CN108665272A - 区块链数据处理方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种区块链数据处理方法、装置、设备及存储介质。其中，该方法包括：采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点；采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点；基于所述当前区块生成节点执行区块处理操作。本发明实施例提供的技术方案，通过对基于权益证明机制确定的备选区块生成节点再次基于工作量证明机制来确定拥有区块生成权的区块生成节点，能够提高区块链系统的稳定性。

Description

区块链数据处理方法、装置、设备和存储介质

技术领域

本发明实施例涉及区块链数据处理技术领域，尤其涉及一种区块链数据处理方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链的分布式事物处理过程，一般是由一个区块生成节点进行事物处理生成区块，提供给其他节点(即区块记录节点)进行区块验证。区块生成节点的稳定性不仅影响区块生成节点的收益还可能影响整个区块链网络，因此如何合理地确定区块生成节点十分关键。

共识机制是区块链技术的重要组成部分，区块生成权是节点基于共识机制争取到的。例如，现在常见的是POW、POS、PBFT等共识机制。但是，随着区块链技术应用场景的增加，需求越来越复杂，对于共识机制的需求也逐渐增多。单一共识机制难以满足各种场景的需求。

发明内容

本发明实施例提供一种区块链数据处理方法、装置、设备和存储介质，可以提高区块链系统的整体性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种区块链数据处理方法，该方法包括：

采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点；

采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点；

基于所述当前区块生成节点执行区块处理操作。

第二方面，本发明实施例还提供了一种区块链数据处理装置，该装置包括：

第一选择模块，用于采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点；

第二选择模块，用于采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点；

处理模块，用于基于所述当前区块生成节点执行区块处理操作。

第三方面，本发明实施例还提供了一种设备，该设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现第一方面中任意所述的区块链数据处理方法。

第四方面，本发明实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面中任意所述的区块链数据处理方法。

本发明实施例提供的区块链数据处理方法、装置、设备及存储介质，通过对基于权益证明机制确定的备选区块生成节点再次基于工作量证明机制来确定拥有区块生成权的区块生成节点，能够提高区块链系统的稳定性。尤其是，备选区块生成节点通过工作量证明来争取区块生成权，而争取区块生成权是技术进步的动力，因而工作量证明可促使区块链系统升级技术形成良性循环。

附图说明

图1是本发明实施例一中提供的一种区块链数据处理方法的流程图；

图2是本发明实施例二中提供的一种区块链数据处理方法的流程图；

图3是本发明实施例三中提供的一种区块链数据处理装置的结构示意图；

图4是本发明实施例四中提供的一种设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

实施例一

图1为本发明实施例一提供的一种区块链数据处理方法的流程图。该方法应用于区块链系统中的节点，区块链可以是公有链、联盟链或私有链，区块链系统通常都会包括多个节点，节点基于共识机制会取得区块生成权成为区块生成节点。本发明实施例的方案可以适用于如何合理选择区块生成节点并执行区块处理操作的过程。该方法可以由本发明实施例提供的区块链数据处理装置来执行，该装置可采用软件和/或硬件的方式实现，并可集成于承载区块链系统节点的计算设备中。参见图1，该方法具体包括：

S110，采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点。

其中，权益证明机制可以是基于各节点的经济实力、硬件能力及稳定性等证明因素，从区块链系统包含的各节点中选择多个具有竞争区块生成权的备选区块生成节点。且采用权益证明机制的区块链更难以攻击，能够维护网络安全。

具体的，区块链系统中的各节点都有一张选票，在权益证明共识机制下，各节点依据其他节点硬件能力、稳定性和经济实力等综合考虑进行投票写入区块并发送给其他节点后，汇总选出多个备选区块生成节点。

S120，采用工作量证明机制从各备选区块生成节点中确定当前区块生成节点。

权益证明机制的一个特性是具有一个预先确定的处理周期，当采用权益证明机制筛选出N个备选区块生成节点时，也会确定各备选区块生成节点的区块生成顺序。例如，将一个处理周期平均分为N个时间段，并按照区块生成顺序将对应的时间段分配给各备选区块生成节点，在一个时间段内只能由一个固定的区块生成节点进行区块生成操作；如此循环每隔一个处理周期进行一次选择，将导致整个区块链系统的性能无法提升。另外，权益证明机制也可以依据区块的高度分配区块生成权。

