CN109446266A - 一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及区块链，具体涉及一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，区块链上的链合约正常运行，区块链事务正常共识，事务打包、出块正常，链合约中的监测算法即时监测链的网络质量，根据链上记录的区块出块人推测当前在线的节点数量，当区块链产生分叉时，主链节点数量多于分叉链，链合约中的监测算法对分叉链上的节点数量进行检测，在检测出当前在线出块节点数量低于链合约自定义阈值之前，主链和分叉链继续正常出块，链上事务正常执行，当链合约中的监测算法检测到分叉链上出块人少于阈值时，启动防分叉机制；本发明所提供的技术方案能够克服容易分叉、难以实时跟踪事务、没有快速消息推送机制、不具备宏观市场调控能力的缺陷。

Description

一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法

技术领域

本发明涉及区块链，具体涉及一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法。

背景技术

区块链是去中心化的数据库，核心是分布式账本，最大特点是去中心化，它提出一种解决拜占庭将军问题的全新思路，能够实现数据一致存储、无法篡改、无法抵赖的技术体系。使用现代密码学技术ECC（椭圆加密算法）作为加密算法，在没有正确获得密钥的前提下，对加密算法的破解尝试均会因为计算量过大导致实施时间过长而失去破解行为的价值，保障区块链应用的安全性。

Token（区块链数字资产）是一种数字化的价值载体，是权益证明，Token能通过加密算法和分布式账本来确定真伪及资产的唯一性，并通过共识算法进行流通，实现价值在互联网上直接流通。通过实体或虚拟资产的Token化能够将资产上链，实现资产的液化，直接通过网络来进行跨国界、短时差、低成本的资产交易与转移。Token分为同质资产和非同质资产，同质数字资产是无差别的可替代的数字资产，可置换且可细分为N份；非同质数字资产是具有唯一性的数字资产，是独一无二不可置换的，因此它具有收藏价值，最小单位为1，无法再分割，意味着数字商品可以具有稀缺性。很多区块链项目都会发币，试图以其所发行的币作为一种经济激励的工具，以促进区块链内各个角色的协作，保证各个角色人人都可贡献价值，获取收益。

现有的区块链网络存在以下缺陷：

1、传统区块链网络容易分叉

传统的区块链网络，特别是Bitcoin（比特币）和以太坊网络中的工作量证明机制，因为中心算力的存在（矿机、矿场），矿工遵循相同的一种竞争出块的机制，中心算力比其他节点更容易出块，因此能够掌握全网绝大多数的出块权利，在这种工作证明机制下就更容易出现旷工同时挖出两个区块的情况，产生分叉。在遵循“最长链”原则的共识机制下，分叉的链会在6个区块后，短的链就会被废弃。但是当矿工不遵循同样的机制时，就会出现两种产生深远影响的分叉结果，软分叉和硬分叉。相对而言，软分叉就是区块链系统的旧版本与新版本的区别，当原有旧系统完全升级后，软分叉现象就会消失；硬分叉是原本同一区块链主链的矿工，选择采取不同的共识机制进行挖矿，同一条主链将会被分成同源但却分离的两条链。2016年7月份的“The DAO”事件就是最著名的以太坊网络硬分叉案例。而当以太坊分叉为以太坊和以太坊经典后，其对应原有主链的算力就会降低，进而对整个主链网络的安全性产生重大影响。

本发明为解决链容易分叉的问题，使用DPoS共识机制，并进行优化，从而降低分叉风险，避免交易回滚，保证链数据的安全。

2、传统的区块链技术难以实时跟踪事务

在区块链网络中发生的事务请求，从广播出去到所有节点执行的过程有不同状态。传统区块链的事务执行确认是在节点接收到区块数据，完成事务内容解析、运行并得到正确结果验证通过，写入块数据时确认的。当一个事务被提交时这个事务实际进入了pending队列，而此时事务并未执行，直到下一个出块周期，这个机制导致事务始终无法更及时得到响应和处理。原生石墨烯（包括BTS）无法使用事务ID查询执行状态，只能去数据库里查找事务更新信息。

