CN113836147A - 链标识生成方法及装置、链集群管理方法、系统、介质 - Google Patents

Abstract

链标识生成方法及装置、链集群管理方法、系统、介质，涉及区块链技术领域，区块链链集群系统，硬件上包括计算机可读存储介质和处理器，软件上包括至少2条区块链，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，处理器可执行该计算机程序，该计算机程序被执行时，可实现一种区块链链集群管理方法、区块链链标识生成方法，所述管理方法为所述链集群内的每条区块链具有一个在该链集群内具有唯一性的链标识，每个区块的哈希值与该区块所属区块链的链标识相结合形成该区块的寻址标识，可根据该寻址标识查询该区块。区块链链标识生成方法为每条区块链的链标识根据该条区块链内的区块生成。如此可解决区块哈希值碰撞的问题，可组建链集群解决多链协同问题。

Description

链标识生成方法及装置、链集群管理方法、系统、介质

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种链标识生成方法及装置、链集群管理方法、系统、介质。

背景技术

区块链具有数据可信、可追溯、不可篡改的技术特点，近年来区块链技术的应用越来越广泛，越来越多的单位建立自己的区块链存储信息，各条区块链之间相互独立不互通。如今各单位需要更多地协作，而各自的区块链之间不互通不利于各单位之间的协同工作。现有技术中，有通过建立大数据中心的做法来实现信息共享、交换，方便各单位之间协作，然而这种做法无法解决各单位之间数据互信的问题。

利用区块链可解决数据互信的问题，如能将多条区块链集中共同管理，则既可以方便各单位之间的系统工作，又能解决各单位之间数据互信的问题。然而管理多条区块链面临的最大问题是区块哈希值碰撞的问题。

现有技术中，将区块的哈希值作为该区块的寻址标识，查询某个区块的做法是根据该区块的哈希值来查询，对于单条区块链而言，其中的各个区块的哈希值是唯一的，也就是同一条区块链中不存在两个哈希值相同的区块，因此可将区块的哈希值作为该区块的寻址标识，根据哈希值来查询区块是切实可行的。然而，如管理多条区块链，包含不止一条区块链的情况下，不同的区块链上的区块的哈希值有可能相同，也就是说，可能出现哈希值碰撞的问题，此时再根据区块的哈希值来查询区块就可能出现查询出多个区块的情况，从而产生混乱，造成严重后果。

发明内容

有鉴于此，本发明提出区块链链标识生成方法及装置、计算机可读存储介质，其可应用于区块链链集群系统中，在管理多条区块链的情况下解决区块哈希值碰撞的问题。

本发明还提出区块链链集群管理方法、区块链链集群系统、计算机可读存储介质，其既方便各单位之间协作，又使各单位之间数据互信。

为实现上述目的，本发明提供以下技术方案。

区块链链标识生成方法，其应用于区块链链集群系统，所述链集群包括至少2条区块链，每条区块链具有在该链集群内具有唯一性的链标识，每条区块链的链标识根据该条区块链内的区块生成。

链集群内的每条区块链具有该链集群内具有唯一性的链标识，可以解决不同链之间区块的哈希值碰撞问题，从而能够构建区块链链集群管理各相关链，实现各条链之间的互通，方便各单位之间的协同工作，且基于区块链的特性，数据可信、可追溯、不可篡改，能够解决各单位之间数据互信的问题。而且利用各单位原有的区块链即可，无需另外建立数据中心来实现数据互通，成本更低。无需考虑各条区块链之间包括共识机制在内的各种区别，能够灵活地将各条区块链纳入链集群中管理。

本发明的区块链链标识生成方法，根据链内区块生成链标识，因此链集群内的各条区块链无需与外界通信即可确定自己的链标识，并可独立产生自身的区块的寻址标识。不需要由系统来分配或人为分配链标识，与区块链去中心化的思想一脉相承。

优选地，每条区块链的链标识根据该条区块链内的第二个区块生成。每条区块链的第一个区块（创世纪区块）的哈希值及数据有较大概率相同，不适合用来生成链标识。根据第二个区块来生成链标识，既可以使链标识具有唯一性，又能尽早生成链标识，尽早加入链集群。

