CN109559234B - 一种区块链状态数据的存储方法、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种区块链状态数据的存储方法、设备和存储介质，该方法包括根据待存储的状态数据判断默克尔树中是否存在对应于状态数据的第一叶子节点：是，则读取第一叶子节点的账户数据，并根据状态数据更新账户数据；否，则根据状态数据在默克尔树中插入第二叶子节点；其中，默克尔树的叶子节点与账户一一对应，各叶子节点的账户数据包括账户系统数据和账户合约数据。本发明以用户账户作为基础插入默克尔树中，限制了默克尔树的叶子节点，同时，通过在构建数据结构时，在数据结构中增加合约状态数据，保证了对任意数据的存储。

Description

一种区块链状态数据的存储方法、设备和存储介质

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，具体涉及一种区块链状态数据的存储方法、设备何存储介质。

背景技术

现有技术中，对于默克尔树中状态数据的存储一般通过基于账户地址的存储模型，以账户地址作为key存储，这种存储方式只能将原生定义的账户结构数据保存在默克尔树中，对于后续的原生合约数据存储需要借助虚拟机进行支持，另一种可以将状态数据以任意key值进行存储，然而这种存储方式会导致默克尔树的节点过多，影响树的读写性能。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种灵活的区块链状态数据存储方法、设备和存储介质。

第一方面，本发明提供一种区块链状态数据存储方法，包括：

根据待存储的状态数据判断默克尔树中是否存在对应于状态数据的第一叶子节点：

是，则读取第一叶子节点的账户数据，并根据状态数据更新账户数据；

否，则根据状态数据在默克尔树中插入第二叶子节点；

其中，默克尔树的叶子节点与账户一一对应，各叶子节点的账户数据包括账户系统数据和账户合约数据。

进一步，账户合约数据包括若干第一键值和第一value值。

进一步，读取第一叶子节点的账户数据，并根据状态数据更新账户数据包括：

根据状态数据的第二键值获取默克尔树中账户数据；其中，第二键值用于标识第一叶子节点的账户；

判断状态数据是否包括合约状态数据：

是，则根据合约状态数据的第三键值查找账户合约数据中与第三键值对应同一合约的第四键值及其对应的第四value值；以及，

根据查找结果更新账户合约数据；

否，则根据状态数据更新账户系统数据。

进一步，根据查找结果更新账户合约数据包括：删除账户合约数据。

进一步，第二键值为账户地址，根据状态数据的第二键值获取默克尔树中账户数据包括：

获取状态数据的账户地址；

根据账户地址获取账户数据。

进一步，根据状态数据在默克尔树中插入第二叶子节点包括：

根据状态数据生成第二账户的账户数据；

将账户数据序列化，生成第五value值；

将第二账户的账户地址作为第五键值；

根据第五键值和第五value值插入第二叶子节点。

第二方面，本发明还提供一种设备，包括一个或多个处理器和存储器，其中存储器包含可由该一个或多个处理器执行的指令以使得该一个或多个处理器执行根据本发明各实施例提供的状态数据存储方法。

第三方面，本发明还提供一种存储有计算机程序的存储介质，该计算机程序使计算机执行根据本发明各实施例提供的状态数据存储方法。

本发明诸多实施例提供的区块链状态数据方法、设备和存储介质通过将账户结构中增加合约数据，以用户账户作为基础插入默克尔树中，限制了默克尔树的叶子节点数量，同时，通过在构建数据结构时，在数据结构中增加账户合约数据，保证了对除账户系统数据外的任意数据的存储。

本发明一些实施例提供的区块链状态数据方法、设备和存储介质进一步通过将账户地址作为插入默克尔树的键值，再通过对合约状态数据的更新实现账户合约数据的存储。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例提供的账户数据的结构示意图。

图2为本发明一实施例提供的一种区块链状态数据的存储方法的流程图。

图3为图2所示方法的一优选实施方式的流程图。

图4为图2所示方法的一优选实施方式的流程图。

图5为本发明一实施例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申请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相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。

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。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

在本发明一实施例的具体实施场景中，

图1为本发明一实施例提供的账户数据的结构示意图。如图1所示，定义账户结构体如下：

其中Balance为当前账户的金额，Frozen为当前账户的冻结金额，Addr为账户地址，MpKvs为该账户所有合约存储合约状态数据的地址，Map为一组组[k,v]值。

