CN107230056B - 一种基于区块链合约的快速交易系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种基于区块链合约的快速交易系统，该系统包括：分布式验证单元：包括一个或多个服务节点和多个验证节点；合约接入服务器；合约节点：包括普通合约节点和快速交易合约节点；该系统实现方法如下：(1)快速交易的初始化；(2)合约层实现快速交易；(3)底层共识层实现快速交易历史的分布式确认，并写入区块链。本发明系统实现了对交易的快速支持，避免了区块关闭时间、区块大小以及分布式网络传递对交易执行的影响，维持了交易系统的拜占庭容错性，克服了现有区块链交易方式在交易传播、共识过程以及和合约执行过程中存在的延迟现象，可实现对交易细节的隐藏和加密，同时享有分布式区块链固有的优点。

Description

一种基于区块链合约的快速交易系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于合约的区块链合约的快速交易系统。
背景技术
现有基于区块链的分布式交易方式因区块链共识方式、区块链生成时间、区块的生成时间、区块的大小而受到很大的限制。基于区块链的交易速度一般都在秒级、甚至分钟级以上，此外，还存在如下缺陷：
1.交易请求在分布式系统中的传播过程存在延迟，从某个发起节点到信息传播至其他所有节点之间存在信息延迟；
2.共识过程存在时间延迟：数据的更新必须在共识完成后才能写入账本中，这种写入是间歇性的，每个验证周期更新一次，用户对数据更新的请求必须在更新周期之后才能得到响应并返回；
3.现有的基于智能合约不仅受到以上两点的影响，还受到合约执行延迟的影响。
一些现有的解决方案，如闪电网络、比特币网络采用通道的办法来加快对交易请求的处理，但上述方案的协议或者比较复杂，或者采用了非拜占庭容错的方式，限制了其更广泛的应用。
发明内容
针对现有技术中的问题，本发明提供一种基于区块链合约的快速交易系统，该系统实现了对交易的快速支持，避免了区块关闭时间、区块大小以及分布式网络传递对交易执行的影响，同时享有分布式区块链固有的优点。
为实现以上技术目的，本发明的技术方案是：
一种基于区块链合约的快速交易系统，该系统包括：
分布式验证单元：包括一个或多个服务节点和多个验证节点；
合约接入服务器：用于接收用户的快速交易初始化请求、快速交易执行请求和确认交易请求，同时在合约执行完毕后将结果返回给用户；
合约节点：包括普通合约节点和快速交易合约节点，位于本地或所述分布式验证单元远端；所述普通合约节点与所述验证节点之间通过预定义协议进行通讯，获取合约执行所需信息，合约执行完毕后，将结果返回至所述验证节点；所述快速交易合约节点执行快速交易请求并将执行结果返回至所述合约接入服务器；
所述系统实现方法如下：
(1)快速交易初始化：两个或多个需实现快速交易的用户达成一致并创建合约，发起快速交易初始化请求，所述合约接入服务器经所述服务节点将该请求发送至所述验证节点形成交易集，完成共识后，所述验证节点将该交易集发送所有合约节点，依据预定义协议在其中随机且确定性地选取一个快速交易合约节点；
(2)快速交易实现：用户发起快速交易执行请求，所述合约接入服务器经所述服务节点将该请求发送至所述快速交易合约节点，于该节点执行交易请求，直接返回快速交易结果至所述合约接入服务器，同时该合约节点记录交易状态，并保存自上一次确认后的所有快速交易历史；
(3)快速交易历史的分布式确认：系统或用户自定义周期性或非周期性发起确认交易请求，该请求与上述未确认的快速交易历史合并，产生一个自上次确认后到当前状态的变换交易；所述合约接入服务器经所述服务节点将该变换交易发送至所述验证节点，所述验证节点对该变换交易进行共识，再将其发送至所有合约节点进行合约执行，合约执行结果经所述验证节点验证并确认后写入区块链，同时该合约执行结果返回给客户。
作为优选，用户可通过所述合约接入服务器查询所述交易历史的记录。
作为优选，所述快速交易合约节点的交易执行方式通过非对称加密方式进行，使得交易执行处于保密状态，仅对用户和当前合约节点可见。
作为优选，当下一个所述快速交易合约节点被选取，原所述快速交易合约节点的交易历史被清空。
作为优选，所述快速交易合约节点的选取方式为分布式随机选择算法。
