CN108810112A - 一种市场监管区块链系统的节点同步方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种市场监管区块链系统的节点同步方法及装置，在市场监管区块链系统的多个区块链节点之间进行加密队列同步的方法，从而为市场监管区块链系统提供了多节点加密队列的同步的功能，加入了队列同步的方法，保证了整个市场监管区块链系统的所有节点中数据的一致性，这个特性是主流的市场监管区块链系统所不具备的，可以有效的提升市场监管区块链系统整体的健壮性，在市场监管区块链系统中某一个，甚至几个节点的区块系统崩溃损坏的时候，也能最大限度的保证文件数据的完整性，并且不影响市场监管区块链系统的数据对高频应用的响应，当非法入侵者获得任何一个副本，无法根据找到合约内容的存储空间进行篡改。

Description

一种市场监管区块链系统的节点同步方法及装置

技术领域

本公开涉及区块链技术领域，具体涉及一种市场监管区块链系统的节点同步方法及装置。

背景技术

区块链技术采用“去中心化”的技术设计，避免了传统中心化经济系统结构中的诸多问题，但去中心化也意味着主体不明确，市场监管难以对主体进行有效控制。由于区块链的消息同步、易接入、共享账本等特性，能够允许监管机构作为一个节点接入网络，获得最全、最及时的监管数据，避免了传统监管方式中数据造假的问题。因此，监管部门对区块链应用的监管，很有可能不是采用传统的行政命令方式，而是让监管机构本身也参与到系统当中。正确地应用区块链技术，可以增强监管部门的监管力量。尤其是使用智能合约等进行合规性审查，能够依托区块链自身的公开透明和自动化运行，有效降低审计的成本，显著缩小监管的需求和范围。区块链系统是一种虚拟的网络系统，由多个区块链的节点组成，每个节点（Nodes)对应于一台运行区块链程序的电脑，区块(Block）是区块链账本（数据库）的一个单元。通过将多个实体的区块链账本中的区块聚合在一起，构成的一个区块链系统，对这个区块链系统的读写，将会根据共享机制映射同步到各个节点的区块链账本（数据库）中。随着市场信息的日益增加，市场监管区块链系统的主要问题在于数据更新写入的性能比较低下，区块链系统的记账系统随着数据量的日益增加必然导致账本越来越大，目前账本动辄几十上百个G，这是个严重问题。当前区块链技术存在明显性能限制的落地障碍问题。数据的写入并没有进行冗余来对数据进行保护，由于各节点去中心化所以节点之间缺乏联系，造成每个应用程序都有对应的文件，有可能同样的数据在市场监管区块链系统的多个区块链节点之中重复存储。

市场监管区块链系统数据的同步有两种模式。一类是数据就同步存放在块中，另一类是将数据压缩形成数字串列进行同步，也就是降维哈希过程。对于前者容易实现，但一致性问题突出。后者只同步数字串列，通过减少同步量解决一致性问题，但哈希过程的降维成为关键。一致性问题是分布式存储系统一个比较难解决的问题，通常这一个环节起容灾备份功能，同步操作大多放在“闲时”，是一种后台操作。区块链采用“前置”的同步操作，当一个块生成，块链的更新需要所有副本完成内容一致的复制。如果内容存储在块内，那么更新的数据量为更新的内容乘以副本的数量，再加上副本间的传输距离和带宽，整个操作是耗时的，整体的效率体现在系统中最长的同步时间，因此采用这种方式，将影响对高频应用的响应，例如诸多的针对企业的市场监管的场景中，区块链服务的任何企业监管数据(例如视频录像、监控记录、文件、图片等监管信息和企业基本信息)最终不需要存放在区块链上，更新的内容只是对应的数列。这种方式哈希过程不是地址映射(地址是企业监管数据的存储地址，例如指文件的存放地址)，如果区块链当中保存的是地址信息，一是违背了内容共识的机制，二是大大降低了系统的安全性，一旦非法入侵者获得任何一个副本，就可以找到合约内容的存储空间进行篡改。

