CN109711192A - 区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统，所述系统构建方法包括：各节点仅存储与其自身有关的交易信息，各节点将所述交易信息打包成各区块，所述各区块之间通过哈希连接，形成属于各节点自身的区块链。所述节点间交易方法包括以下步骤：S1、将交易信息存储至区块链的各节点中，交易信息仅与各节点的自身相关；S2、第一节点将所述交易信息发送给第二节点，第二节点收到交易信息后给所述第一节点相应的反馈。本发明提供的一种区块链节点的数据存储方法中的各节点仅存储与自己有关的交易信息，无需区块链网络中的各节点持有相同的数据拷贝，从而避免了存储空间的浪费。

Description

区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统。

背景技术

区块链(Block Chain)技术是基于去中心化的对等网络，将密码学原理与共识机制相结合，来保障分布式各节点的数据连贯和持续，实现信息即时验证、可追溯、难篡改等特性，从而创造了一套隐私、高效、安全的分布式信任体系。现有区块链基于节点对等设计，区块链网络的各个节点在地位上对等而且数据处理方式相同，在区块链网络运行时，各个节点所处理、存储的都是同一份数据拷贝，访问任意节点即可对区块链中的数据进行访问、验证等操作。同时，区块链网络中的节点故障之后，可以访问任意节点进行数据恢复。

现有技术中基于节点对等的设计，提升了区块链网络的可靠性。但节点对等的机制导致整个区块链网络在同一个时间点在做相同的事情，这极大的浪费了区块链网络的计算能力，导致采用对等设计的区块链系统性能难以极大的提升，并且随着节点数的增加，往往会带来性能的下降。同时，所有节点使用相同的数据拷贝，也导致了存储上的极大浪费。这些弊端导致了目前的区块链系统性能低下，并且性能具有较差的横向扩展型。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统。所述技术方案如下：

一方面本发明提供了一种区块链系统构建方法，包括：各节点仅存储与其自身有关的交易信息，各节点将所述交易信息打包成各区块，所述各区块之间通过哈希连接形成属于各节点自身区块链。

另一方面，基于上述一种区块链节系统构建方法，本发明还提供了一种区块链节点间的交易方法间的交易方法，包括以下步骤：

S1、将所述交易信息存储至区块链的各节点中，所述交易信息仅与各节点的自身相关；

S2、所述各节点包括作为交易发起方的第一节点以及作为交易接收方的第二节点；所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点，所述第二节点收到所述交易信息后给所述第一节点相应的反馈。

进一步地，所述步骤S2中所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点包括：

S21、所述第一节点打包所述交易信息并签名；

S22、所述第一节点查找所述第二节点；

S23、所述第一节点找到所述第二节点后，将已经签名的所述交易信息发送给所述第二节点；

S24、所述第二节点对所述签名进行对接验证，所述对接验证通过后将所述交易信息存入所述其自身所属的区块链。

进一步地，所述方法还包括：所述各节点定期地将所述其自身所属的区块链的区间信息进行共识,该步骤产生共识过的区间信息。

进一步地，所述各节点利用所述共识过的区间信息进行交易的存在性验证；所述各节点根据所述区块链所实施的具体场景，采取相应的验证法逻辑进行交易的合法性验证。

进一步地，所述为各节点定期地从所述其自身所属的区块链中,每隔一定区间取的一个区块,所述区间信息包括：所述区块的哈希值。

同时，基于前述的一种区块链节点间的交易方法，本发明提供一种区块链节点间的交易系统，包括：

存储模块，位于基础网络层，用于各节点存储与其自身有关的所述交易信息；

传输模块，位于基础网络层，用于所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点。

进一步地，所述传输模块包括：

传输网络，位于基础网络层，用于所述第一节点将所述交易信息发送至所述第二节点；

节点查找模块，位于基础网络层，用于所述第一节点查找所述第二节点；

所述系统还包括：

数字签名模块，位于基础网络层，用于所述第一节点对打包的所述交易信息进行签名，以及，所述第二节点通过所述签名进行验证。

进一步地，所述系统还包括：

共识模块，位于中间协议层，用于所述各节点定期地将所述共识过的区间信息共识至本地账本中。

进一步地，所述系统还包括：

验证模块，位于基础网络层，用于所述各节点利用所述共识过的区间信息进行交易的存在性验证和交易的合法性验证。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明提供的一种区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统中的各节点仅存储与自己有关的交易信息，无需区块链网络中的各节点持有相同的数据拷贝，从而避免了存储空间的浪费；

