[發(fā)明專利]一種基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)持久化和并行處理方法及裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110481149.6
• 申請(qǐng)日: 2021-04-30
• 公開（公告）號(hào): CN113159953A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陸景龍;陳柳廷;張旭;何芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)工商銀行股份有限公司
• 主分類號(hào): G06Q40/04
• 分類號(hào): G06Q40/04;G06Q40/06;G06K9/62;G06F16/27;G06N20/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 任默聞;王濤

本發(fā)明提供的一種基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)持久化和并行處理方法及裝置，可用于金融技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，把存在關(guān)聯(lián)性和依賴關(guān)系的數(shù)據(jù)行分類、解耦，并配置處理機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行處理，提高數(shù)據(jù)處理速度，減少等待時(shí)間；把已解耦數(shù)據(jù)打包到主區(qū)塊和微區(qū)塊，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)處理主區(qū)塊和微區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊并行處理，即實(shí)現(xiàn)交易數(shù)據(jù)的并行處理；由于微區(qū)塊內(nèi)部交易數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和依賴關(guān)系，與其他微區(qū)塊或主區(qū)塊不存在關(guān)聯(lián)性或極弱關(guān)聯(lián)性，因此節(jié)點(diǎn)可以直接把微區(qū)塊打包成主區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)主區(qū)塊和微區(qū)塊并行處理，同時(shí)也能提高區(qū)塊的驗(yàn)證速度，本發(fā)明將區(qū)塊鏈系統(tǒng)對(duì)交易數(shù)據(jù)的處理模式從串行處理轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿刑幚恚浞掷糜?jì)算機(jī)資源。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及互聯(lián)網(wǎng)金融技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)持久化和并行處理方法及裝置。

背景技術(shù)

區(qū)塊鏈本質(zhì)上是去中心化、分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等技術(shù)的新型應(yīng)用模式，它被認(rèn)為是人類社會(huì)顛覆性變革的新興技術(shù)之一，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括：數(shù)字資產(chǎn)、數(shù)字貨幣、智能合約、身份驗(yàn)證、電子商務(wù)等，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

區(qū)塊鏈存在交易確認(rèn)時(shí)間長(zhǎng)，數(shù)據(jù)吞吐量小，網(wǎng)絡(luò)擁堵等問題。由于區(qū)塊鏈?zhǔn)侨ブ行幕⒎植际酱鎯?chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳播的系統(tǒng)，因此節(jié)點(diǎn)之間需要進(jìn)行頻繁地通信，這將給分布式網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)巨大的負(fù)荷，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)擁堵、通信延時(shí)、請(qǐng)求超時(shí)等。對(duì)多個(gè)區(qū)塊鏈應(yīng)用進(jìn)行統(tǒng)計(jì)得出，相比于傳統(tǒng)的中心化系統(tǒng)而言，目前區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的吞吐量TPS較低、交易寫入數(shù)據(jù)慢、交易等待時(shí)間較長(zhǎng)，難以滿足短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量交易的場(chǎng)景。

制約區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的吞吐量、交易速度的因素主要有：區(qū)塊容量、共識(shí)機(jī)制、網(wǎng)絡(luò)帶寬以及網(wǎng)絡(luò)傳播方式等。為了解決以上問題，在不考慮硬件基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，現(xiàn)有技術(shù)從以下兩方面進(jìn)行改進(jìn)：一方面是對(duì)區(qū)塊擴(kuò)容，另一方面是優(yōu)化區(qū)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及改進(jìn)共識(shí)機(jī)制。這兩種改進(jìn)方式都有理論依據(jù)和實(shí)踐，但是依然存在不足。

第一種基于區(qū)塊擴(kuò)容的方式，通過(guò)直接改變區(qū)塊的容量，比如將區(qū)塊容量從1M增加到2M，這是一個(gè)可行的方案，但是隨著交易量增加，必將不斷增加區(qū)塊容量。大容量區(qū)塊將導(dǎo)致驗(yàn)證時(shí)間增加，也容易導(dǎo)致鏈分叉，至于塊容量標(biāo)準(zhǔn)目前還存在較大分歧，沒有形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。而第二種優(yōu)化區(qū)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及改進(jìn)共識(shí)機(jī)制的方法更加豐富，例如工作量共識(shí)機(jī)制(PoW)、權(quán)益共識(shí)機(jī)制(PoS)、股份授權(quán)證明機(jī)制(DPoS)以及實(shí)用拜占庭容錯(cuò)(PBFT)等。通過(guò)改變共識(shí)機(jī)制算法可以改進(jìn)共識(shí)效率，這些共識(shí)算法已經(jīng)在不同的區(qū)塊鏈應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)，并且仍在不斷探索中。

區(qū)塊鏈的交易數(shù)據(jù)存在關(guān)聯(lián)性和依賴性，因此當(dāng)邏輯請(qǐng)求被同時(shí)處理，或者處理順序錯(cuò)誤，則可能導(dǎo)致區(qū)塊驗(yàn)證錯(cuò)誤或者無(wú)法達(dá)成共識(shí)。如果沒有把存在關(guān)聯(lián)或依賴的交易數(shù)據(jù)放到一起進(jìn)行歸類、解耦，那么進(jìn)行并行處理無(wú)法進(jìn)行，比如無(wú)法驗(yàn)證通過(guò)等。

目前區(qū)塊鏈只能以串行方式處理區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)，無(wú)法發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)多核處理器的優(yōu)勢(shì)，造成資源浪費(fèi)，存在處理速度慢、等待時(shí)間長(zhǎng)、吞吐量低等不足。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的在不考慮硬件基礎(chǔ)設(shè)施的情況下，現(xiàn)有技術(shù)從以下兩方面進(jìn)行改進(jìn)：一方面是對(duì)區(qū)塊擴(kuò)容，另一方面是優(yōu)化區(qū)塊的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)以及改進(jìn)共識(shí)機(jī)制。這兩種改進(jìn)方式都有理論依據(jù)和實(shí)踐，但是依然存在不足的問題，本發(fā)明提供一種基于區(qū)塊鏈的數(shù)據(jù)持久化和并行處理方法及裝置，根據(jù)數(shù)據(jù)的特征，把存在關(guān)聯(lián)性和依賴關(guān)系的數(shù)據(jù)行分類、解耦，并配置處理機(jī)制，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)并行處理，提高數(shù)據(jù)處理速度，減少等待時(shí)間；把已解耦數(shù)據(jù)打包到主區(qū)塊和微區(qū)塊，并設(shè)置節(jié)點(diǎn)處理主區(qū)塊和微區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊并行處理，即實(shí)現(xiàn)交易數(shù)據(jù)的并行處理；由于微區(qū)塊內(nèi)部交易數(shù)據(jù)具有較強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性和依賴關(guān)系，與其他微區(qū)塊或主區(qū)塊不存在關(guān)聯(lián)性或極弱關(guān)聯(lián)性，因此節(jié)點(diǎn)可以直接把微區(qū)塊打包成主區(qū)塊，實(shí)現(xiàn)主區(qū)塊和微區(qū)塊并行處理，同時(shí)也能提高區(qū)塊的驗(yàn)證速度，本發(fā)明將區(qū)塊鏈系統(tǒng)對(duì)交易數(shù)據(jù)的處理模式從串行處理轉(zhuǎn)變?yōu)椴⑿刑幚恚浞掷糜?jì)算機(jī)資源，提高處理交易數(shù)據(jù)的速度，增加數(shù)據(jù)吞吐量，減少用戶等待時(shí)間。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：