发明内容

为解决上述问题，本公开提供一种市场监管区块链系统的节点同步方法及装置，在市场监管区块链系统的多个区块链节点之间进行加密队列同步的方法，从而为市场监管区块链系统提供了多节点加密队列的同步的功能。

为了实现上述目的，根据本公开的一方面，提供一种市场监管区块链系统的节点同步方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1，当市场监管区块链系统中的一个节点发生监管信息数据写入，发生数据写入的节点为同步源节点；

步骤2，将监管信息数据写入到同步源节点的数据同步队列；

步骤3，锁定待同步的监管信息数据；

步骤4，将待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址进行CRC计算得到同步标识；

步骤5，将同步源节点编号、同步标识和偏移地址转换成字符串并依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据；

步骤6，将同步加密数据传输并写入到区块链系统中所有节点的加密地址同步队列中；

步骤7，将各节点中的加密地址同步队列的同步加密数据进行解密并将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址；

步骤8，各节点中按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址从同步源节点的数据同步队列中读取待同步的监管信息数据写入各自区块；

步骤9，解除锁定待同步的监管信息数据并将数据写入到同步源节点的区块。

进一步地，在步骤1中，所述市场监管区块链系统包括多个节点，所述节点包括区块、数据同步队列、加密地址同步队列，所述区块至少用于监管信息数据存储，所述数据同步队列用于按照写入的顺序处理写入的至少一项监管信息数据，所述加密地址同步队列用于按照写入的顺序处理写入的至少一项同步加密数据，所述同步源节点在同一个时间能够有多个。

进一步地，在步骤3中，所述锁定待同步的监管信息数据，锁定后为只读状态，锁定状态的待同步的监管信息数据能够读取，不能移动、修改、和写入区块。

进一步地，在步骤4中，所述待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址为此项监管信息数据在数据同步队列中的位置地址，所述CRC计算为根据CRC32算法计算得到一个32bit的数据。

进一步地，在步骤5中，所述依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据的连接顺序为节点编号转换成的字符串、同步标识转换成的字符串、偏移地址转换成的字符串，所述加密的加密方式为SHA256算法加密。

进一步地，在步骤7中，所述进行解密的方法为SHA256算法解密，所述将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址的方法为，按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址的长度依次进行字符串分割并转换为同步源节点编号、同步标识、偏移地址。

本发明还提供了一种市场监管区块链系统的节点同步装置，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

写入监测单元，用于监测当市场监管区块链系统中的一个节点发生监管信息数据写入，发生数据写入的节点为同步源节点；

同步队列单元，用于将监管信息数据写入到同步源节点的数据同步队列；

同步锁定单元，用于锁定待同步的监管信息数据；

同步标识单元，用于将待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址进行CRC计算得到同步标识；

同步加密单元，用于将同步源节点编号、同步标识和偏移地址转换成字符串并依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据；

加密数据传输单元，用于将同步加密数据传输并写入到区块链系统中所有节点的加密地址同步队列中；

数据解密单元，用于将各节点中的加密地址同步队列的同步加密数据进行解密并将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址；

同步写入单元，用于在各节点中按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址从同步源节点的数据同步队列中读取待同步的监管信息数据写入各自区块；

同步结束单元，用于解除锁定待同步的监管信息数据并将数据写入到同步源节点的区块。

本公开的有益效果为：本发明提供一种市场监管区块链系统的节点同步方法及装置，加入了队列同步的方法，保证了整个市场监管区块链系统的所有节点中数据的一致性，这个特性是主流的市场监管区块链系统所不具备的，可以有效的提升市场监管区块链系统整体的健壮性，在市场监管区块链系统中某一个，甚至几个节点的区块系统崩溃损坏的时候，也能最大限度的保证文件数据的完整性，并且不影响市场监管区块链系统的数据对高频应用的响应，当非法入侵者获得任何一个副本，无法根据找到合约内容的存储空间进行篡改。