上述结构体中生成的数据为账户数据1，包括账户系统数据2和账户合约数据3：对于像当前账户的金额，冻结金额，账户地址等这样的数据为账户系统数据，用于存储关于账户状态的相关数据；对于像某合约的暂停，某合约的保存，预留接口等除了账户系统数据以外的数据为账户合约数据，以[k,v]的形式存储各合约的合约状态数据。另外，一个账户下面可能会有若干个合约，那么账户合约数据3中包括第一合约的合约状态数据31，第二合约的合约状态数据32，第三合约的合约状态数据33，第四合约的合约状态数据34，……。

图2为本发明一实施例提供的一种区块链状态数据存储方法的流程图。如图2所示，在本实施例中，本发明提供一种区块链状态数据存储方法，包括：

S11、根据待存储的状态数据判断默克尔树中是否存在对应于状态数据的第一叶子节点：

是，则读取第一叶子节点的账户数据，并根据状态数据更新账户数据；

否，则根据状态数据在默克尔树中插入第二叶子节点；

其中，默克尔树的叶子节点与账户一一对应，各叶子节点的账户数据包括账户系统数据和账户合约数据。

具体地，根据待存储的状态数据[key2,value2]获知该数据对应的账户，判断默克尔树中是否已经存在与该账户对应的第一叶子节点A，若是，则获取第一叶子节点A在默克尔树中存储该账户的账户数据[key1，value1]，并将状态数据[key2,value2]更新账户数据[key1，value1]，若否，则将包含状态数据[key2,value2]的第二叶子节点B作为默克尔树的新节点插入默克尔树。其中，账户数据[key1,value1]中的value1中包括账户系统数据(如Balance，Frozen，Addr等)和map表示的账户合约数据，在本实施例中，状态数据的键值key2用于标识账户，所以同一个账户的键值应相同。

在本实施例中，默克尔树的叶子节点与账户一一对应，因此默克尔树中的叶子节点个数主要跟账户数量有关，除非账户增加，否则默克尔树的叶子节点数不会增加，从而控制了默克尔树的节点数量，而账户合约数据存储在账户结构的map中，在不依靠虚拟机的情况下灵活的实现了对于表示合约状态的数据的存储。

进一步优选地，账户合约数据包括若干第一键值和第一value值。具体地，账户中包括若干种合约，每个合约的合约状态均由[k,v]表示。

图3为图2所示方法的一优选实施方式的流程图。如图2所示，在本实施例中，读取第一叶子节点的账户数据，并根据状态数据更新账户数据包括：

S111、根据状态数据的第二键值获取默克尔树中账户数据；其中，第二键值用于标识第一叶子节点的账户；

S112、判断状态数据是否包括合约状态数据：

是，则根据合约状态数据的第三键值查找账户合约数据中与第三键值对应同一合约的第四键值及其对应的第四value值；以及，根据查找结果更新账户合约数据；

否，则根据状态数据更新账户系统数据。

具体地，根据待存储的状态数据[key2,value2]的第二键值key2获取存储在默克尔树中的账户数据的value1，该value1是根据上述账户结构体中的数据序列化后生成的。然后进一步判断状态数据中是否包括合约状态数据，其中合约状态数据用于表示某合约状态的数据：

若不是合约状态数据，则直接将状态数据的value2替换账户合约数据的value1(由于是账户系统数据，所以同一个账户的key值相同，所以这里key2＝key1，只需要替换为最新的value2即可)。

若状态数据中只包括合约状态数据，则根据合约状态数据的第三键值key3查找账户合约数据中与该key3对应的同一合约，获取该合约中的第四键值key4和第四value值，将第四键值key4更新为第三键值key3，第四value值更新为合约状态数据中的第三value值(由于合约状态数据的key值可以任意定义，所以这里key值也需要替换)。进一步，在账户数据中查找获取第四value值后，要对第四value值进行反序列化后再进行数据的更新。

若状态数据中既包括账户系统数据，又包括合约状态数据，则上述步骤更新账户合约数据的基础上，方法还包括：根据value2中的账户系统数据替换账户数据value1中的账户系统数据。

进一步优选地，第二键值key2为账户的账户地址，根据状态数据的第二键值获取默克尔树中第一状态数据包括：

获取待存储的状态数据的所述账户地址；

根据所述账户地址获取所述账户数据。

上述实施例中通过进一步限定待存储的状态数据的键值形式为用账户地址作为key值，可以更加简单方便地直接通过获取账户地址查询状态数据，且通过在结构体中添加合约状态数据，在确保默克尔树中的节点数量只与账户数量有关的同时实现了任意账户数据的存储。