为了避免区块生成节点或区块链系统固化，本实施例在采用权益证明机制选出多个备选区块生成节点后，在每次对逻辑处理请求进行处理时，再次采用工作量证明机制从备选区块生成节点中选择一个作为当前区块生成节点。

其中，工作量证明机制是基于各节点的算力、硬件能力及网络质量等证明因素来选择当前区块生成节点。例如，采用工作量证明机制的比特币形式的区块链系统，在工作量证明机制下，各个节点通过竞争挖矿的方式，将任一第一个完成挖矿的备选区块生成节点作为当前区块生成节点。

进一步的，为了保证各备选区块生成节点的公平性，可选的，采用工作量证明机制从备选区块生成节点中确定当前区块生成节点还可以包括：在权益证明机制的处理周期内，采用工作量证明机制轮换地从各备选区块生成节点中选择当前区块生成节点。其中，处理周期是指工作量证明机制所选择的N个备选区块生成节点的更新周期，例如权益证明机制可以3个半小时选一次备选区块生成节点。具体的，采用工作量证明机制选择当前区块生成节点时，在区块生成节点的工作状态都正常的情况下，优选一个处理周期内未做过区块生成节点的备选区块生成节点。

需要说明的是，基于的权益证明机制特性以及实际区块链运行过程中新节点的加入、节点经济实力和硬件能力等的更新，可在权益证明机制的一个处理周期或预设个数处理周期完成后重新选择备选区块生成节点。

S130，基于当前区块生成节点执行区块处理操作。

其中，区块处理操作是指创建新区快、验证区块是否正确以及删除区块等操作。例如，可以是：当区块链系统中的各节点采用工作量证明机制从各备选区块生成节点中选出当前区块生成节点后，当前区块生成节点依据接收到的上一区块生成节点发送的上一区块的哈希值及当前逻辑处理请求对应的事物数据打包形成新区块。

本发明实施例提供的区块链数据处理方法，通过对基于权益证明机制确定的备选区块生成节点再次基于工作量证明机制来确定拥有区块生成权的区块生成节点，能够提高区块链系统的稳定性。尤其是，备选区块生成节点通过工作量证明来争取区块生成权，而争取区块生成权是技术进步的动力，因而工作量证明可促使区块链系统升级技术形成良性循环。

实施例二

图2为本发明实施例二提供的一种区块链数据处理方法的流程图。该方法以本发明实施例一为基础，进一步对采用工作量证明机制从备选区块生成节点中确定当前区块生成节点进行解释说明。参见图2，该方法具体可以包括：

S210，采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点。

S220，获取当前逻辑处理请求对应的事物数据。

其中，逻辑处理请求可以为区块链系统中的一段时间内发生的交易请求或其他待处理的事务请求；事物数据是指区块链系统中的节点对逻辑请求进行诸如信息转换、格式调整、或代码运行等处理所得到的数据。

S230，依据预先确定的工作量证明函数和难度值，以及事物数据生成工作量证明问题。

其中，工作量证明问题是指用于证明每个区块生成节点运算能力及硬件性能的问题，如可通过是否能正确求解某一难题来证明。

工作量证明函数是工作量证明问题的计算方法；难度值决定了求解工作量证明问题所需的工作量，也决定了要经过多少次哈希运算才能产生一个合法有效的区块。可选的，工作量证明函数可以是SHA256(Secure Hash Algorithm，安全散列算法)算法或MD5算法等。其中，SHA256算法是输出值为256位的哈希算法，可进行唯一签名。

示例性的，在生成工作量证明问题时，除了可以单独使用某个算法如SHA256算法等，算法的处理次数可以是单次也可以是多次，如SHA256(SHA256(…))，还可以将不同算法混合使用如将SHA256算法与MD5算法混合使用SHA256(MD5(…))等。

示例性的，难度值的确定可以包括：获取当前区块之前预设个数的区块的产生时间；若区块的产生时间大于预设的第一时间阈值，则降低难度值；若区块的产生时间小于预设的第二时间阈值，则提升难度值，其中第一时间阈值大于第二时间阈值。

其中，预设个数是指预先设定的数值，可根据实际情况进行修正。区块的产生时间是指一个区块生成节点产生一个区块所用的时间，即区块生成节点从创建一个新区块并将此时的逻辑处理请求进行处理存储在该区块所用的时间。每个区块生成节点由于其工作效率、硬件能力及稳定性能等的不同，产生区块所用的时间也将不同。