作为优选，所述确认交易请求发起前需经各方用户签名验证。
具体地，所述共识采用的机制包括但不限于：BFT，POW或POS。
具体地，所述合约接入服务器的功能通过用户端APP或多个服务器簇实现。
具体地，所述合约节点之间通过预定义的协议互相通讯。
与现有分布式交易方式和普通合约执行模式相比，本发明具备以下优点：
本发明以区块链和分布式系统为核心技术，通过设置支持快速交易的接入服务器以及快速交易合约节点的随机且确定性选取，将系统分为独立的合约层和底层共识层，快速交易对合约层发起调用，在合约层实现快速交易，其快速执行结果周期性或非周期性返回底层共识层进行验证确认并写入区块链，使得交易的执行不受区块关闭的时间和区块大小的影响，也不受分布式网络传递的影响，同时具备分布式区块链固有的优点，克服了现有区块链交易方式在交易传播、共识过程以及和合约执行过程中存在的延迟现象，以接近实时的方式实现对交易的快速支持，通过共识节点对历史交易记录进行确认，维持了交易系统的拜占庭容错性，可实现对交易细节的隐藏和加密，同时保持了分布式系统的数据的一致性和完整性。
附图说明
图1为正常合约执行模式的工作原理示意图。
图2为本发明基于区块链合约的快速交易系统的工作原理示意图(快速交易初始化阶段)。
图3为本发明基于区块链合约的快速交易系统的工作原理示意图(快速交易实现阶段)。
图4为本发明基于区块链合约的快速交易系统的工作原理示意图(快速交易历史的分布式确认阶段)。
具体实施方式
下面结合附图，详细说明本发明的具体实施例，但不对本发明的权利要求做任何限定。
如图1所示为正常合约执行流程：
(1)用户发起合约一个合约，并发起一个合约执行请求(一般为某种区块链上的交易tx)；
(2)合约接入服务器经服务节点将该tx发送至所有验证节点，验证节点对交易集进行共识；
(3)验证节点将上述交易集发送至合约节点进行合约执行；
(4)合约执行的结果经验证节点验证之后，与其他交易信息一起写入区块链；
(5)结果返回至应用户。
本实施例基于区块链合约的快速交易系统包括：
分布式验证单元：包括一个或多个服务节点和多个验证节点；
合约接入服务器：用于接收用户的快速交易初始化请求、快速交易执行请求和确认交易请求，同时在合约执行完毕后将结果返回给用户；
合约节点：包括普通合约节点和快速交易合约节点，位于本地或分布式验证单元远端；普通合约节点与验证节点之间通过预定义协议进行通讯，获取合约执行所需信息，合约执行完毕后，将结果返回至验证节点；快速交易合约节点执行快速交易请求并将执行结果返回至合约接入服务器；
如图2～图4，本实施例系统具体实现方法如下：
(1)快速交易初始化：两个或多个需实现快速交易的用户之间达成一致并创建一个合约，发起一个快速交易初始化请求tx，合约接入服务器经服务节点将该tx发送至验证节点形成交易集，验证节点对该交易集进行共识；完成共识后，验证节点将该交易集发送所有合约节点，依据预定义协议通过分布式随机算法在其中随机且确定性地选取一个快速交易合约节点；
(2)快速交易实现：用户发起快速交易执行请求，所述合约接入服务器经所述服务节点将该请求发送至快速交易合约节点，于该节点执行交易请求，直接返回快速交易结果至合约接入服务器，同时该和合约节点记录交易状态，并保存自上一次确认后的所有快速交易历史；该快速交易合约节点的交易执行方式可以通过非对称加密方式或者其他方式(例如对称加密方式)运行，使得合约/交易的执行是保密的，仅对用户和当前合约节点可见。用户可通过合约接入服务器查询交易的历史记录；
(3)快速交易历史的分布式确认：用户可在各方签名验证的情况下，对可未确认的交易主动周期(比如10分钟、1天、1周)或非周期性发起确认交易请求tx，也可以根据实现定义的合约定时对发起确认交易请求tx；发起的确认交易请求tx与上述未确认的交易历史合并，产生一个自上次确认后到当前状态的变换交易；合约接入服务器经服务节点将该变换交易发送至验证节点，验证节点对该变换交易进行共识，再将其发送至所有合约节点进行合约执行，合约执行结果经验证节点验证并确认，与其他交易信息(普通交易或普通合约执行信息)一起写入区块链，同时该合约执行结果返回给客户，通过共识节点对历史交易记录进行确认，从而实现交易确认的拜占庭容错。
当用户重复上述步骤，选取下一个快速交易合约节点后，原来的快速交易合约节点的交易历史将被清空，从而保证合约执行的保密性。
