CN109691064A - 可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统 - Google Patents

可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统，应用于区块链技术领域。其中一个方法包括：矿工节点接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；所述矿工节点将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块；普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；若验证均通过，所述普通节点将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。本申请实施例实现对可抗量子区块链账户系统的扩容，提高了区块链中交易的并发量。

Description

可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统
技术领域
本申请涉及区块链技术领域，具体而言，本申请涉及一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统。
背景技术
可抗量子(quantum resistant)的公钥密码学，也称为后量子密码学，是PeterShor 1994年提出Shor(舒尔)算法后开始兴起的一门研究。Shor算法可以攻破目前所有主流的公钥密码体系，包括ECC(Error Correcting Code，错误检查和纠正)，RSA，ElGamal等。后量子密码学包括如下四大类：1)基于格的密码(Lattice-based)；2)基于哈希的密码(Hash-based)；3)基于编码(纠错码)的密码(Code-based)；4)多变量公钥密码学(Multivariate Public Key Cryptography)。
NASA(National Aeronautics and Space Administration，美国国家航空航天局)，D-WAVE，IBM(International Business Machines Corporation，国际商业机器公司)，Intel(英特尔)等先后投入大量资金研发量子计算机，在CES2018上，Intel展示了49量子位的处理器，被认为是里程碑式的进步。为了应对即将到来的量子危机，区块链中的一些项目也在账户系统中开始加入可抗量子攻击属性，如HCash(分布式去中心化账户系统)，QRL(Quantum Resistant Ledger，量子抗击类)。
但是，安全高效的可抗量子公钥方案存在存储占用过大的问题，应用在区块链账户系统中的可抗量子方案同样如此。比如：HCash中使用的Bliss，和secp256k1相同安全级别的情况下，公钥+签名约为9KB(千字节)，QRL中的所选的XMSS Hypertree也达到了约9KB，即使使用后量子公钥算法中轻量级的Falcon，公钥+签名也达到了约2.4KB。区块链网络中，每笔交易占用存储越大，每个区块能够容纳的交易数也就越少，进而全网的交易并发量也会减少。因此，为减少使用了后量子公钥算法的区块链账户系统对全网交易并发量的影响，亟需对可抗量子区块链账户系统进行扩容。
发明内容
本申请针对现有方式的缺点，提出一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统，以实现对可抗量子区块链账户系统的扩容，提高了区块链中交易的并发量。
本申请的实施例根据第一个方面，提供了一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，包括：
矿工节点接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
所述矿工节点将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块；
普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
若验证均通过，所述普通节点将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
本申请的实施例根据第二个方面，还提供了另一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，包括：
接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中；
广播所述区块和所述扩展块，以使普通节点根据接收到的所述扩展块验证所述区块的合法性，并在验证通过时将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
本申请的实施例根据第三个方面，还提供了另一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，包括：
接收矿工节点广播的区块以及与所述区块关联的扩展块；所述区块存储有若干交易中的账户资金的流向数据，所述扩展块存储有若干交易中的交易合法性验证数据；
通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
若验证均通过，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
本申请的实施例根据第四个方面，还提供了一种可抗量子区块链账户系统的扩容系统，包括矿工节点和普通节点；
所述矿工节点用于接收一段时间内的若干交易，所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块；
所述普通节点用于接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；在验证均通过时，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
本申请的实施例根据第五个方面，还提供了一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置，包括：
交易接收模块，用于接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
打包模块，用于将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中；
广播模块，用于广播所述区块和所述扩展块，以使普通节点根据接收到的所述扩展块验证所述区块的合法性，并在验证通过时将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
