[發(fā)明專利]應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算方法及系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110065505.6
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN112767154A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李曼瀟;鄒曉夢;黃劍;林嘉文
• 申請（專利權(quán)）人: 中國工商銀行股份有限公司
• 主分類號: G06Q40/04
• 分類號: G06Q40/04;H04L29/08
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞;孫乳筍

一種應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算方法及系統(tǒng)，屬于區(qū)塊鏈和金融領(lǐng)域，所述方法包含：根據(jù)預(yù)設(shè)增量時間周期內(nèi)區(qū)塊鏈節(jié)點執(zhí)行的交易生成增量交易數(shù)據(jù)；根據(jù)所述增量交易數(shù)據(jù)遍歷區(qū)塊鏈節(jié)點緩存的交易全局狀態(tài)默克爾樹，獲得與所述增量交易數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的所述交易全局狀態(tài)默克爾樹的葉子節(jié)點；根據(jù)所述增量交易數(shù)據(jù)計算對應(yīng)的默克爾樹根值；通過所述默克爾樹根值更新所述葉子節(jié)點以將所述增量交易數(shù)據(jù)的默克爾樹根合并至緩存的交易全局狀態(tài)默克爾樹，獲得區(qū)塊鏈節(jié)點的全局狀態(tài)默克爾樹。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈技術(shù)領(lǐng)域，可適用于銀行業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域和金融領(lǐng)域，尤指一種應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

傳統(tǒng)的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，賬本是鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)，每個區(qū)塊中需要記錄交易全局狀態(tài)的Merkle樹根，各個區(qū)塊鏈節(jié)點每隔一段時間可以根據(jù)交易全局狀態(tài)做節(jié)點間對賬。但是隨著區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中存量交易越來越多，經(jīng)常需要從硬盤讀大量歷史數(shù)據(jù)，然后根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和新交易的參數(shù)重新計算Merkle樹根，全局狀態(tài)的Merkle樹根的計算復(fù)雜度越來越高、對磁盤的讀寫壓力也越來越大。

如圖1所示，傳統(tǒng)的區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可包括版本號101、區(qū)塊序號102、時間戳103、交易元數(shù)據(jù)104、上一區(qū)塊哈希105、交易全局狀態(tài)Merkle樹根106。所述版本號101是區(qū)塊版本號，區(qū)塊數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)升級后，能夠按照版本號來區(qū)分，使用不同版本的解析方法。所述區(qū)塊序號102一般用于標(biāo)識當(dāng)前區(qū)塊到第一個區(qū)塊的高度，第一個區(qū)塊高度是0。所述時間戳103是該區(qū)塊生成的具體時間，也可以認(rèn)為是對應(yīng)交易的記賬時間。所述交易元數(shù)據(jù)104記錄交易相關(guān)信息，比如交易類型、交易簽名、交易配置、交易過濾規(guī)則、交易hash結(jié)果等信息，一般用來在區(qū)塊鏈中索引具體交易。所述上一區(qū)塊哈希105是上一個區(qū)塊數(shù)據(jù)的hash值，根據(jù)交易元數(shù)據(jù)外區(qū)塊的其余字段計算得到。所述交易全局狀態(tài)Merkle樹根106是區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建以來，全部交易數(shù)據(jù)作為葉子節(jié)點構(gòu)建Merkle樹，Merkle樹根的值就是這個字段。如圖2所示，區(qū)塊鏈系統(tǒng)的交易全局狀態(tài)Merkle根的計算可包含：假設(shè)區(qū)塊鏈分別收到TxData2、TxDataA、TxData4、TxDataD相關(guān)的交易，陰影部分為需要重新計算和更新的Merkle數(shù)據(jù)，最終更新Merkle根。假設(shè)存量數(shù)據(jù)為N，統(tǒng)計周期長度為k，一個周期內(nèi)原始Merkle根的計算復(fù)雜度為

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算系統(tǒng)及方法，對區(qū)塊鏈系統(tǒng)底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計做優(yōu)化，將計算交易全局狀態(tài)Merkle樹根的做法優(yōu)化為根據(jù)對賬周期計算對賬周期內(nèi)的增量交易狀態(tài)的Merkle樹根。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明所提供的應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算方法，具體包含：根據(jù)預(yù)設(shè)增量時間周期內(nèi)區(qū)塊鏈節(jié)點執(zhí)行的交易生成增量交易數(shù)據(jù)；根據(jù)所述增量交易數(shù)據(jù)遍歷區(qū)塊鏈節(jié)點緩存的交易全局狀態(tài)默克爾樹，獲得與所述增量交易數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的所述交易全局狀態(tài)默克爾樹的葉子節(jié)點；根據(jù)所述增量交易數(shù)據(jù)計算對應(yīng)的默克爾樹根值；通過所述默克爾樹根值更新所述葉子節(jié)點以將所述增量交易數(shù)據(jù)的默克爾樹根合并至緩存的交易全局狀態(tài)默克爾樹，獲得區(qū)塊鏈節(jié)點的全局狀態(tài)默克爾樹。

在上述應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算方法中，優(yōu)選的，通過所述默克爾樹根值更新所述葉子節(jié)點以將所述增量交易數(shù)據(jù)的默克爾樹根合并至緩存的交易全局狀態(tài)默克爾樹還包含：統(tǒng)計預(yù)設(shè)合并時間周期內(nèi)所有的增量交易數(shù)據(jù)對應(yīng)的默克爾樹根值；通過預(yù)設(shè)合并時間周期內(nèi)的默克爾樹根值及各默克爾樹根值對應(yīng)的葉子節(jié)點，更新所述葉子節(jié)點以將預(yù)設(shè)合并時間周期內(nèi)所有的增量交易數(shù)據(jù)的默克爾樹根合并至緩存的交易全局狀態(tài)默克爾樹。

在上述應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算方法中，優(yōu)選的，所述預(yù)設(shè)合并時間周期為所述預(yù)設(shè)增量時間周期的整數(shù)倍。

在上述應(yīng)用于區(qū)塊鏈系統(tǒng)的默克爾樹計算方法中，優(yōu)選的，獲得區(qū)塊鏈的全局狀態(tài)默克爾樹還包含：清空區(qū)塊鏈節(jié)點預(yù)設(shè)合并時間周期內(nèi)的所有的增量交易數(shù)據(jù)的默克爾樹根。