第一时间阈值和第二时间阈值是指预先设定的数值，可根据实际情况进行修正，且第一时间阈值大于第二时间阈值。示例性的，第一时间阈值可以是一个区块生成节点生成一个区块所用时间的上限值；对应的，第二时间阈值可以是一个区块生成节点生成一个区块所用时间的下限值。如可以是：第一时间阈值为10分钟，第二时间阈值为3分钟。

示例性的，为了激发每个备选区块生成节点进行技术升级的动力，可选取当前区块之前最近的M个区块的产生时间中最大的产生时间与第一时间阈值和第二时间阈值进行比较。难度值的调整是在每个节点中独立自动发生的。具体的，若最大的产生时间大于预设的第一时间阈值，则说明产生一个区块所用的时间过长，可将当前难度值调小；若最大的产生时间小于预设的第二时间阈值，则说明产生一个区块所用的时间过短，可将当前难度值调大。

以Merkle Tree算法生成工作量证明问题为例进行说明。具体的，将当前逻辑处理请求对应的事物数据通过Merkle Tree算法生成Merkle Root Hash，把Merkle Root Hash及其他相关字段组装成区块头，将区块头的80字节数据作为工作量证明的输入，输入到工作量证明函数中即可得到工作量证明问题。如采用双重SHA256运算得到的工作量证明问题F＝SHA256(SHA256(nonce，Signs))，其中，nonce是随机数，Signs对应的是辑处理请求对应的事物数据的唯一签名，F为结果值，且F小于难度值，如0xFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF等。另外，也可以添加新的某些字段来计算工作量如F＝SHA256(SHA256(nonce，某些字段，Signs))。

本领域技术人员可以理解，用于生成工作量证明问题不限于是上述给出的MerkleTree算法方案，如可以是直接将逻辑处理请求对应的事物数据输入到工作量证明函数中得到工作量证明问题，即F＝SHA256(SHA256(nonce，Signs))，也可以是其它的能唯一确定逻辑处理请求对应的事物数据的方法均可。

S240，基于工作量证明问题从各备选区块生成节点中确定当前区块生成节点。

以F＝SHA256(SHA256(nonce，Signs))为例进行说明。各备选区块生成节点通过不断变更nonce的数值，进行双重SHA256计算，将结果值与当前网络的难度值做对比，如果小于难度值，则解题成功，工作量证明完成。将备选区块生成节点中第一个完成工作量证明的备选区块生成节点作为当前区块生成节点。示例性的，若存在两个或两个以上的备选区块生成节点同时解题成功，则可依据各节点历史所产生的各区块所用的时间及工作效率等综合评分来进行选择。

S250，基于当前区块生成节点执行区块处理操作。

本发明实施例提供的区块链数据处理方法，通过对基于权益证明机制确定的备选区块生成节点再次基于工作量证明机制来确定拥有区块生成权的区块生成节点，能够提高区块链系统的稳定性。尤其是，备选区块生成节点通过工作量证明来争取区块生成权，而争取区块生成权是技术进步的动力，因而工作量证明可促使区块链系统升级技术形成良性循环。

实施例三

图3为本发明实施例三提供的一种区块链数据处理装置的结构框图，该装置可执行本发明任意实施例所提供的区块链数据处理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。如图3所示，该装置可以包括：

第一选择模块310，用于采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点；

第二选择模块320，用于采用工作量证明机制从各备选区块生成节点中确定当前区块生成节点；

处理模块330，用于基于当前区块生成节点执行区块处理操作。

本发明实施例提供的区块链数据处理装置，通过对基于权益证明机制确定的备选区块生成节点再次基于工作量证明机制来确定拥有区块生成权的区块生成节点，能够提高区块链系统的稳定性。尤其是，备选区块生成节点通过工作量证明来争取区块生成权，而争取区块生成权是技术进步的动力，因而工作量证明可促使区块链系统升级技术形成良性循环。

示例性的，第二选择模块320具体用于：

获取当前逻辑处理请求对应的事物数据；依据预先确定的工作量证明函数和难度值，以及事物数据生成工作量证明问题；基于工作量证明问题从各备选区块生成节点中确定当前区块生成节点。

可选的，第二选择模块320具体还可以用于：

获取当前区块之前预设个数的区块的产生时间；若区块的产生时间大于预设的第一时间阈值，则降低难度值；若区块的产生时间小于预设的第二时间阈值，则提升难度值，其中第一时间阈值大于第二时间阈值。

