CN113655965A - 一种区块链网络的扩容方法、区块链网络系统及区块链网络运行方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于区块链数据存储技术领域，尤其为一种区块链网络的扩容方法、系统及区块链网络运行方法，通过将区块链网络按照不同的网段划分为活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能，当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容，由于上链的新数据存储在活动区，使得区块链网络中各节点的存储空间的有序、高效使用，避免区块链网络中存在得不到利用的存储空间，可大幅提升区块链网络的数据存储能力。
Description
技术领域
本发明属于区块链数据存储技术领域，具体涉及一种区块链网络的扩容方法、系统及区块链网络运行方法。
背景技术
区块链网络中的数据存储方式有别于传统数据库的数据存储方式，在传统的数据库中，比如mysql、MongoDB、sqlerver、oracle等数据库中，数据是可以删除、更新的，删除是指减少数据，更新是指更新现有的数据，无新增数据。而在区块链网络中，数据是没有删除的，即数据不会减少，更新数据的方式是新增一条新数据，原来的数据作为历史版本依然存在，这也是区块链能够溯源的根本。换句话说，区块链网络中的数据不会减少，随着时间的流逝，数据量将会越来越庞大，特别是在上链频率较高，数据量较大的区块链网络中，很容易达到硬件存储的瓶颈。
对此，业内人员一直在考虑采取各种方式解决区块链的存储问题，比如，公开号为CN110377228A的中国专利文献记载了一种区块链节点的自动扩容方法、装置、运维终端及存储介质，其通过评估磁盘剩余容量值，进而获得磁盘目标扩容容量并以此实现区块链节点的按需扩容，但是这种方式需要进行大量的计算工作，特别是在区块链网络比较庞大情况下，遍历区块链网络中各节点的剩余容量工作量很大。又如，公开号为CN110958324A的中国专利文献记载了一种区块链网络的数据处理方法，通过对数据进行分片存储提升存储能力，这种数据处理方法提升了数据存储的速度，但是不利于区块链网络有序存储数据。
发明内容
本发明旨在提供一种区块链网络的扩容方法、系统及区块链网络运行方法，解决现有技术中区块链网络的数据存储方式不够优化，存储扩容过程中，不能有效提升区块链网络的存储能力的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明的第一方面是：
提供一种区块链网络的扩容方法，包括：
将区块链网络划分为不同的分区，所述分区包括活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能；
当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容。
优选的，所述将区块链网络划分为不同的分区是按照不同的网段将区块链网络划分为不同的分区。
优选的，区块链网络中的每个节点上都部署sdk服务程序，使得每个节点上都能提供sdk服务，把所有节点的sdk服务程序组成一个网络，区块链管理系统通过sdk服务程序与区块链网络进行数据交互；
对于活动区的网络节点，sdk服务程序提供上链、查询、溯源和验真功能，对于静默区的网络节点，sdk服务程序提供查询、溯源和验真功能。
优选的，在sdk服务程序中设置节点信息，节点信息包括本节点所属网段及活动区网段，本节点所属网段是显示本节点在区块链网络中所属的网段，活动区网段是区块链网络中的活动区所属的网段。
优选的，每个节点的sdk服务程序通过gossip协议组网。
优选的，对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，历史越久远的静默区的网段号越小。
本发明的第二方面是：
设计一种区块链网络系统，该区块链网络系统包括活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能；
当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容。
优选的，在区块链网络中的每个节点上都部署sdk服务程序，使得每个节点上都能提供sdk服务，把所有节点的sdk服务程序组成一个网络，区块链管理系统通过sdk服务程序与区块链网络进行数据交互；对于活动区的网络节点，sdk服务程序提供上链、查询、溯源和验真功能，对于静默区的网络节点，sdk服务程序提供查询、溯源和验真功能。
优选的，按照不同的网段将区块链网络划分为不同的分区，在sdk服务程序中设置节点信息，节点信息包括本节点所属网段及活动区网段，本节点所属网段是显示本节点在区块链网络中所属的网段，活动区网段是区块链网络中的活动区所属的网段；
每个节点的sdk服务程序通过gossip协议组网；
对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，历史越久远的静默区的网段号越小。
本发明的第三方面是：
提供一种区块链网络的运行方法，采用本发明第二方面所述的区块链网络系统，按照不同的网段将区块链网络系统划分为静默区和活动区，对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，而历史越久远的静默区的网段号越小；
