[發(fā)明專利]一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法

在審

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• 申請日: 2022-12-29
• 公開（公告）號: CN115952195A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 原旭;黃笠煌;秦昌媛;鄒寅星
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: G06F16/2453
• 分類號: G06F16/2453;G06F16/2455;G06F16/27
• 代理公司: 大連星河彩舟專利代理事務(wù)所(普通合伙) 21263
• 代理人: 楊陽

本發(fā)明公開了一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法，通過引入緩存優(yōu)化的方法，利用緩存來減少溯源中的磁盤IO次數(shù)，提升溯源檢索的效率，同時(shí)設(shè)計(jì)了多級緩存結(jié)構(gòu)，解決了在全節(jié)點(diǎn)內(nèi)存資源有限情況下，緩存命中率不高的問題，即在提升緩存命中率的同時(shí)兼顧了內(nèi)存資源的消耗，降低了全節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)。一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法首先由網(wǎng)絡(luò)中節(jié)點(diǎn)向區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)發(fā)起溯源查詢請求，接著在全節(jié)點(diǎn)查詢緩存，最后對全節(jié)點(diǎn)進(jìn)行一致性校驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢。本發(fā)明提升了區(qū)塊鏈系統(tǒng)的溯源查詢效率、查詢可信性，具備一定的實(shí)用性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)查詢技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

隨著以太坊，WEB3.0等概念的興起，其底層核心區(qū)塊鏈技術(shù)得到了越來越多的關(guān)注。“區(qū)塊鏈”已走進(jìn)大眾視野，成為社會的關(guān)注焦點(diǎn)。區(qū)塊鏈技術(shù)是運(yùn)用加密算法、共識機(jī)制等技術(shù)實(shí)現(xiàn)的去中心化分布式存儲賬本，從本質(zhì)上來說，區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€(gè)分布式共享數(shù)據(jù)庫，存儲于其中的數(shù)據(jù)或信息，具有“不可偽造”“全程留痕”“可以追溯”“公開透明”“集體維護(hù)”等特征。區(qū)塊鏈以其去中心化、不可篡改、多方共享以及可信溯源等特性為解決數(shù)據(jù)可信存儲問題提供了新的可能。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的應(yīng)用，越來越多的互聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)會存儲在區(qū)塊鏈上，其中數(shù)據(jù)可信溯源也逐漸成為一個(gè)熱點(diǎn)話題。

在區(qū)塊鏈中，共識算法負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的寫入。現(xiàn)有技術(shù)中，在如何提升共識算法效率方面，目前已有很多研究取得了不錯(cuò)的成效，但在對區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的讀取性能，即查詢處理、溯源檢索方面的研究相對較少。數(shù)據(jù)溯源是區(qū)塊鏈確保數(shù)據(jù)可信、可追溯的重要特性，其在金融、供應(yīng)鏈、數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)等領(lǐng)域都具有不可忽視的應(yīng)用價(jià)值。在目前現(xiàn)有的區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)溯源查詢大都采用原始的檢索方式，即須從當(dāng)前區(qū)塊遍歷所有歷史區(qū)塊，或根據(jù)數(shù)據(jù)中PreHash字段向前遍歷出數(shù)據(jù)所有的歷史版本，以獲得完整的數(shù)據(jù)溯源鏈路。

區(qū)塊鏈系統(tǒng)原始的溯源查詢方式由于采用依次溯源的方法，帶來了大量的磁盤IO，大大限制了溯源查詢的效率，在如今數(shù)據(jù)溯源需求日益增加的場景下已顯得捉襟見肘。為提升區(qū)塊鏈系統(tǒng)的溯源效率、減少溯源查詢中的大量磁盤冗余IO，為溯源查詢引入緩存機(jī)制是一種有效的方法。然而區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)在網(wǎng)絡(luò)共識、數(shù)據(jù)存儲等方面已消耗了大量的計(jì)算和存儲資源，在計(jì)算存儲資源有限的情況下，為全節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)溯源緩存時(shí)存在緩存命中率不高、溯源查詢效率較低以及全節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)過大的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供了一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法，通過引入多級緩存的方法，利用緩存來減少溯源中的磁盤IO次數(shù)，同時(shí)設(shè)計(jì)了多級緩存結(jié)構(gòu)，來緩解現(xiàn)有緩存技術(shù)在溯源查詢過程中由于全節(jié)點(diǎn)內(nèi)存資源有限而導(dǎo)致的緩存命中率不高，磁盤IO次數(shù)沒有明顯降低的問題；本發(fā)明提出的一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法能夠在有限的存儲消耗下提升溯源查詢緩存命中率、減少溯源查詢過程中的磁盤IO次數(shù)，以提升數(shù)據(jù)可信溯源的效率，能夠?yàn)閷泶罅繀^(qū)塊鏈溯源應(yīng)用場景提供更優(yōu)的高效率查詢技術(shù)支撐。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)溯源查詢優(yōu)化方法，包括步驟如下：

步驟1，輸入目標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)識關(guān)鍵字key，由網(wǎng)絡(luò)中的節(jié)點(diǎn)向區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)發(fā)起溯源查詢請求，請求包含溯源目標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)識關(guān)鍵字key，全節(jié)點(diǎn)收到請求后，在當(dāng)前區(qū)塊鏈賬本中查詢出所述key對應(yīng)數(shù)據(jù)的最新版本哈希值LatestHash及最新數(shù)據(jù)LatestData，記為(LatestHash，LatestData)；

步驟2，在區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)的緩存中查詢步驟1中的key；

步驟2.1，若區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)的緩存中不存在所述key對應(yīng)的數(shù)據(jù)，則由(LatestHash，LatestData)在當(dāng)前區(qū)塊鏈賬本中依次向前遍歷出最新版本的完整溯源鏈(LatestHash，LatestData)→...(Hash_0,Data_0)并返回，最后將所述遍歷得到的完整溯源鏈添加到所述key對應(yīng)緩存中，結(jié)束對所述key的溯源查詢；