本发明为解决这一问题，尽量降低事务响应延迟，通过订阅某一事务回调跟踪事务执行状态，实现快速跟踪事务。

3、传统的区块链网络没有快速消息推送机制

区块链上的事务都有一个唯一HASH值作为事务ID，通常通过事务ID在链上查询来获得事务最新状态。传统的事务跟踪依赖于用户不断去轮询事务HASH值，不会实时推送钱包中的交易信息。其他传统网络，如EOS同样没办法跟踪，甚至无法使用事务ID查询中事务执行状态，只能去块里面查找。

本发明增加区块链订阅事件监听设计，实现随时向客户端快速推送任何数据变动。

4、传统的区块链网络不具备宏观市场调控能力

传统的区块链网络中，项目资产没有市场调控能力，缺乏资产权限管理，缺乏对参与者恶意行为的管控。如石墨烯的核心资产一旦定义之后就不允许修改了，当市场发生波动时，没办法通过调控核心资产的市场流通量来控制市场，完全依赖于已发资产。

本发明具备了宏观市场调控能力，拥有区块链核心资产的所有权与增发许可权限，可根据资产交易黑白名单冻结资产，防止用户恶意交易。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术所存在的上述缺点，本发明提供了一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，能够有效克服现有技术所存在的容易分叉、难以实时跟踪事务、没有快速消息推送机制、不具备宏观市场调控能力的缺陷。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，包括以下步骤：

S1、区块链上的链合约正常运行，区块链事务正常共识，事务打包、出块正常；

S2、链合约中的监测算法即时监测链的网络质量，根据链上记录的区块出块人推测当前在线的节点数量；

S3、当区块链产生分叉时，主链节点数量多于分叉链，链合约中的监测算法对分叉链上的节点数量进行检测，在检测出当前在线出块节点数量低于链合约自定义阈值之前，主链和分叉链继续正常出块，链上事务正常执行；

S4、当链合约中的监测算法检测到分叉链上出块人少于阈值时，启动防分叉机制，此时分叉链节点拒绝广播事务，并且不发生任何交易；

S5、主链继续正常广播事务、出块，分叉链上的节点收到主链的事务广播（出块信息）后，主动逐步同步主链的区块数据，分叉链上发生的交易逐步回滚，分叉链逐步回归主链。

优选地，述区块链使用DPoS共识机制。

优选地，所述链的网络质量为区块生产者的在线率。

优选地，所述节点接收到用户发出的交易请求后，立即向网络发出事务广播，并同时向用户返回事务HASH值（区块链交易编号）。

优选地，所述用户通过事务HASH值跟踪交易状态，同时交易事务将更新到用户历史事务数据表中动态向用户推送。

优选地，所述节点采用分区见证专注处理特定类型的合约请求。

优选地，所述事务HASH值便于用户订阅事务状态回调，当事务执行状态发生改变时，通过Websocket回调消息的方式，网络会通过回调告知订阅者状态改变，随时向用户快速推送任何数据变动。

优选地，所述区块链中授予核心资产所有权与增发许可权限，在核心资产授权的情况下通过增发来调控市场，同时设置资产交易黑白名单，来标记有无转账权限、市场交易权限等用户相关权限。

（三）有益效果

与现有技术相比，本发明所提供的一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法具有以下有益效果：

1、使用DPoS共识机制，并进行优化，从而降低分叉风险，避免交易回滚，保证链数据的安全；

2、尽量降低事务响应延迟，通过订阅某一事务回调跟踪事务执行状态，实现快速跟踪事务；

3、增加区块链订阅事件监听设计，实现随时向客户端快速推送任何数据变动；

4、拥有区块链核心资产的所有权与增发许可权限，可根据资产交易黑白名单冻结资产，防止用户恶意交易。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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。