本申请的实施例根据第六个方面，还提供了另一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置，包括：
接收模块，用于接收矿工节点广播的区块以及与所述区块关联的扩展块；所述区块存储有若干交易中的账户资金的流向数据，所述扩展块存储有若干交易中的交易合法性验证数据；
验证模块，用于通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
处理模块，用于在验证均通过时，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
本申请的实施例根据第七个方面，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实现上述任意一项所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法。
上述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法、装置以及系统，矿工节点在进行打包时，将在交易数据中占用非常大存储比例的交易合法性验证数据移到扩展块中，区块内仅记录账户资金的流向数据，那么普通节点就可以仅将通过验证的区块加载到本地区块链中，将扩展块丢弃，从而可以使一笔体积接近3KB-10KB的交易缩小到30-40字节左右，实现了可抗量子区块链账户系统的扩容，大大提高了区块链中交易的并发量。
本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。
附图说明
本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本申请一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容方法所适用通信系统的结构示意图；
图2为本申请一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容方法的流程示意图；
图3为本申请一个实施例的区块和扩展块存储数据的示意图；
图4为本申请一个实施例的使用SegWit和不使用SegWit的区块对比示意图；
图5为本申请一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容装置的结构示意图；
图6为本申请另一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容方法的流程示意图；
图7为本申请另一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容装置的结构示意图；
图8为本申请另一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容方法的流程示意图；
图9为本申请另一个实施例的可抗量子区块链账户系统的扩容装置的结构示意图；
图10为本申请一个实施例的服务器的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能解释为对本申请的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本申请的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)，具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语，应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样被特定定义，否则不会用理想化或过于正式的含义来解释。
有必要先对本申请的研究背景以及技术构思进行如下的先导性说明。
区块链中，各节点间存储相同的数据备份(即账本)，账本中存储每笔历史交易，随着时间的推移，账本的体积也会逐渐膨胀。另一方面，区块链生成区块的时间间隔和区块的大小一般是固定的，如比特币10分钟出一个区块，每个区块1MB(兆比特)。也就是说每个区块容纳的交易量是有限的，比如比特币全网的交易并发量每秒钟仅为7笔，这对于类似双11促销的高交易并发量场景是远远不够的。因此，扩容方案是目前区块链一个十分重要的研究方向。
每笔交易除了账户资金的流向数据(如A转账10BTC到B)外，还有交易合法性验证数据(发送者公钥+签名)，交易合法性验证数据用于验证账户资金的流向数据的合法性。区块链交易中占用区块存储最大的部分一般是交易合法性验证数据，比如Bitcoin中一笔交易合法性验证数据平均占到这笔交易的3/4大小。而如果使用后量子方案的话，即使是轻量级的falcon，交易合法性验证数据占一笔交易的比例也达98％以上。而像Hcash和QRL使用的后量子方案，占用比例则更是>99.5％。但是HCash和QRL等都没有提出相关扩容解决方案。
目前常用的扩容方案包括隔离见证(SegWit)等等。所以可抗量子区块链账户系统扩容方案可以选择能够减小交易合法性验证数据占用区块存储容量的隔离见证。但是本申请的发明人经研究发现，目前的隔离见证方案仅仅是改变了交易数据的数据结构，交易合法性验证数据本质上还是会占用区块的存储空间，并不能从本质上实现可抗量子区块链账户系统的扩容。因此，本申请的发明人对目前的隔离见证方案进行了改进，以真正实现可抗量子区块链账户系统的扩容。
本申请提供的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，可以适用于图1所示的通信系统。如图1所示，该通信系统包括：区块链网络10、矿工节点11和普通节点12，此处只是示意性说明，并不限定区块链节点的具体个数，也不限定区块链节点的类型。区块链节点具体可以是智能手机、平板电脑、膝上型电脑等及其组合。矿工节点11用于对交易进行打包，普通节点12用于对区块的合法性进行验证，将验证通过的区块加载到本地区块链中。
首先从整个系统的角度出发，对本申请可抗量子区块链账户系统的扩容方法和系统进行详细介绍。
如图2所示，在一个实施例中，一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，包括：
S21、矿工节点接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据。
可抗量子区块链账户系统为应用可抗量子方案的区块链账户系统。区块链账户系统实质上为钱包系统，一个账户对应一个钱包地址。在区块链中，区块链节点可以响应终端的交易申请，处理交易申请业务，交易被成功创建后，交易就会被广播到区块链网络中。每笔交易包括账户资金的流向数据，例如A转账10BTC到B，还包括交易合法性验证数据，该交易合法性验证数据用于验证账户资金的流向数据是否合法，一般包括发送者公钥以及签名。