2、本发明提供的一种区块链节点间的交易方法间的交易方法中，交易仅在参与交易的双方的节点之间进行传输、协商，不需要整个区块链网络参与，从而提升了整个区块链网络的处理能力；

3、本发明提供的一种区块链节点间的交易方法间的交易方法中，由于交易信息无需占用整个区块链网络的资源，从而可以通过增加节点的方式，极大地提升整个区块链网络的处理能力，具有优秀的横向扩展性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的区块链节点间的交易方法流程图；

图2是本发明实施例提供的区块链节点间的数据传输方法流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

现有技术中区块链均是基于节点对等的设计，即区块链上的节点均存储相同的数据，此种做法虽然有易于数据恢复的优点，但是会导致各节点存储了许多与其自身无关的数据，从而加重了各节点的数据存储负担，拖慢了整个区块链网络的数据处理进程，影响了区块链系统的横向扩展。

本发明提供的一种区块链，其主要特征是区块链上的各节点仅保存与其自身有关的交易信息。本发明大大减少了区块链中各节点的数据存储量，与现有技术相比本发明提供的区块链数据处理效率更高，因此在区块链的横向扩展中，本发明提供的区块链给了技术人员很大的增加节点的空间，提高了区块链系统的横向扩展性能。本发明的具体技术方案如下：

一种区块链系统构建方法，包括：各节点仅存储与其自身有关的交易信息，所述各节点将所述交易信息打包成各区块，所述各区块之间通过哈希连接形成属于各节点自身的区块链。

现有技术中，由于各节点存储的交易信息相同，因此各节点维护的是同一条链。上述区块链中由于各节点均之存储与其自身有关的交易信息，因此各节点维护的链均不相同。

需要说明的是，本发明中所述交易应为广义上的理解，包括各节点件的数据传输、交换，而不仅仅指买卖双方的交易。本发明中所述交易信息应为节点在进行数据传输、交换时产生的记录数据。所述与其自身有关的交易,是指交易双方中有其中一方是该节点自身。

基于上述区块链节点的数据存储方法，本发明提供了一种区块链节点间的交易方法，包括以下步骤：

S1、将所述交易信息存储至区块链的各节点中，所述交易信息仅与各节点的自身相关；

S2、所述各节点包括作为交易发起方的第一节点以及作为交易接收方的第二节点；所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点，所述第二节点收到所述交易信息后给所述第一节点相应的反馈。

其中，步骤S2中的所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点包括：

S21、所述第一节点打包所述交易信息并签名；

S22、所述第一节点查找所述第二节点；

S23、所述第一节点找到所述第二节点后，将已经签名的所述交易信息发送给所述第二节点；

S24、所述第二节点对所述签名进行对接验证，所述对接验证通过后将所述交易信息存入其自身所属的区块链。

在区块链用于交易过程中时，区块链上的各节点中必然包括为交易发起方的第一节点以及作为交易接收方的第二节点，因此为了达成交易第一节点需要向第二节点传输交易信息。由于本发明提供的点对点的区块链中的各节点仅存储了与其自身有关的交易信息，因此第一节点很容易就能在其存储的数据中调出所述交易信息并传输给第二节点。在交易信息传输的过程中，第一节点需要预先将交易信息打包并签名，签名的主要目的是用于验证第二节点的身份，防止传输有误。这样，通过传输过程，参与交易过程的双方均持有与其自身有关的交易信息。上述交易信息传输过程，在现有技术的区块链中是通过在整个区块链网络中进行广播来完成的，这样区块链上的各节点就均存有了交易信息，增加了整个区块链网络的数据传输量，而通过本发明提供的交易方法，能有效减少区块链的数据存储量，增加区块链横向扩展的空间。