附图说明

通过对结合附图所示出的实施方式进行详细说明，本公开的上述以及其他特征将更加明显，本公开附图中相同的参考标号表示相同或相似的元素，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，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，在附图中：

图1所示为一种市场监管区块链系统的节点同步方法的流程图；

图2所示为一种市场监管区块链系统的节点同步装置图。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本公开的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本公开的目的、方案和效果。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

如图1所示为根据本公开的一种市场监管区块链系统的节点同步方法的流程图，下面结合图1来阐述根据本公开的实施方式的一种市场监管区块链系统的节点同步方法。

本公开提出一种市场监管区块链系统的节点同步方法，具体包括以下步骤：

步骤1，当市场监管区块链系统中的一个节点发生监管信息数据写入，发生数据写入的节点为同步源节点；

步骤2，将监管信息数据写入到同步源节点的数据同步队列；

步骤3，锁定待同步的监管信息数据；

步骤4，将待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址进行CRC计算得到同步标识；

步骤5，将同步源节点编号、同步标识和偏移地址转换成字符串并依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据；

步骤6，将同步加密数据传输并写入到区块链系统中所有节点的加密地址同步队列中；

步骤7，将各节点中的加密地址同步队列的同步加密数据进行解密并将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址；

步骤8，各节点中按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址从同步源节点的数据同步队列中读取待同步的监管信息数据写入各自区块；

步骤9，解除锁定待同步的监管信息数据并将数据写入到同步源节点的区块。

进一步地，在步骤1中，所述市场监管区块链系统包括多个节点，所述节点包括区块、数据同步队列、加密地址同步队列，所述区块至少用于监管信息数据存储，所述数据同步队列用于按照写入的顺序处理写入的至少一项监管信息数据，所述加密地址同步队列用于按照写入的顺序处理写入的至少一项同步加密数据，所述同步源节点在同一个时间能够有多个。

进一步地，在步骤3中，所述锁定待同步的监管信息数据，锁定后为只读状态，锁定状态的待同步的监管信息数据能够读取，不能移动、修改、和写入区块。

进一步地，在步骤4中，所述待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址为此项监管信息数据在数据同步队列中的位置地址，所述CRC计算为根据CRC32算法计算得到一个32bit的数据。

CRC32算法实施例为：

设信息字段为K位，校验字段为R位，则码字长度为N(N=K+R)。设双方事先约定了一个R次多项式g(x)，则CRC码：

V(x)=A(x)g(x)=xRm(x)+r(x)；

其中:m(x)为K次信息多项式， r(x)为R-1次校验多项式。

这里r(x)对应的代码即为冗余码，加在原信息字段后即形成CRC码。

r(x)的计算方法为：在K位信息字段的后面添加R个0，再除以g(x)对应的代码序列，得到的余数即为r(x)对应的代码(应为R－1位；若不足，而在高位补0)。

CRC32计算示例：

设需要发送的信息为M = 1010001101，产生多项式对应的代码为P = 110101，R＝5。在M后加5个0，然后对P做模2除法运算，得余数r(x)对应的代码：01110。故实际需要发送的CRC32数据是101000110101110。

进一步地，在步骤5中，所述依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据的连接顺序为节点编号转换成的字符串、同步标识转换成的字符串、偏移地址转换成的字符串，所述加密的加密方式为SHA256算法加密。

/** SHA-256加密算法部分代码如下： */

static SHAStatusCode SHA224_256ResultN(SHA256Context *context,uint8_tMessage_Digest[ ], int HashSize)

{

int i;

if (!context) return shaNull;

if (!Message_Digest) return shaNull;

if (context->Corrupted) return context->Corrupted;

if (!context->Computed)

SHA224_256Finalize(context, 0x80);

for (i = 0; i < HashSize; ++i)