图1 为本发明流程示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。

一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1、区块链上的链合约正常运行，区块链事务正常共识，事务打包、出块正常；

S2、链合约中的监测算法即时监测链的网络质量，根据链上记录的区块出块人推测当前在线的节点数量；

S3、当区块链产生分叉时，主链节点数量多于分叉链，链合约中的监测算法对分叉链上的节点数量进行检测，在检测出当前在线出块节点数量低于链合约自定义阈值之前，主链和分叉链继续正常出块，链上事务正常执行；

S4、当链合约中的监测算法检测到分叉链上出块人少于阈值时，启动防分叉机制，此时分叉链节点拒绝广播事务，并且不发生任何交易；

S5、主链继续正常广播事务、出块，分叉链上的节点收到主链的事务广播（出块信息）后，主动逐步同步主链的区块数据，分叉链上发生的交易逐步回滚，分叉链逐步回归主链。

区块链使用DPoS共识机制。

链的网络质量为区块生产者的在线率。

节点接收到用户发出的交易请求后，立即向网络发出事务广播，并同时向用户返回事务HASH值（区块链交易编号）。

用户通过事务HASH值跟踪交易状态，同时交易事务将更新到用户历史事务数据表中动态向用户推送。

节点采用分区见证专注处理特定类型的合约请求。

事务HASH值便于用户订阅事务状态回调，当事务执行状态发生改变时，通过Websocket回调消息的方式，网络会通过回调告知订阅者状态改变，随时向用户快速推送任何数据变动。

区块链中授予核心资产所有权与增发许可权限，在核心资产授权的情况下通过增发来调控市场，同时设置资产交易黑白名单，来标记有无转账权限、市场交易权限等用户相关权限。

本发明使用的DPoS共识机制（股份授权证明机制），不需要矿工使用矿机进行挖矿，可以有效避免中心化算力对整个基础链的影响，进而降低分叉风险。在DPoS机制下，若有见证人想要通过投票进行分叉，则需要保证1/3以上的见证人都同时违背机制才有可能。与此同时，用户也可以通过票选罢免活跃见证人来降低可能的分叉问题。相比较比特币和以太坊网络的PoW共识机制（工作量证明机制）下的高分叉风险，分叉风险更低，可以有效保证开发者和用户的数据安全。

在DPoS共识机制下，网络设计为开启网络质量检查，防止默克树（默克尔哈希树，将区块链中每一个交易的哈希值构建成一个默克树，以树的根节点的哈希值作为所有交易内容的一个映射）分叉，网络质量为区块生产者的在线率。在真实的链网络运行中若存在某些原因（比如BP算力不稳定或计算机宕机使当值区块生产者不在线或有组织的恶意分叉行为）导致区块链产生分叉，那么需要对链网络进行质量检查。为当前在线的区块生产者数量设定一个阈值，当区块链产生分叉时分叉链上监测（合约通过记录这之前一段时间的出块人，推测这段时间内有多少区块生产者在线）区块生产者的数量会低于这个阈值。当链合约监测到链上出块人少于阈值，则启动防止分叉机制，此时当值的区块生产者将拒绝出块并且等待出块通知，分叉链上不会发生任何交易，直到该区块生产者接收到主链网络发送的出块通知，分叉链便开始同步主链的区块信息，分叉部分（包括发生的交易与为发生交易的区块）被覆盖并最终回归到主网，这就有效避免了出现区块链分叉的严重后果。

为更方便、更快速的跟踪事务响应，本发明提出异步确认的方式，即在用户向节点发出交易请求时，节点将立即向网络发出事务广播，并同时向用户返回事务HASH值。在这个设计下，其实事务最终记录周期与传统设计并没有太大差异，但事务的响应却几乎是没有延迟的，节点会在第一时间完成事务提交，而区块生成与事务提交/确认过程变成了相互异步的操作，大幅提高了事务的响应速度。