需要说明的是，工作量证明函数可以是SHA256算法或MD5算法。

示例性的，第二选择模块320具体还可以用于：

在权益证明机制的处理周期内，采用工作量证明机制轮换地从各备选区块生成节点中选择当前区块生成节点。

实施例四

图4为本发明实施例四提供的一种设备的结构示意图。图4示出了适于用来实现本发明实施方式的示例性设备12的框图。图4显示的设备12仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。设备12典型的是承担区块链系统节点功能的计算设备。

如图4所示，该设备12以通用计算设备的形式表现，可以是区块链系统中的节点。该设备12的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器或者处理单元16，系统存储器28，连接不同系统组件(包括系统存储器28和处理单元16)的总线18。

总线18表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外围总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外围组件互连(PCI)总线。

设备12典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被设备12访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

系统存储器28可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)30和/或高速缓存存储器32。设备12可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统34可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图4未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图4中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如“软盘”)读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM,DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线18相连。系统存储器28可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块42的程序/实用工具40，可以存储在例如系统存储器28中，这样的程序模块42包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块42通常执行本发明所描述的实施例中的功能和/或方法。

设备12也可以与一个或多个外部设备14(例如键盘、指向设备、显示器24等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该设备交互的设备通信，和/或与使得该设备12能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口22进行。并且，设备12还可以通过网络适配器20与一个或者多个网络(例如局域网

(LAN)，广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图所示，网络适配器20通过总线18与设备12的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合设备12使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理单元16通过运行存储在系统存储器28中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的区块链数据处理方法。

实施例五

本发明实施例五还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时可实现上述实施例中任意的区块链数据处理方法。

本发明实施例的计算机存储介质，可以采用一个或多个计算机可读的介质的任意组合。计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于：电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子(非穷举的列表)包括：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦式可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储(CD-ROM)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本文件中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。

计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。

计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、RF等等，或者上述的任意合适的组合。

可以以一种或多种程序设计语言或其组合来编写用于执行本发明操作的计算机程序代码，所述程序设计语言包括面向对象的程序设计语言-诸如Java、Smalltalk、C++，还包括常规的过程式程序设计语言-诸如“C”语言或类似的程序设计语言。程序代码可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络包括局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。

上述实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

本领域普通技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，他们可以用计算机装置可执行的程序代码来实现，从而可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件的结合。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间的相同或相似的部分互相参见即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员而言，本发明可以有各种改动和变化。凡在本发明的精神和原理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)

1.一种区块链数据处理方法，其特征在于，包括：

采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点；

采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点；

基于所述当前区块生成节点执行区块处理操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点，包括：

获取当前逻辑处理请求对应的事物数据；

依据预先确定的工作量证明函数和难度值，以及所述事物数据生成工作量证明问题；

基于所述工作量证明问题从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点。

3.根据权利要求2所述的方法，所述难度值的确定，包括：

获取当前区块之前预设个数的区块的产生时间；

若所述区块的产生时间大于预设的第一时间阈值，则降低所述难度值；

若所述区块的产生时间小于预设的第二时间阈值，则提升所述难度值，其中所述第一时间阈值大于所述第二时间阈值。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述工作量证明函数是SHA256算法或MD5算法。

5.根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于，采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点，包括：

在所述权益证明机制的处理周期内，采用所述工作量证明机制轮换地从各所述备选区块生成节点中选择当前区块生成节点。

6.一种区块链数据处理装置，其特征在于，包括：

第一选择模块，用于采用权益证明机制从区块链系统包含的各节点中筛选出至少两个节点，作为备选区块生成节点；

第二选择模块，用于采用工作量证明机制从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点；

处理模块，用于基于所述当前区块生成节点执行区块处理操作。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述第二选择模块具体用于：

获取当前逻辑处理请求对应的事物数据；

依据预先确定的工作量证明函数和难度值，以及所述事物数据生成工作量证明问题；

基于所述工作量证明问题从各所述备选区块生成节点中确定当前区块生成节点。

8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二选择模块具体还用于：

获取当前区块之前预设个数的区块的产生时间；

若所述区块的产生时间大于预设的第一时间阈值，则降低所述难度值；

若所述区块的产生时间小于预设的第二时间阈值，则提升所述难度值，其中所述第一时间阈值大于所述第二时间阈值。

9.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储装置，用于存储一个或多个程序；

当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器实现如权利要求1-5中任一所述的区块链数据处理方法。

10.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-5中任一所述的区块链数据处理方法。