[發明專利]一種面向云計算的高性能區塊鏈的構建方法

有效

• 申請號: 202110229853.2
• 申請日: 2021-03-02
• 公開（公告）號: CN113037824B
• 公開（公告）日: 2022-04-08
• 發明（設計）人: 于東曉;竇金峰;徐明輝;劉碩;鄒逸飛
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: H04L67/1095
• 分類號: H04L67/1095;H04L9/40;H04L67/10;G06F9/54
• 代理公司: 青島華慧澤專利代理事務所(普通合伙) 37247
• 代理人: 付秀穎

1.一種面向云計算的高性能區塊鏈的構建方法，其特征在于，包括構建面向云計算的區塊鏈網絡架構和面向云計算的區塊鏈系統架構，

構建面向云計算的區塊鏈網絡架構，使各區塊鏈節點通過RDMA適配器直接通信，可以繞過操作系統內核實現直接與網卡進行通信；

構建面向云計算的區塊鏈系統架構，包含網絡層、共識層、區塊鏈層；

網絡層為共識層提供通信服務，共識層設有基于共享內存設計的區塊鏈共識算法，用于對新提議的區塊達成共識，區塊鏈層用于存儲數據，保持系統的數據穩定性；

所述網絡層包含RDMA代碼庫、基礎通信API和鏈路管理器；RDMA代碼庫提供了RDMA基礎的技術支撐，定義了遠程存儲訪問所需的函數；基礎通信API是區塊鏈針對RDMA通信方式，規定統一的通信接口，也是對于RDMA代碼庫的實例化；鏈路管理器負責管理節點之間的通信信道；

所述共識層包含密碼學庫、共享內存管理器、區塊鏈共識核心；密碼學庫支持區塊鏈所需的基礎密碼學功能；共享內存管理器負責共享內存的建立、使用、銷毀操作；

所述區塊鏈層包含錢包、客戶端、區塊鏈數據庫；錢包是區塊鏈數字資產的存儲空間，用于告知用戶賬戶余額、數字資產狀態信息；客戶端負責收發交易、提供前端操作界面，進行身份驗證；區塊鏈數據庫存儲區塊鏈所需數據；

共識協議為：每個區塊鏈節點利用共享內存管理器在云服務器中獲取屬于自己的共享內存區域m_i，并獲取對m_i的最高權限，可以執行讀、寫操作，除了節點i之外的其他任何節點只能讀取m_i，但并不能修改m_i中的數據，上述操作由密碼學庫與共享內存管理器共同負責；

共識過程分為四個階段：領導人選舉、生成區塊、驗證區塊與投票、區塊上鏈；具體過程為，

領導人選舉：領導人選舉過程需要節點共同執行基于共享內存的領導人選舉算法，保證僅有一個節點在本輪勝出，領導人將負責領導后續的共識過程；

生成區塊：在領導人選舉完成后，由領導人打包交易、生成區塊，并將區塊寫入共享內存區域，其他節點可讀取該共享內存區域以獲得區塊信息；

驗證區塊與投票：除領導人外的其他節點在獲取區塊信息后，對區塊進行正確性驗證，若區塊無誤，可對區塊進行多輪投票，最終對區塊鏈形成統一意見，即接收或拋棄；

區塊上鏈：在共識達成后，如果共識結果為接收，節點將會把新區塊存入區塊鏈數據庫，更新相關信息；否則，拋棄該區塊，進入下一輪。

2.根據權利要求1所述的一種面向云計算的高性能區塊鏈的構建方法，其特征在于，其系統部署包括以下步驟：

S1.建立系統運行環境；

S2.注冊區塊鏈節點；

S3.區塊鏈節點配置，對新注冊的區塊鏈節點分配指定的共享內存區域，配置好的區塊鏈節點將會參與共識過程；每輪共識過程中，區塊鏈節點通過基于共享內存的領導者選舉算法選取主節點，最終存在唯一的區塊鏈節點成功競爭為主節點并生成區塊，其它區塊鏈節點對該區塊進行驗證并進行投票；系統中的區塊鏈節點根據投票意見，統一決定是否進行區塊鏈的上鏈，滿足上鏈條件則本地區塊鏈更新，系統進入新一輪的共識階段。