矿工节点的职责是对交易进行确认，并将多笔交易打包成区块。交易被广播到区块链网络后，负责生成区块的矿工节点接收一段时间内的多笔交易。
S22、所述矿工节点将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块。
矿工节点接收到用户广播的交易后，要对交易的合法性和真实性进行验证。这里的合法性，是指矿工节点会检验支付方的代币是否充足。矿工节点按照交易中支付方的地址，在过往合法的交易中查询该账户“转入”的代币数量，当大于或者等于本交易账单中填写的数额时，这笔交易就是合法的。接着矿工节点需要开始用不同的随机数进行哈希计算，直至找到符合目标值特征的随机数，如果找到了这个随机数，矿工节点将验证过的各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据移到扩展块中，挂在区块之外，即区块中只记录账户资金的流向数据。
如图3所示，使用后量子算法签名的交易，在使用SegWit隔离见证之后，可以将交易中的交易合法性验证数据(PubKey+Signature)移到Extended Block(扩展块)，挂在到区块之外，区块只记录账户资金的流向数据。
如图4所示，为使用SegWit和不使用SegWit的区块对比示意图，其中，左边为不使用SegWit的区块，右边为使用SegWit的区块。Block Header为区块头，区块头包括区块中所有交易数据的加密安全数据。Transaction为区块体，区块体用于记录交易的列表。不使用SegWit的区块，如图4左边所示，区块中包括签名(Signature)，如Zoe’s Signature，Alice’s Signature，Bob’s Signature。使用SegWit的区块，如图4右边所示，区块中不再包括签名(Signature)，签名(Signature)被移至扩展块中，不再占用区块的存储空间。
生成区块和扩展块后，矿工节点向全网广播该区块和扩展块，以告诉其他区块链节点已经生成一个新的区块。
S23、普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证。
普通节点为不需要对外提供查询完整交易数据服务的节点，也即是普通个人用户运行的节点，交易所、区块浏览器以及矿池等之外的节点。普通节点接收到区块和扩展块后，使用Extended Block(扩展块)部分的数据验证交易的合法性。
为了实现账户资金的流向数据的验证，需要确定区块中的账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。因此，所述区块记录有账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。可选的，如图4所示，所述区块通过哈希指针(即图中的Hash)记录账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。
在一个实施例中，所述普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，包括：普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，从所述区块中读取一个账户资金的流向数据；根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据；根据所述交易合法性验证数据，验证所述账户资金的流向数据的合法性；若验证通过，从所述区块中读取另一个账户资金的流向数据，返回根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据的步骤，直至所述区块中所有账户资金的流向数据均被读取。
S24、若验证均通过，所述普通节点将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
如果验证均通过，普通节点将区块加载到本地区块链，将扩展块中的数据丢弃。如下所示的交易，普通节点在使用Witness数据验证交易合法性后，可以将witness扔掉。因此，使用隔离见证，原本基于后量子公钥密码算法生成的交易数据中，占用非常大比例存储的交易合法性验证数据可以放置在区块链之外，使一笔体积接近3KB-10KB的交易缩小到30-40字节左右，大大提高区块链中交易的并发量。
在一个实施例中，所述普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，之后，还包括：若验证不通过，所述普通节点不执行将所述区块加载到本地区块链中的操作。如果验证不通过，则不将区块加载到区块链中。
在一个实施例中，扩容方法还包括：交易所、区块浏览器和/或矿池存储所述区块和所述扩展块。交易所、区块浏览器和矿池等节点需要存储全部数据。但是若全网达成足够的共识，这些节点也可以将witness部分的数据扔掉。
基于同一发明构思，本申请还提供一种可抗量子区块链账户系统的扩容系统，下面结合附图对本申请扩容系统的具体实施方式进行详细介绍。
如图5所示，在一个实施例中，可抗量子区块链账户系统的扩容系统50，包括矿工节点51和普通节点52；
所述矿工节点51用于接收一段时间内的若干交易，所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块；
所述普通节点52用于接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；在验证均通过时，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
为了实现账户资金的流向数据的验证，需要确定区块中的账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。因此，所述区块记录有账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。可选的，如图4所示，所述区块通过哈希指针(即图中的Hash)记录账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。
在一个实施例中，普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，从所述区块中读取一个账户资金的流向数据；根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据；根据所述交易合法性验证数据，验证所述账户资金的流向数据的合法性；若验证通过，从所述区块中读取另一个账户资金的流向数据，返回执行根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据的功能，直至所述区块中所有账户资金的流向数据均被读取。