其中，每条区块链的链标识根据该条区块链内的区块的哈希值计算生成。

其中，每条区块链的链标识的生成规则为：根据时间戳和该条区块链内的一个或多个区块的哈希值计算生成链标识。

计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时能够实现上述区块链链标识生成方法。

区块链链标识生成装置，包括计算机可读存储介质和处理器，所述计算机可读存储介质为上述计算机可读存储介质，处理器可执行其中存储的计算机程序。

区块链链集群管理方法，所述链集群包括至少2条区块链，所述链集群内的每条区块链具有一个在该链集群内具有唯一性的链标识，每个区块的哈希值与该区块所属区块链的链标识相结合形成该区块的寻址标识，可根据该寻址标识查询该区块，每条区块链的链标识根据上述区块链链标识生成方法生成。

查询区块链中的区块是通常是根据被查询区块的哈希值来查询的，不同区块链之间的区块，哈希值可能会相同，即哈希值碰撞，在构建链集群后，如果出现哈希值碰撞，则无法确定被查询的区块，会出现区块定位混乱，可能会造成严重后果，哈希值碰撞问题是多条链互通的最大技术障碍。本发明中，链集群内的每条区块链具有在该链集群内具有唯一性的链标识，可以解决不同链之间区块的哈希值碰撞问题，从而能够构建区块链链集群管理各相关链，实现各条链之间的互通，方便各单位之间的协同工作，且基于区块链的特性，数据可信、可追溯、不可篡改，能够解决各单位之间数据互信的问题。而且利用各单位原有的区块链即可，无需另外建立数据中心来实现数据互通，成本更低。无需考虑各条区块链之间包括共识机制在内的各种区别，能够灵活地将各条区块链纳入链集群中管理。

所述唯一性指同一链集群内不存在两个相同的链标识，每条区块链在加入链集群前先按该链集群的规则生成自身的链标识，如其链标识与该链集群内已有区块链的链标识相同，则不允许该区块链加入该链集群。

进一步地，根据被查询的区块的哈希值查询所述链集群内的区块时，若出现哈希值碰撞，则由查询方在出现哈希值碰撞的区块之间选择本次查询所需查询的区块，查询方选择后，将所述出现哈希值碰撞的至少一个区块的寻址信息由该区块的哈希值替换为所述寻址标识，以避免在下一次查询任一个在本次查询时出现哈希值碰撞的区块时再出现哈希值碰撞。如此可让以下两个问题能更小成本、更灵活地解决：

（1）区块链在链集群构建之前已创建，区块链加入链集群之前的区块的寻址信息是区块的哈希值，加入链集群后，还未将寻址信息替换为结合了链标识的寻址标识，查询该条区块链的区块时可能会出现哈希值碰撞的问题；

（2）链集群构建后，新上链的区块的寻址信息可以先不替换为结合了链标识的寻址标识，在查询该区块时可能会出现哈希值碰撞的问题。

区块链链集群系统，包括至少2条区块链，应用上述区块链链集群管理方法管理所述链集群系统。

计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时能够实现上述区块链链集群管理方法。

区块链链集群系统，包括计算机可读存储介质和处理器，所述计算机可读存储介质为上一段落所述计算机可读存储介质，处理器可执行其中存储的计算机程序。

具体实施方式

以下结合具体实施例对本发明创造作详细说明。

本实施例的区块链链集群系统，硬件上包括计算机可读存储介质和处理器，软件上包括至少2条区块链，链集群内的每条区块链均为该链集群内的子链，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，处理器可执行该计算机程序，该计算机程序被执行时，可实现一种区块链链集群管理方法，以下详细说明该区块链链集群管理方法。

所述至少2条区块链是所述链集群的主要组成部分，现有技术中，将区块的哈希值作为该区块的寻址标识，查询某个区块的做法是根据该区块的哈希值来查询，对于单条区块链而言，其中的各个区块的哈希值是唯一的，也就是同一条区块链中不存在两个哈希值相同的区块，因此可将区块的哈希值作为该区块的寻址标识，根据哈希值来查询区块是切实可行的。然而，本发明提出的链集群的概念，链集群中包含不止一条区块链，不同的区块链上的区块的哈希值有可能相同，也就是说，链集群内可能出现哈希值碰撞的问题，此时再根据区块的哈希值来查询区块就可能出现查询出多个区块的情况，从而产生混乱，造成严重后果。