Message_Digest[i] = (uint8_t)(context->Intermediate_Hash[i>>2] >> 8 *( 3 - ( i & 0x03 ) ));

return shaSuccess;

}。

进一步地，在步骤7中，所述进行解密的方法为SHA256算法解密，所述将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址的方法为，按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址的长度依次进行字符串分割并转换为同步源节点编号、同步标识、偏移地址。

本公开的实施例提供的一种市场监管区块链系统的节点同步装置，如图2所示为本公开的一种市场监管区块链系统的节点同步装置图，该实施例的一种市场监管区块链系统的节点同步装置包括：处理器、存储器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述一种市场监管区块链系统的节点同步装置实施例中的步骤。

所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

写入监测单元，用于监测当市场监管区块链系统中的一个节点发生监管信息数据写入，发生数据写入的节点为同步源节点；

同步队列单元，用于将监管信息数据写入到同步源节点的数据同步队列；

同步锁定单元，用于锁定待同步的监管信息数据；

同步标识单元，用于将待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址进行CRC计算得到同步标识；

同步加密单元，用于将同步源节点编号、同步标识和偏移地址转换成字符串并依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据；

加密数据传输单元，用于将同步加密数据传输并写入到区块链系统中所有节点的加密地址同步队列中；

数据解密单元，用于将各节点中的加密地址同步队列的同步加密数据进行解密并将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址；

同步写入单元，用于在各节点中按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址从同步源节点的数据同步队列中读取待同步的监管信息数据写入各自区块；

同步结束单元，用于解除锁定待同步的监管信息数据并将数据写入到同步源节点的区块。

所述一种市场监管区块链系统的节点同步装置可以运行于桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备中。所述一种市场监管区块链系统的节点同步装置，可运行的装置可包括，但不仅限于，处理器、存储器。本领域技术人员可以理解，所述例子仅仅是一种市场监管区块链系统的节点同步装置的示例，并不构成对一种市场监管区块链系统的节点同步装置的限定，可以包括比例子更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述一种市场监管区块链系统的节点同步装置还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器 (Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列 (Field-Programmable Gate Array，FPGA) 或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述一种市场监管区块链系统的节点同步装置运行装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个一种市场监管区块链系统的节点同步装置可运行装置的各个部分。

所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述一种市场监管区块链系统的节点同步装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序（比如声音播放功能、图像播放功能等）等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据（比如音频数据、电话本等）等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡（Smart Media Card, SMC），安全数字（Secure Digital, SD）卡，闪存卡（Flash Card）、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。

其中，所述区块链的节点在满足系统运行的软、硬件以及网络性能要求的使用一种市场监管区块链系统的节点同步装置的前提下：

一种市场监管区块链系统的节点同步装置中的区块链网络节点故障与容错率在33%以内。

数据提交并发支持1000条数据传输记录（60K）< 2秒

单个节点支持正常100个用户同时在线的查询要求；响应时间不超过1秒。

主要功能在单点操作下响应时间少于1秒。

区块链节点服务应提供7×24 小时的连续运行，平均年故障时间：<1 天，平均故障修复时间：<30 分钟。

一种市场监管区块链系统的节点同步装置的节点服务器能够快速加入区块链网络同步所有交易与数据，加入并同步时间：<1天。

一种市场监管区块链系统的节点同步装置中的区块链节点存储的数据按单个自然人的结构化数据约为1M,非结构化数据约为2 M，单个法人的结构化数据约为1 M，非结构化数据约为2 M，按最高人口数量1000万、法人数量30万估算，共需结构化数据存储约为10T，非结构化数据存储约为20T。节点总存储要求约为30T。

尽管本公开的描述已经相当详尽且特别对几个所述实施例进行了描述，但其并非旨在局限于任何这些细节或实施例或任何特殊实施例，而是应当将其视作是通过参考所附权利要求考虑到现有技术为这些权利要求提供广义的可能性解释，从而有效地涵盖本公开的预定范围。此外，上文以发明人可预见的实施例对本公开进行描述，其目的是为了提供有用的描述，而那些目前尚未预见的对本公开的非实质性改动仍可代表本公开的等效改动。