当区块链网络系统接收到查询请求时，按照网段号从大到小依次进行查询，直到查询到数据为止；当区块链网络系统在接收到溯源请求时，按照网段号从大到小依次进行溯源，对于无溯源结果的网段则跳过，最后组装溯源结果；当区块链网络系统接收到上链请求时，区块链网络系统转发到网段号最大的活动区。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、该区块链网络的扩容方法将区块链网络按照不同的网段划分为活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能，当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容，由于上链的新数据存储在活动区，使得区块链网络中各节点的存储空间的有序、高效使用，避免区块链网络中存在得不到利用的存储空间，这种扩容方式可大幅提升区块链网络的数据存储能力。
2、由于上链数据总是存储在活动区，使得数据的存储目标明确，很好的保护区块链网络中的数据，不会出现数据丢失的情况。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明区块链网络的扩容方法一实施例的原理图。
图2为本发明区块链网络系统一实施例的系统架构图。
具体实施方式
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。
实施例1：
一种区块链网络的扩容方法，请参阅图1。
如图1所示，该区块链网络的扩容方法包括：将区块链网络划分为不同的分区，分区包括活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能；当区块链网络初始建立，均为活动区，当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增节点为新加入到区块链网络的服务器，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容。
上链、查询、溯源和验真是区块链网络的几种功能，其中，上链这一功能是在区块链网络中存入新的数据，活动区达到存储瓶颈后不再具有上链的功能而修改为静默区，并另设节点作为新的活动区，如此能够对区块链网络有序扩容。
下面以采用区块链网络用于产品防伪的具体实例说明前述上链、查询、溯源和验真这几个功能：对于上链来说，比如，在产品生产环节，记录从原材料到产品的每个生产工艺环节以及后续的检验环节的信息，将该信息上传到区块链网络即为上链；对于查询来说，比如，在产品流转过程中，对产品记录出入库信息时，需要通过扫码等操作在区块链网络中查询获取产品的身份信息，然后方可将出入库信息叠加到产品的身份信息中重新上传；对于溯源来说，比如，在对上市的产品抽检时，通过扫码等操作在区块链网络中获取产品的生产、检验、包装、流转等每一个环节的信息；对于验真来说，比如，产品在包装环节对产品附加身份码并上传，身份码用于终端消费者购买后进行扫码鉴真，消费者购买产品后，通过扫码等操作对产品的身份码进行扫描识别，验证产品的真伪。
这里将区块链网络划分为不同的分区是按照不同的网段将区块链网络划分为不同的分区，并且对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，历史越久远的静默区的网段号越小，比如，如图1所示，图1所示的区块链网络中，网段号为1的分区为静默区1，网段号为2的分区为静默区2，网段号为3的分区为活动区，每一个分区中包含有至少一个节点，在图1中，静默区1中包括节点1、节点2、节点3这三个节点，静默区2中包括节点4、节点5、节点6这三个节点，活动区中包括节点7、节点8、节点9这三个节点，每一个节点代表一台服务器、个人电脑等具有存储、数据处理、通信等功能的硬件。
进一步的，区块链网络中的每个节点上都部署sdk服务程序，使得每个节点上都能提供sdk服务，把所有节点的sdk服务程序组成一个网络，每个节点的sdk服务程序通过gossip协议组网，组成的网络为附着在区块链网络硬件上交互系统，sdk服务程序为运行在每个节点的客户端程序，区块链管理系统通过sdk服务程序与区块链网络进行数据交互，而对于活动区的网络节点，sdk服务程序提供上链、查询、溯源和验真功能，对于静默区的网络节点，sdk服务程序提供查询、溯源和验真功能。
另外，在sdk服务程序中设置节点信息，节点信息包括本节点所属网段及活动区网段，本节点所属网段是显示本节点在区块链网络中所属的网段，活动区网段是区块链网络中的活动区所属的网段，通过显示本节点所属网段和活动区网段，能够防止在区块链网络的活动区未启动时，上链活动转发到静默区。
实施例2：
一种区块链网络系统，请参阅图2。
该区块链网络系统包括活动区和静默区，其中，活动区为最新的区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能；静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能；当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容。本实施例区块链网络系统构建过程中，在区块链网络中的每个节点上都部署sdk服务程序，使得每个节点上都能提供sdk服务，把所有节点的sdk服务程序组成一个网络，每个节点的sdk服务程序通过gossip协议组网，对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，历史越久远的静默区的网段号越小，区块链管理系统通过sdk服务程序与区块链网络进行数据交互；对于活动区的网络节点，sdk服务程序提供上链、查询、溯源和验真功能，对于静默区的网络节点，sdk服务程序提供查询、溯源和验真功能。
