作為聚集結(jié)構(gòu)樹來實現(xiàn)多個通道狀態(tài)樹訪問接口的統(tǒng)一，具體包括以下步驟：

步驟1-1：每個通道都維護一個通道狀態(tài)樹；