本实施例中的区块链链集群管理方法，链集群内的每条区块链具有一个在该链集群内具有唯一性的链标识，每个区块的哈希值与该区块所属区块链的链标识相结合形成该区块的寻址标识，可根据该寻址标识查询该区块。所述唯一性指同一链集群内不存在两个相同的链标识，每条区块链在加入链集群前先按该链集群的规则生成自身的链标识，如其链标识与该链集群内已有区块链的链标识相同，则不允许该区块链加入该链集群。

与现有技术中将区块的哈希值作为该区块的寻址标识的做法不同，本发明是在哈希值的基础上增加链标识，区块的哈希值与该区块所属的区块链的链标识相结合形成该区块的寻址标识，由于同一个链集群内每条区块链的链标识是唯一的，因而同一个链集群内的区块的寻址标识也是唯一的，如此解决链集群内区块哈希值碰撞的问题，从而能够构建区块链链集群管理各相关链，实现各条链之间的互通，方便各单位之间的协同工作，且基于区块链的特性，数据可信、可追溯、不可篡改，能够解决各单位之间数据互信的问题。而且利用各单位原有的区块链即可，无需另外建立数据中心来实现数据互通，成本更低。无需考虑各条区块链之间包括共识机制在内的各种区别，能够灵活地将各条区块链纳入链集群中管理。

区块链链标识生成方法为：每条区块链的链标识根据该条区块链内的区块生成。如此，链集群内的各条区块链无需与外界通信即可确定自己的链标识，并可独立产生自身的区块的寻址标识。不需要由系统来分配链标识，与区块链去中心化的思想一脉相承。一个较优方案是，每条区块链的链标识根据该条区块链内的第二个区块生成。每条区块链的第一个区块（创世纪区块）的哈希值及数据有较大概率相同，不适合用来生成链标识。根据第二个区块来生成链标识，既可以使链标识具有唯一性，又能尽早生成链标识，尽早加入链集群。从第二个区块开始，区块记录数据，各条链的第二个区块的数据极大概率是不同的，也就是说，后加入链集群的区块链的链标识有极大概率不会与链集群内已有的区块链的链标识相同，从而确保链集群有足够大的容量，可包含足够多的区块链。

根据区块链内的区块来生成链标识的具体做法可以是，根据区块链内的区块的哈希值计算生成该条区块链的链标识。例如根据时间戳和该条区块链内的一个或多个区块的哈希值计算生成链标识。也可不结合时间戳来生成。

区块链3.0并没有考虑链集群系统的设计。而在实际应用场景中，常常需要多条链一起协同方能更好地满足实际业务的需要。“多链协同”问题的解决除了使用跨链机制之外，还需要从系统集群角度（组建链集群）来更加彻底地解决多链协同的问题。