综上所述，本发明具有以下优点：
本实施例系统分为独立的合约层和底层共识层，快速交易对合约层发起调用，在合约层实现快速交易，其快速执行结果周期性或非周期性返回底层共识层进行验证确认并写入区块链，使得交易的执行不受区块关闭的时间和区块大小的影响，也不受分布式网络传递的影响，同时具备分布式区块链固有的优点，克服了现有区块链交易方式在交易传播、共识过程以及和合约执行过程中存在的延迟现象，以接近实时的方式实现对交易的快速支持，维持了交易系统的拜占庭容错性，可实现对交易细节的隐藏和加密，同时保持了分布式系统的数据的一致性和完整性。
可以理解的是，以上关于本发明的具体描述，仅用于说明本发明而并非受限于本发明实施例所描述的技术方案。本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于包括：
分布式验证单元：包括一个或多个服务节点和多个验证节点；
合约接入服务器：用于接收用户的快速交易初始化请求、快速交易执行请求和确认交易请求，同时在合约执行完毕后将结果返回给用户；
合约节点：包括普通合约节点和快速交易合约节点，位于本地或所述分布式验证单元远端；所述普通合约节点与所述验证节点之间通过预定义协议进行通讯，获取合约执行所需信息，合约执行完毕后，将结果返回至所述验证节点；所述快速交易合约节点执行快速交易请求并将执行结果返回至所述合约接入服务器；
所述系统实现方法如下：
(1)快速交易初始化：两个或多个需实现快速交易的用户达成一致并创建合约，发起快速交易初始化请求，所述合约接入服务器经所述服务节点将该请求发送至所述验证节点形成交易集，完成共识后，所述验证节点将该交易集发送至所有合约节点，依据预定义协议在其中随机且确定性地选取一个快速交易合约节点；
(2)快速交易实现：用户发起快速交易执行请求，所述合约接入服务器经所述服务节点将该请求发送至所述快速交易合约节点，于该节点执行交易请求，直接返回快速交易结果至所述合约接入服务器，同时该合约节点记录交易状态，并保存自上一次确认后的所有快速交易历史；
(3)快速交易历史的分布式确认：系统或用户自定义周期性或非周期性发起确认交易请求，该请求与上述未确认的快速交易历史合并，产生一个自上次确认后到当前状态的变换交易；所述合约接入服务器经所述服务节点将该变换交易发送至所述验证节点，所述验证节点对所述变换交易进行共识，再将其发送至所有合约节点进行合约执行，合约执行结果经所述验证节点验证并确认后写入区块链，同时该合约执行结果返回给客户。
2.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：用户通过所述合约接入服务器查询所述交易历史的记录。
3.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：所述快速交易合约节点的交易执行方式通过非对称加密方式进行，使得交易执行处于保密状态，仅对用户和当前合约节点可见。
4.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：当下一个所述快速交易合约节点被选取，原所述快速交易合约节点的交易历史被清空。
5.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：所述快速交易合约节点的选取方式为分布式随机选择算法。
6.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：所述确认交易请求发起前需经各方用户签名验证。
7.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：所述共识采用的机制包括但不限于：BFT，POW或POS。
8.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：所述合约接入服务器的功能通过用户端APP或多个服务器簇实现。
9.根据权利要求1所述的基于区块链合约的快速交易系统，其特征在于：所述合约节点之间通过预定义的协议互相通讯。
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