上述步骤S22中的节点查找采用Kademlia技术。Kademlia是一种基于异或运算的P2P信息系统，它制定了网络的结构及规范了节点间通讯和交换资讯的方式。Kademlia系统中节点利用分布式散列表(DHT)储存资料索引。

由于本发明提出的点对点的区块链中的各节点所维护的链各不相同，且一个交易的交易信息仅保存在参与交易的交易双方节点中，因此当涉及到到交易的验证等场景时，需要对交易进行举证。因此本发明实施例还包括如下步骤：

所述各节点定期地将其自身所属的链的区间信息使用现有的任意一种区块链进行共识,产生共识过的区间信息。上述步骤即为对交易的举证，步骤中各节点需要定期地从自己所属的区块链中，每隔一定区间取一个区块，并将区块哈希值等信息发送到整个区块链网络进行共识，此处的包括哈希值的区块信息即为区间信息。共识使得整个区块链网络中的所有节点，都保存有全部区间信息，以便在交易验证等场合使用。根据哈希碰撞的难度，一旦区间信息达成共识，那么依靠哈希构成的链状结构中的区块，则再也无法进行修改。由于区间信息的数量显著少于交易的数量，同时不发生交易的节点无需产生区间信息，使得区间信息的共识对性能的要求并不高，可以根据实际的实施场景选用相应的共识算法。因此本发明虽然也避免不了区块链中各节点所存储的信息的一致性要求，但是可以通过共识区间信息减少现有技术中区块链的各节点共识全部交易信息的存储数据量。

此外，由于本方法提出的采用点对点的区块链设计方法所设计的区块链系统中，交易仅保存在交易的双方节点之中，使得上述区块链系统中的交易无法简单地在任意节点进行验证，需要额外的验证机制来对交易进行验证。因此本方法还包括如下步骤：

所述各节点利用所述共识过的区间信息进行交易的存在性验证；所述各节点根据所述区块链所实施的具体场景，采取相应的验证法逻辑进行交易的合法性验证。

上述步骤中的验证包括交易的存在性验证和合法性验证，存在性验证可以使用共识中所建立的区间信息，以及交易所处的相应区间来加以验证。合法性验证需要根据区块链系统所实施的具体场景，来采取相应的验证法逻辑，本发明在此不做限制。

此外，本发明基于上述一种区块链节点间的交易方法间的交易方法建立了一种区块链节点间的交易系统。区块链一般包括：基础网络层、中间协议层和应用服务层。其中，基础网络层包含了存储数据和区块链中节点之间的传播机制，是节点之间沟通的基础；中间协议层包含了各节点的共识协议、智能合约、算法机制、激励机制等，是节点之间达成交易的前提；应用服务层则使区块链能够适用于各种特定的情形和领域中，有的包括可编程的货币交易，有的包括可编程的金融交易，有的包括可编程的供应链管理等等。

本发明公开的一种区块链节点间的交易系统，基于现有区块链层次架构，主要包括：

存储模块，位于基础网络层，主要用于执行上述方法中的S1，用于各节点存储与其自身有关的所述交易信息。

传输模块，位于基础网络层，主要用于执行上述方法中的S2，用于所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点。传输模块又包括：节点查找模块，主要用于执行上述方法中的S22，位于基础网络层，用于所述第一节点查找所述第二节点；传输网络，位于基础网络层，主要用于执行上述方法中的S23，用于所述第一节点将所述交易信息发送至所述第二节点。