组建链集群需要解决的问题有：（1）多链之间区块哈希值的碰撞问题；（2）共识互认问题；（3）账本同步与相互校验问题。

以下分别讨论上述3个问题的解决方案。

1、基于群论解决多链之间区块哈希值的碰撞问题。

每一个参与链集群的子链，视为一个可信群子集。可信群子集的运算规则是哈希算法。全体可信群子集构成一个可信群（哈希算法群）。账本服务是可信群在节点的运算。

假设有三个独立的区块链系统。分别是Z1，Z2，Z3。

则其区块或哈希值空间为相应的子群，如下：

H(Z)=｛Hash（Z1）,Hash（Z2）,Hash（Z3）｝ 公式1

得到如下内容：

H(Z1)=｛Hash（Z1）1,Hash（Z1）2,Hash（Z1）3...｝

H(Z2)=｛Hash（Z2）1,Hash（Z2）2,Hash（Z2）3…｝

H(Z3)=｛Hash（Z3）1,Hash（Z2）2,Hash（Z3）3…｝

作为集群系统需要确保H(Z1)、H(Z2)、H(Z3)的三者无交集。否则就会发生子链区块或哈希的丢失！即满足以下公式：

H(Z1)∩H(Z1)∩H(Z3)=∅ 公式2

实际上，H(Z1) 、H(Z2)、H(Z3)三者经常会有交叉。从而导致以下情况：

H(Z1) ∩H(Z1) ∩ H(Z3) ≠ ∅ 公式3

为了确保“公式2”成立，需要在每个子群前面加上一个唯一的标识Flag如下：

HF(Z1) = ｛Flag（Z1）+Hash（Z1）1, Flag（Z1）+Hash（Z1）2, Flag（Z1）+Hash（Z1）3...｝ 公式4

HF(Z2) = ｛Flag（Z2）+Hash（Z2）1, Flag（Z2）+Hash（Z2）2, Flag（Z2）+Hash（Z2）3...｝

HF(Z3) = ｛Flag（Z3）+Hash（Z3）1, Flag（Z3）+Hash（Z3）2, Flag（Z3）+Hash（Z3）3...｝。

从而得到如下公式：

HF(Z1) ∩HF(Z1) ∩ HF(Z3) = ∅ 公式5。

唯一性标识的生成规则如下：

Flag（Z）=f（子群空间标识） 公式6

f（子群空间标识）通过计算子链“第二区块哈希值+第二个区块数据”的哈希值得到长度为12位的子链标识，通过某种算法，输入第二区块哈希值、第二区块数据后可计算得出长度12位的子链标识。由于任意子链的首个区块为创世纪区块，所有子链的创世纪区块哈希值及数据相同，因此不将其列入f（子群空间标识）的计算因子。以下为算式：

f（子群空间标识）= Hash12(Hash(block2.Data2) + block2.Data2)) 公式7

Hash(block2.Data2)表示第二区块的哈希值，block2.Data2表示第二区块数据，Hash12表示得到12位子链标识的计算方法，输入第二区块哈希值、第二区块数据后可计算得出长度12位的子链标识。也可以结合时间戳来得出子链标识，则f（子群空间标识）=Hash12(Hash(block2.Data2)+block2.Data2+Time(时间戳：14位))。

每条子链的第二个区块哈希值在完成“f（子群空间标识）”计算之后，也同样加上“f（子群空间标识）”。以保持整条子链区块数据标准的统一。

如果存在多个第二区块哈希值相同的子链，则只允许前面的子链加入，拒绝后面的子链加入。即满足以下公式：

f（子群空间标识）∉｛已加入链集群子链｝ 公式8

小结：独立区块链系统能够成为链集群子链的条件如下：

（1）至少有两个区块。以满足生成f（子群空间标识）；

（2）生成的子群空间标识唯一。即满足公式6。

2、基于群论解决多链之间共识互认问题。

每一条子链系统都有独立的共识机制。链集群需要能够遵守每一条子链的共识机制。链集群采用多链多通道注册模式达到共识互认。

假设具有独立的三条子链：Z1，Z2，Z3。则其各自的通道集集合为：

Channel（Z1）、Channel（Z2）、Channel（Z3）。

则记账节点的通道注册为：

Peer Rigster Channel（Z集群） = { Consensus (Channel（Z1）), Consensus(Channel（Z2）), Consensus (Channel（Z3）)} 公式9

如此，每个记账节点，不仅能够收到所有子链账本，同时，还很好地遵从了各自子链的共识规则。

3、解决账本同步与相互校验问题。

按照账本节点所属子链的校验规则校验。在校验时，需要先去掉需校验账本的子链标识之后再进行校验。

即： Hash(Block) = Hash(链集群) – Flag（Z） 公式10。

基于链集群能够实现集群并行上链且无需重复哈希值检查。从而实现了无限TPS容量的可能性。

基于链集群，已经保证了每个子链空间的唯一性（Flag）。由于子链唯一性标识已经提前与时间戳相结合，因此就可以形成可索引，且支持集群并行上链且无需重复性检查的哈希值分配。

链集群的TPS数据的计算规则如下：

TPS(Z) = { TPS(Z1)，TPS(Z2)，TPS(Z3)} 公式11

基于链集群，可以实现可信数字空间的构建。也即实现可信群的建立。每个子链天生就是可信任的（原因是其本身就是独立的可信任区块链系统）。可将子链视为可信任数字空间子群。而全体子链所对应的数字空间子集集合就是可信群数字空间。

可用如下公式进行表达：

Trust(Z)={Trust(Z1),Trust(Z2),Trust(Z3)……} 公式12

其运算规则就是链集群的形成规则：“哈希值算法”与“共识互认”。

另外，可依托于子链，在区块数据结构中增加记载“可变化因素”的内容。则每一个区块就不仅仅是承载了“不可篡改与可追溯”的部分，而且也承载了根据规则可灵活变化的内容。如此，就可以描述更加复杂和抽象的关系：