在一个实施例中，所述普通节点还用于在验证不通过时，不执行将所述区块加载到本地区块链中的操作。如果验证不通过，则不将区块加载到区块链中。
在一个实施例中，所述扩容系统还包括交易所、区块浏览器和/或矿池，交易所、区块浏览器和/或矿池存储所述区块和所述扩展块。交易所、区块浏览器和矿池等节点需要存储全部数据。但是若全网达成足够的共识，这些节点也可以将witness部分的数据扔掉。
下面从矿工节点的角度出发，对本申请可抗量子区块链账户系统的扩容方法和装置的具体实施方式进行详细介绍。
如图6所示，在一个实施例中，一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，包括：
S61、接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据。
在区块链中，区块链节点可以响应终端的交易申请，处理交易申请业务，交易被成功创建后，交易就会被广播到区块链网络中。每笔交易包括账户资金的流向数据，例如A转账10BTC到B，还包括交易合法性验证数据，该交易合法性验证数据用于验证账户资金的流向数据是否合法，一般包括发送者公钥以及签名。
矿工节点的职责是对交易进行确认，并将多笔交易打包成区块。交易被广播到区块链网络后，负责生成区块的矿工节点接收一段时间内的多笔交易。
S62、将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中。
矿工节点接收到用户广播的交易后，要对交易的合法性和真实性进行验证。这里的合法性，是指矿工节点会检验支付方的代币是否充足。矿工节点按照交易中支付方的地址，在过往合法的交易中查询该账户“转入”的代币数量，当大于或者等于本交易账单中填写的数额时，这笔交易就是合法的。接着矿工节点需要开始用不同的随机数进行哈希计算，直至找到符合目标值特征的随机数，如果找到了这个随机数，矿工节点将验证过的各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据移到扩展块中，挂在区块之外，即区块中只记录账户资金的流向数据。
如图3所示，使用后量子算法签名的交易，在使用SegWit隔离见证之后，可以将交易中的交易合法性验证数据(PubKey+Signature)移到Extended Block(扩展块)，挂在到区块之外，区块只记录账户资金的流向数据。
如图4所示，为使用SegWit和不使用SegWit的区块对比示意图，其中，左边为不使用SegWit的区块，右边为使用SegWit的区块。Block Header为区块头，区块头包括区块中所有交易数据的加密安全数据。Transaction为区块体，区块体用于记录交易的列表。不使用SegWit的区块，如图4左边所示，区块中包括签名(Signature)，如Zoe’s Signature，Alice’s Signature，Bob’s Signature。使用SegWit的区块，如图4右边所示，区块中不再包括签名(Signature)，签名(Signature)被移至扩展块中，不再占用区块的存储空间。
S63、广播所述区块和所述扩展块，以使普通节点根据接收到的所述扩展块验证所述区块的合法性，并在验证通过时将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
生成区块和扩展块后，矿工节点向全网广播该区块和扩展块，以告诉其他区块链节点已经生成一个新的区块。普通节点为不需要对外提供查询完整交易数据服务的节点，也即是普通个人用户运行的节点，交易所、区块浏览器以及矿池等之外的节点。普通节点接收到区块和扩展块后，使用Extended Block(扩展块)部分的数据验证交易的合法性。如果验证均通过，普通节点将区块加载到本地区块链，将扩展块中的数据丢弃。
基于同一发明构思，本申请还提供一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置，如图7所示，在一个实施例中，包括：
交易接收模块71，用于接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
打包模块72，用于将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中；
广播模块73，用于广播所述区块和所述扩展块，以使普通节点根据接收到的所述扩展块验证所述区块的合法性，并在验证通过时将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
上述应用在矿工节点中的扩容装置70的其它技术特征与上述应用在矿工节点中的扩容方法的技术特征相同，在此不予赘述。
下面从普通节点的角度出发，对本申请可抗量子区块链账户系统的扩容方法和装置的具体实施方式进行详细介绍。
如图8所示，在一个实施例中，一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，包括：
S81、接收矿工节点广播的区块以及与所述区块关联的扩展块；所述区块存储有若干交易中的账户资金的流向数据，所述扩展块存储有若干交易中的交易合法性验证数据。
每笔交易包括账户资金的流向数据，例如A转账10BTC到B，还包括交易合法性验证数据，该交易合法性验证数据用于验证账户资金的流向数据是否合法，一般包括发送者公钥以及签名。矿工节点的职责是对交易进行确认，并将多笔交易打包成区块。交易被广播到区块链网络后，负责生成区块的矿工节点将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据移到扩展块中，挂在区块之外，即区块中只记录账户资金的流向数据。
如图3所示，使用后量子算法签名的交易，在使用SegWit隔离见证之后，可以将交易中的交易合法性验证数据(PubKey+Signature)移到Extended Block(扩展块)，挂在到区块之外，区块只记录账户资金的流向数据。
如图4所示，为使用SegWit和不使用SegWit的区块对比示意图，其中，左边为不使用SegWit的区块，右边为使用SegWit的区块。Block Header为区块头，区块头包括区块中所有交易数据的加密安全数据。Transaction为区块体，区块体用于记录交易的列表。不使用SegWit的区块，如图4左边所示，区块中包括签名(Signature)，如Zoe’s Signature，Alice’s Signature，Bob’s Signature。使用SegWit的区块，如图4右边所示，区块中不再包括签名(Signature)，签名(Signature)被移至扩展块中，不再占用区块的存储空间。