Claims (7)

1.一种市场监管区块链系统的节点同步方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，当市场监管区块链系统中的一个节点发生监管信息数据写入，发生数据写入的节点为同步源节点；

步骤2，将监管信息数据写入到同步源节点的数据同步队列；

步骤3，锁定待同步的监管信息数据；

步骤4，将待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址进行CRC计算得到同步标识；

步骤5，将同步源节点编号、同步标识和偏移地址转换成字符串并依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据；

步骤6，将同步加密数据传输并写入到区块链系统中所有节点的加密地址同步队列中；

步骤7，将各节点中的加密地址同步队列的同步加密数据进行解密并将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址；

步骤8，各节点中按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址从同步源节点的数据同步队列中读取待同步的监管信息数据写入各自区块；

步骤9，解除锁定待同步的监管信息数据并将数据写入到同步源节点的区块。

2.根据权利要求1所述的一种市场监管区块链系统的节点同步方法，其特征在于，在步骤1中，所述市场监管区块链系统包括多个节点，所述节点包括区块、数据同步队列、加密地址同步队列，所述区块至少用于监管信息数据存储，所述数据同步队列用于按照写入的顺序处理写入的至少一项监管信息数据，所述加密地址同步队列用于按照写入的顺序处理写入的至少一项同步加密数据，所述同步源节点在同一个时间能够有多个。

3.根据权利要求1所述的一种市场监管区块链系统的节点同步方法，其特征在于，在步骤3中，所述锁定待同步的监管信息数据，锁定后为只读状态，锁定状态的待同步的监管信息数据能够读取，不能移动、修改、和写入区块。

4.根据权利要求1所述的一种市场监管区块链系统的节点同步方法，其特征在于，在步骤4中，所述待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址为此项监管信息数据在数据同步队列中的位置地址，所述CRC计算为根据CRC32算法计算得到一个32bit的数据。

5.根据权利要求1所述的一种市场监管区块链系统的节点同步方法，其特征在于，在步骤5中，所述依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据的连接顺序为节点编号转换成的字符串、同步标识转换成的字符串、偏移地址转换成的字符串，所述加密的加密方式为SHA256算法加密。

6.根据权利要求1所述的一种市场监管区块链系统的节点同步方法，其特征在于，在步骤7中，所述进行解密的方法为SHA256算法解密，所述将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址的方法为，按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址的长度依次进行字符串分割并转换为同步源节点编号、同步标识、偏移地址。

7.一种市场监管区块链系统的节点同步装置，其特征在于，所述装置包括：存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序运行在以下装置的单元中：

写入监测单元，用于监测当市场监管区块链系统中的一个节点发生监管信息数据写入，发生数据写入的节点为同步源节点；

同步队列单元，用于将监管信息数据写入到同步源节点的数据同步队列；

同步锁定单元，用于锁定待同步的监管信息数据；

同步标识单元，用于将待同步的监管信息数据位于数据同步队列中的偏移地址进行CRC计算得到同步标识；

同步加密单元，用于将同步源节点编号、同步标识和偏移地址转换成字符串并依次进行连接的得到加盐字符串并加密得到同步加密数据；

加密数据传输单元，用于将同步加密数据传输并写入到区块链系统中所有节点的加密地址同步队列中；

数据解密单元，用于将各节点中的加密地址同步队列的同步加密数据进行解密并将解密后的字符串分割、转换获得同步源节点编号、同步标识、偏移地址；

同步写入单元，用于在各节点中按照同步源节点编号、同步标识、偏移地址从同步源节点的数据同步队列中读取待同步的监管信息数据写入各自区块；

同步结束单元，用于解除锁定待同步的监管信息数据并将数据写入到同步源节点的区块。