进一步的，用户可通过交易HASH值跟踪交易状态，同时交易事务将更新到用户历史事务数据表中动态向用户推送。用户不必等待事务在链网络中验证、应用之后的回调再响应。我们借鉴了以太坊的HASH跟踪特性，并在此之上加入了用户事务动态推送的机制。

此外，为了进一步提高节点利用率和处理效率，在委托见证的基础上提出了分区见证的设计，即某些节点专注处理特定类型的合约请求。分区见证能够针对不同请求类型针对性优化相关节点的处理能力，例如对浮点运算集中型请求重点加强核心算力，对结构数据处理集中型请求重点加强存储IO能力等，最终达到整体的效率、效益最优配置。

本发明借鉴了Ethereum（以太坊，有智能合约功能的公共区块链平台）的HASH跟踪特性，并在此之上加入了用户事务动态推送的机制。增加区块链订阅事件监听设计，使用事务HASH去订阅事务状态回调，当事务执行状态发生改变时，通过Websocket回调消息的方式，网络会通过回调告知订阅者状态改变，可实现随时向客户端快速推送任何数据变动。

本发明具备了区块链数字资产宏观市场调控能力，拥有区块链核心资产的所有权与增发许可权限。在传统的区块链网络中增加了项目核心资产调控方式设计，增加了所有权与增发许可的设计，能让核心资产在授权的情况下通过增发来调控市场，同时设置资产交易黑白名单，用来标记有无转账权限、市场交易权限等的用户和相关权限，黑白名单有两个作用，一是可以冻结资产，二是防止用户恶意交易。

本发明所提供的一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法具有以下有益效果：

1、使用DPoS共识机制，并进行优化，从而降低分叉风险，避免交易回滚，保证链数据的安全；

2、尽量降低事务响应延迟，通过订阅某一事务回调跟踪事务执行状态，实现快速跟踪事务；

3、增加区块链订阅事件监听设计，实现随时向客户端快速推送任何数据变动；

4、拥有区块链核心资产的所有权与增发许可权限，可根据资产交易黑白名单冻结资产，防止用户恶意交易。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不会使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、区块链上的链合约正常运行，区块链事务正常共识，事务打包、出块正常；

S2、链合约中的监测算法即时监测链的网络质量，根据链上记录的区块出块人推测当前在线的节点数量；

S3、当区块链产生分叉时，主链节点数量多于分叉链，链合约中的监测算法对分叉链上的节点数量进行检测，在检测出当前在线出块节点数量低于链合约自定义阈值之前，主链和分叉链继续正常出块，链上事务正常执行；

S4、当链合约中的监测算法检测到分叉链上出块人少于阈值时，启动防分叉机制，此时分叉链节点拒绝广播事务，并且不发生任何交易；

S5、主链继续正常广播事务、出块，分叉链上的节点收到主链的事务广播（出块信息）后，主动逐步同步主链的区块数据，分叉链上发生的交易逐步回滚，分叉链逐步回归主链。

2.根据权利要求1所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述区块链使用DPoS共识机制。

3.根据权利要求1所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述链的网络质量为区块生产者的在线率。

4.根据权利要求1所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述节点接收到用户发出的交易请求后，立即向网络发出事务广播，并同时向用户返回事务HASH值（区块链交易编号）。

5.根据权利要求4所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述用户通过事务HASH值跟踪交易状态，同时交易事务将更新到用户历史事务数据表中动态向用户推送。

6.根据权利要求4所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述节点采用分区见证专注处理特定类型的合约请求。

7.根据权利要求4所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述事务HASH值便于用户订阅事务状态回调，当事务执行状态发生改变时，通过Websocket回调消息的方式，网络会通过回调告知订阅者状态改变，随时向用户快速推送任何数据变动。

8.根据权利要求1所述的适用于区块链网络改进事务效率与稳定性的方法，其特征在于：所述区块链中授予核心资产所有权与增发许可权限，在核心资产授权的情况下通过增发来调控市场，同时设置资产交易黑白名单，来标记有无转账权限、市场交易权限等用户相关权限。