如图2所示，按照不同的网段将区块链网络划分为不同的分区，其中，网段号为1的分区为静默区1，网段号为2的分区为静默区2，网段号为m的分区为活动区，每一个分区中包含有至少一个节点，在图2中，静默区1中包括节点1、节点2、节点3这三个节点，静默区2中包括节点4、节点5、节点6这三个节点，活动区中包括节点n、节点n+1、节点n+2这三个节点，每一个节点代表一台服务器、个人电脑等具有存储、数据处理、通信等功能的硬件。
另外，在每个节点的sdk服务程序中设置节点信息，节点信息包括本节点所属网段及活动区网段，本节点所属网段是显示本节点在区块链网络中所属的网段，活动区网段是区块链网络中的活动区所属的网段，通过显示本节点所属网段和活动区网段，能够防止在区块链网络的活动区未启动时，上链活动转发到静默区。
实施例3：
一种区块链网络的运行方法，包括如下步骤：该区块链网络的运行方法采用实施例2中的区块链网络系统，其中，当区块链网络系统接收到查询请求时，按照网段号从大到小依次进行查询，直到查询到数据为止；当区块链网络系统在接收到溯源请求时，按照网段号从大到小依次进行溯源，对于无溯源结果的网段则跳过，最后组装溯源结果，这里的组装溯源结果是指将查询到的溯源信息按照时间等线索组成溯源信息以供查看；当区块链网络系统接收到上链请求时，区块链网络系统转发到网段号最大的活动区。
该区块链网络的运行方法使得区块链网络能够有序运行，区块链网络的查询、溯源、上链等功能运行效率高，并且上链数据总是存储在最新的活动区，使得区块链网络的数据存储得到优化，防止部分节点存储富余而没有得到充分使用。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解，在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种区块链网络的扩容方法，其特征在于，包括：
将区块链网络划分为不同的分区，所述分区包括活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能；
当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容。
2.根据权利要求1所述的区块链网络的扩容方法，其特征在于：所述将区块链网络划分为不同的分区是按照不同的网段将区块链网络划分为不同的分区。
3.根据权利要求2所述的区块链网络的扩容方法，其特征在于：
区块链网络中的每个节点上都部署sdk服务程序，使得每个节点上都能提供sdk服务，把所有节点的sdk服务程序组成一个网络，区块链管理系统通过sdk服务程序与区块链网络进行数据交互；
对于活动区的网络节点，sdk服务程序提供上链、查询、溯源和验真功能，对于静默区的网络节点，sdk服务程序提供查询、溯源和验真功能。
4.根据权利要求3所述的区块链网络的扩容方法，其特征在于：在sdk服务程序中设置节点信息，节点信息包括本节点所属网段及活动区网段，本节点所属网段是显示本节点在区块链网络中所属的网段，活动区网段是区块链网络中的活动区所属的网段。
5.根据权利要求3所述的区块链网络的扩容方法，其特征在于：每个节点的sdk服务程序通过gossip协议组网。
6.根据权利要求2所述的区块链网络的扩容方法，其特征在于：对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，历史越久远的静默区的网段号越小。
7.一种区块链网络系统，其特征在于，该区块链网络系统包括活动区和静默区，活动区为最新区块链网络，拥有上链、查询、溯源和验真的功能，静默区为静默区块链网络，静默区不能进行上链操作，只具有查询、溯源和验真的功能；
当活动区的硬件系统达到存储瓶颈时，将活动区修改为静默区，并新增节点部署区块链网络，新增的节点成为新的活动区，从而实现区块链网络的扩容。
8.根据权利要求7所属的区块链网络系统，其特征在于：
在区块链网络中的每个节点上都部署sdk服务程序，使得每个节点上都能提供sdk服务，把所有节点的sdk服务程序组成一个网络，区块链管理系统通过sdk服务程序与区块链网络进行数据交互；对于活动区的网络节点，sdk服务程序提供上链、查询、溯源和验真功能，对于静默区的网络节点，sdk服务程序提供查询、溯源和验真功能。
9.根据权利要求7所属的区块链网络系统，其特征在于：
按照不同的网段将区块链网络划分为不同的分区，在sdk服务程序中设置节点信息，节点信息包括本节点所属网段及活动区网段，本节点所属网段是显示本节点在区块链网络中所属的网段，活动区网段是区块链网络中的活动区所属的网段；
每个节点的sdk服务程序通过gossip协议组网；
对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，历史越久远的静默区的网段号越小。
10.一种区块链网络的运行方法，其特征在于：采用权利要求7所述的区块链网络系统，按照不同的网段将区块链网络系统划分为静默区和活动区，对于静默区和活动区的网段设置，活动区网段号最大，而历史越久远的静默区的网段号越小；
当区块链网络系统接收到查询请求时，按照网段号从大到小依次进行查询，直到查询到数据为止；当区块链网络系统在接收到溯源请求时，按照网段号从大到小依次进行溯源，对于无溯源结果的网段则跳过，最后组装溯源结果；当区块链网络系统接收到上链请求时，区块链网络系统转发到网段号最大的活动区。
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