Data(block) = Unchanged_data(block) + Change_data(block) 公式13

随着可信群空间的建立与区块新要素的增加，完全可以描述非常复杂的实体与关系。

另外，基于链集群的可信群也为全新可信空间的构造提供了可能。其不但可以表达可信图、可信森林、可信数字空间与可信物理空间。还可以进一步表达可信抽象空间。其为可信思维结构、可信大脑结构的描述同样提供了可能。

如此，就将区块链从“单链上链以确保哈希值无重复且不可篡改、可追溯性特性”提升为“集群并行上链且同样具备哈希值无重得利且不可篡改、可追溯特性”。从而获得了近乎无限TPS的能力。也即获得了近乎无的限区块链系统整体服务能力。

基于链集群的可信群对与全新空间的构造主要体现在以下几个方面：

1）可信群实体，可以表达参与主体、客体与中间体等一切要素。并且能够保持其身份确认与可追溯性；

2）可信群计算关系可以准确表达空间实体间的各种各样关系。空间的关系具有多样性与复杂性。普通数学工具无法适应这些关系的表达与推演；

3）可信群子群（或子集）可以准确地表达空间实体的类型划分、权属、组织等。可以轻松描述一个实体拥有多个实体、多个实体拥有一体实体多个实体与多个实体对应交叉等等复杂关系；

4）可信群跨实体关系，为空间的“联想、灵感、推理”等高智商行为提供了数学描述工具；

5）可信群演变关系，为空间的“出生、发展与消亡”等模拟自然生理现象，提供了可能。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明创造的技术方案，而非对本发明创造保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明创造作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明创造的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明创造技术方案的实质和范围。

Claims (11)

1.区块链链标识生成方法，其特征是，其应用于区块链链集群系统，所述链集群包括至少2条区块链，每条区块链具有在该链集群内具有唯一性的链标识，每条区块链的链标识根据该条区块链内的区块生成。

2.如权利要求1所述的区块链链标识生成方法，其特征是，每条区块链的链标识根据该条区块链内的第二个区块生成。

3.如权利要求1或2所述的区块链链标识生成方法，其特征是，每条区块链的链标识根据该条区块链内的区块的哈希值计算生成。

4.如权利要求3所述的区块链链标识生成方法，其特征是，每条区块链的链标识的生成规则为：根据时间戳和该条区块链内的一个或多个区块的哈希值计算生成链标识。

5.计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被执行时能够实现权利要求1-4任一项所述的区块链链标识生成方法。

6.区块链链标识生成装置，包括计算机可读存储介质和处理器，其特征是，所述计算机可读存储介质为权利要求5所述的计算机可读存储介质，处理器可执行其中存储的计算机程序。

7.区块链链集群管理方法，其特征是，所述链集群包括至少2条区块链，所述链集群内的每条区块链具有一个在该链集群内具有唯一性的链标识，每个区块的哈希值与该区块所属区块链的链标识相结合形成该区块的寻址标识，可根据该寻址标识查询该区块，每条区块链的链标识根据权利要求1-4任一项所述的区块链链标识生成方法生成。

8.如权利要求7所述的区块链链集群管理方法，其特征是，根据被查询的区块的哈希值查询所述链集群内的区块时，若出现哈希值碰撞，则由查询方在出现哈希值碰撞的区块之间选择本次查询所需查询的区块，查询方选择后，将所述出现哈希值碰撞的至少一个区块的寻址信息由该区块的哈希值替换为所述寻址标识，以避免在下一次查询任一个在本次查询时出现哈希值碰撞的区块时再出现哈希值碰撞。

9.区块链链集群系统，其特征是，包括至少2条区块链，应用权利要求7或8所述的区块链链集群管理方法管理所述链集群系统。

10.计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，其特征是，所述计算机程序被执行时能够实现权利要求7或8所述的区块链链集群管理方法。

11.区块链链集群系统，包括计算机可读存储介质和处理器，其特征是，所述计算机可读存储介质为权利要求10所述的计算机可读存储介质，处理器可执行其中存储的计算机程序。