数字签名模块，位于基础网络层，主要用于执行上述方法中的S24，用于所述第一节点对打包的所述交易信息进行签名，以及，所述第二节点通过所述签名进行验证。

共识模块，位于中间协议层，主要用于执行上述方法中的共识步骤，用于所述各节点定期地将所述共识过的区间信息共识至本地账本中。

验证模块，位于基础网络层，主要用于执行上述方法中的交易验证的步骤，用于所述各节点利用所述区间信息进行交易的存在性验证和交易的合法性验证。

基于本发明实施例提供的一种区块链节点间的交易系统，各节点均能保持良好的运行和交易信息的沟通，提高了区块链的横向扩展性能。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

1、本发明提供的一种区块链系统构建方法、节点间交易方法及系统中的各节点仅存储与自己有关的交易信息，无需区块链网络中的各节点持有相同的数据拷贝，从而避免了存储空间的浪费；

2、本发明提供的一种区块链节点间的交易方法中，交易仅在参与交易的双方的节点之间进行传输、协商，不需要整个区块链网络参与，从而提升了整个区块链网络的处理能力；

3、本发明提供的一种区块链节点间的交易方法中，由于交易信息无需占用整个区块链网络的资源，从而可以通过增加节点的方式，极大地提升整个区块链网络的处理能力，具有优秀的横向扩展性。

上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明的可选实施例，在此不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种区块链系统构建方法，其特征在于，包括：各节点仅存储与其自身有关的交易信息，所述各节点将所述交易信息打包成各区块，所述各区块之间通过哈希连接形成属于各节点自身的区块链。

2.基于权利要求1所述的一种区块链系统构建方法的区块链节点间的交易方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、将所述交易信息存储至区块链的各节点中，所述交易信息仅与各节点的自身相关；

S2、所述各节点包括作为交易发起方的第一节点以及作为交易接收方的第二节点；所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点，所述第二节点收到所述交易信息后给所述第一节点相应的反馈。

3.如权利要求2所述的一种区块链节点间的交易方法，其特征在于，所述步骤S2中所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点包括：

S21、所述第一节点打包所述交易信息并签名；

S22、所述第一节点查找所述第二节点；

S23、所述第一节点找到所述第二节点后，将已经签名的所述交易信息发送给所述第二节点；

S24、所述第二节点对所述签名进行对接验证，所述对接验证通过后将所述交易信息存入所述其自身所属的区块链。

4.如权利要求2或3所述的一种区块链节点间的交易方法，其特征在于，所述方法还包括：所述各节点定期地将所述其自身所属的区块链的区间信息进行共识,产生共识过的区间信息。

5.如权利要求4所述的一种区块链节点间的交易方法，其特征在于，所述方法还包括：所述各节点利用所述共识过的区间信息进行交易的存在性验证；所述各节点根据所述区块链所实施的具体场景，采取相应的验证法逻辑进行交易的合法性验证。

6.如权利要求4所述的一种区块链节点间的交易方法，其特征在于，所述所述各节点定期地从所述其自身所属的区块链中,每隔一定区间取一个区块,所述区间信息包括：所述区块的哈希值。

7.基于权利要求2～6中任意一项所述方法建立的一种区块链节点间的交易系统，其特征在于，包括：

存储模块，位于基础网络层，用于各节点存储与其自身有关的所述交易信息；

传输模块，位于基础网络层，用于所述第一节点将所述交易信息发送给所述第二节点。

8.如权利要求7所述的一种区块链节点间的交易系统，其特征在于，所述传输模块包括：

传输网络，位于基础网络层，用于所述第一节点将所述交易信息发送至所述第二节点；

节点查找模块，位于基础网络层，用于所述第一节点查找所述第二节点；

所述系统还包括：

数字签名模块，位于基础网络层，用于所述第一节点对打包的所述交易信息进行签名，以及，所述第二节点通过所述签名进行验证。

9.如权利要求7或8所述的一种区块链节点间的交易系统，其特征在于，所述系统还包括：

共识模块，位于中间协议层，用于所述各节点定期地将所述共识过的区间信息共识至本地账本中。

10.如权利要求9所述的一种区块链节点间的交易系统，其特征在于，所述系统还包括：

验证模块，位于基础网络层，用于所述各节点利用所述共识过的区间信息进行交易的存在性验证和交易的合法性验证。