在更多实施例中，状态数据的key2除了可以直接以账户地址作为状态数据的key，还可以设置为带有账户地址字符的形式，还可以是用其他表达方式表示账户，只要该key值的定义形式能标识该账户即可，且同一账户的key值应相同。另外，第一合约的第一键值可以设置为任意形式，若状态数据为合约状态数据，届时还应将待存储的状态数据的键值和value值替换掉默克尔树中以前存储的账户合约数据的键值和value值，若以前存储的账户合约数据的value值中不包括该合约的合约状态数据，则在账户合约数据中插入该合约状态数据。

进一步优选地，步骤S112中根据查找结果更新账户合约数据还包括：S1121、删除账户合约数据。

具体地，在待存储的状态数据中添加操作类型，如添加删除delete操作类型，还可以添加删除的参数类型，合约名称等，使在更新叶子节点的状态数据时对该合约的合约状态数据进行删除，减少对账户空间的占用。

本发明提供的技术方案还可以应用到监管系统中，在监管系统中，可以将每个人的身份证号，或者手机号码等作为个人用户信息数据的key值，这样，对于监管系统，极大的减少了监管的叶子节点的数量。

图4为图2所示方法的一优选实施方式的流程图。如图4所示，步骤S11中根据状态数据在默克尔树中插入第二叶子节点包括：

根据状态数据生成第二账户的账户数据；

将账户数据序列化，生成第五value值；

将第二账户的账户地址作为第五键值；

根据第五键值和第五value值插入第二叶子节点。

上述还可以是先生成第五键值再生成第五value值，顺序可不受本实施例的限定。

图5为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。

如图5所示，作为另一方面，本申请还提供了一种设备300，包括一个或多个中央处理单元(CPU)01，其可以根据存储在只读存储器(ROM)02中的程序或者从存储部分08加载到随机访问存储器(RAM)03中的程序而执行各种适当的动作和处理。在RAM03中，还存储有设备00操作所需的各种程序和数据。CPU01、ROM02以及RAM03通过总线04彼此相连。输入/输出(I/O)接口05也连接至总线04。

以下部件连接至I/O接口05：包括键盘、鼠标等的输入部分06；包括诸如阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)等以及扬声器等的输出部分07；包括硬盘等的存储部分08；以及包括诸如LAN卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分09。通信部分09经由诸如因特网的网络执行通信处理。驱动器10也根据需要连接至I/O接口05。可拆卸介质11，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器10上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分08。

特别地，根据本公开的实施例，上述任一实施例描述的状态数据存储方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行状态数据存储方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分309从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质311被安装。

作为又一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的状态数据存储方法。

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。

描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本申请构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (5)

1.一种区块链状态数据的存储方法，其特征在于，默克尔树的叶子节点与账户一一对应，各所述叶子节点的账户数据包括账户系统数据和账户合约数据，所述账户合约数据包括若干第一键值对，所述方法包括：

根据待存储的状态数据获取所述状态数据对应的第一账户，判断默克尔树中是否存在所述第一账户对应的第一叶子节点：

是，则根据所述状态数据的第二键值对的第二键获取所述默克尔树中所述第一叶子节点的第一账户数据；其中，所述第二键用于标识所述第一账户；

判断所述状态数据是否包括合约状态数据：

是，则根据所述合约状态数据的第三键值对的第三键查找所述第一账户的第一账户合约数据中与所述第三键对应同一合约的第四键值对；以及，

根据查找结果更新所述第一账户合约数据；

否，则根据所述状态数据更新所述第一账户的第一账户系统数据；

否，则根据所述状态数据生成第二账户的第二账户数据；

将所述第二账户数据序列化，生成第五键值对；

将所述第二账户的账户地址作为所述第五键值对的第五键；

根据所述第五键和所述第五键值对的第五值插入所述第二叶子节点。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据查找结果更新所述第一账户合约数据包括：

删除所述第一账户合约数据。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二键为所述第一账户的第一账户地址，所述根据所述状态数据的第二键值对的第二键获取所述默克尔树中所述第一叶子节点的第一账户数据包括：

根据所述状态数据的第二键值对的第二键获取所述第一账户地址；

根据所述第一账户地址获取所述第一账户数据。

4.一种设备，其特征在于，所述设备包括：

一个或多个处理器；

存储器，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时，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1-3中任一项所述的方法。

5.一种存储有计算机程序的存储介质，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-3中任一项所述的方法。

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