[發明專利]一種基于無沖突事務合并的聯盟區塊鏈系統

有效

• 申請號: 202111477673.2
• 申請日: 2021-12-06
• 公開（公告）號: CN114157550B
• 公開（公告）日: 2023-01-31
• 發明（設計）人: 劉海旭;彭澤順;徐倩;張巖峰;李曉華;于戈
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: H04L41/044
• 分類號: H04L41/044;H04L41/0668;H04L41/0823;H04L67/1061;H04L67/1097;H04L67/1396;H04L67/30;G06Q40/04;H04L9/40
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 李珉

本發明提供一種基于無沖突事務合并的聯盟區塊鏈系統，涉及區塊鏈技術領域。該系統是由多個全節點和多個Epoch服務器組成的區塊鏈網絡；Epoch服務器只負責為全節點提供Epoch號服務，Epoch服務器之間通過共識來增加Epoch號，系統其他功能都由全節點完成；每個全節點都存儲完整的區塊鏈副本；該系統具體包括持久層、邏輯層、網絡層和應用層；持久層用于狀態數據存儲、無沖突事務數據存儲以及區塊數據存儲的持久層；邏輯層包括交易分割方法、事務確定性排序方法、無沖突事務處理方法以及系統運行所必須的功能模塊；網絡層包括P2P網絡配置、全節點間的數據傳輸以及心跳機制；應用層包括一個客戶端程序，并支持開發各種應用程序。

技術領域

本發明涉及區塊鏈技術領域，尤其涉及一種基于無沖突事務合并的聯盟區塊鏈系統。

背景技術

區塊鏈本質上是一個去中心化的分布式數據庫系統。隨著區塊鏈的不斷發展，出現了以太坊、HyperLdeger Fabric等許多區塊鏈系統，區塊鏈技術也從加密貨幣領域拓展到了金融、物流、版權等許多領域。

以太坊系統通過基于工作量證明機制的POW共識算法，選擇出塊節點，出塊節點將交易排序打包成區塊后將區塊廣播到其他的記賬節點，每個節點驗證區塊正確性后順序執行交易并將區塊加入到本地區塊鏈上。由于POW算法的限制和以太坊網絡中每個節點都順序執行一遍區塊內的交易，這導致以太坊系統性能很低。HyperLedger Fabric創新性地引入了一種新架構：客戶端發送交易給背書節點并發執行，背書節點將執行結果返回給客戶端；客戶端將包含執行結果的交易發給排序節點；排序節點對包含執行結果的一批交易排序并打包成新區塊，將新區塊廣播到到所有記賬節點；各記賬節點驗證區塊正確性后，驗證區塊內的交易是否沖突，若不沖突，使用執行結果更新數據庫，若沖突，則將這筆交易標記為無效，最后將區塊加入到本地區塊鏈上。由于Fabric系統更換了共識算法，并且在背書階段交易可以并發執行，Fabric系統的性能遠高于以太坊系統，但是目前區塊鏈系統的性能仍然很低。

并發執行模型是提升區塊鏈性能的一個重要研究方向。目前有許多區塊鏈系統都結合了并發執行模型。如HyperLedger Fabric區塊鏈、SlimChain區塊鏈等。但是并發執行模型也帶來了沖突事務被廢棄的問題，從而限制了系統的性能。如Fabric系統中沖突事務被標記為無效。事務沖突本質上是由于事務的順序問題，上一筆事務的執行結果，會影響下一筆事務的執行。像這種對順序敏感的事務必須按照順序更新數據庫，如果基于上一個區塊的狀態并發執行事務，在更新數據庫時，必然會導致只能成功提交沖突事務中排在最前面的那筆事務，其余的事務都被廢棄。

一些事務對于順序并不敏感，是可以通過合并規則來保證這些事務都能夠成功提交的，這種事務為無沖突事務。盡管很少一個應用程序內的事務全部都是無沖突的。但是許多應用程序內都存在一些無沖突事務，對于這些無沖突事務，使用基于沖突事務合并的區塊鏈來實現，性能可以提升幾倍甚至幾十倍、幾百倍。若不是無沖突事務，通過使用原來的廢棄沖突事務的方法，仍然能夠保持與基于現有區塊鏈系統實現時的同樣性能。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對上述現有技術的不足，提供一種基于無沖突事務合并的聯盟區塊鏈系統，解決區塊鏈網絡中存在的沖突事務。

為解決上述技術問題，本發明所采取的技術方案是：一種基于無沖突事務合并的聯盟區塊鏈系統，為包括多個全節點和多個Epoch服務器的區塊鏈網絡；Epoch服務器只負責為全節點提供Epoch號服務，Epoch服務器之間通過共識來增加Epoch號，系統其他功能都由全節點完成；每個全節點都存儲完整的區塊鏈副本；一個聯盟的組織內有一個或多個全節點，同時為了安全性，每個組織提供一臺機器去作為Epoch服務器參與Epoch共識。

優選地，所述一種基于無沖突事務合并的聯盟區塊鏈系統包括持久層、邏輯層、網絡層和應用層；