生成区块和扩展块后，矿工节点向全网广播该区块和扩展块，以告诉其他区块链节点已经生成一个新的区块。普通节点为不需要对外提供查询完整交易数据服务的节点，也即是普通个人用户运行的节点，交易所、区块浏览器以及矿池等之外的节点。普通节点接收广播的区块和扩展块。
S82、通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证。
普通节点接收到区块和扩展块后，使用Extended Block(扩展块)部分的数据验证交易的合法性。为了实现账户资金的流向数据的验证，需要确定区块中的账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。因此，所述区块记录有账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。可选的，如图4所示，所述区块通过哈希指针(即图中的Hash)记录账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。
在一个实施例中，所述通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，包括：从所述区块中读取一个账户资金的流向数据；根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据；根据所述交易合法性验证数据，验证所述账户资金的流向数据的合法性；若验证通过，从所述区块中读取另一个账户资金的流向数据，返回根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据的步骤，直至所述区块中所有账户资金的流向数据均被读取。
S83、若验证均通过，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
如果验证均通过，普通节点将区块加载到本地区块链，将扩展块中的数据丢弃。如下所示的交易，普通节点在使用Witness数据验证交易合法性后，可以将witness扔掉。因此，使用隔离见证，原本基于后量子公钥密码算法生成的交易数据中，占用非常大比例存储的交易合法性验证数据可以放置在区块链之外，使一笔体积接近3KB-10KB的交易缩小到30-40字节左右，大大提高区块链中交易的并发量。
在一个实施例中，所述通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，之后，还包括：若验证不通过，不执行将所述区块加载到本地区块链中的操作。如果验证不通过，则不将区块加载到区块链中。
基于同一发明构思，本申请还提供一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置，下面结合附图对本申请扩容装置的具体实施方式进行详细介绍。
如图9所示，在一个实施例中，一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置90，包括：
接收模块91，用于接收矿工节点广播的区块以及与所述区块关联的扩展块；所述区块存储有若干交易中的账户资金的流向数据，所述扩展块存储有若干交易中的交易合法性验证数据；
验证模块92，用于通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
处理模块93，用于在验证均通过时，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
普通节点接收到区块和扩展块后，使用Extended Block(扩展块)部分的数据验证交易的合法性。为了实现账户资金的流向数据的验证，需要确定区块中的账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。因此，所述区块记录有账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。可选的，如图4所示，所述区块通过哈希指针(即图中的Hash)记录账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。
在一个实施例中，所述验证模块92用于从所述区块中读取一个账户资金的流向数据；根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据；根据所述交易合法性验证数据，验证所述账户资金的流向数据的合法性；若验证通过，从所述区块中读取另一个账户资金的流向数据，返回执行根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据的功能，直至所述区块中所有账户资金的流向数据均被读取。
在一个实施例中，所述处理模块93还用于在验证不通过时，不执行将所述区块加载到本地区块链中的操作。如果验证不通过，则不将区块加载到区块链中。
上述应用在普通节点中的扩容装置90的其它技术特征与上述应用在矿工节点中的扩容方法的技术特征相同，在此不予赘述。
本申请实施例还提供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实现上述任意一项所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法。其中，所述存储介质包括但不限于任何类型的盘(包括软盘、硬盘、光盘、CD-ROM、和磁光盘)、ROM(Read-Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AcceSS Memory，随即存储器)、EPROM(EraSable Programmable Read-Only Memory，可擦写可编程只读存储器)、EEPROM(Electrically EraSable Programmable Read-Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、闪存、磁性卡片或光线卡片。也就是，存储介质包括由设备(例如，计算机)以能够读的形式存储或传输信息的任何介质。可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
图1中的每一个节点(包括矿工节点和普通节点)相当于一个服务器。如图10所示，为本申请一实施例提供的服务器的结构示意图，包括处理器102、存储装置103等器件。本领域技术人员可以理解，图10示出的结构器件并不构成对所有服务器的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件。存储装置103可用于存储应用程序51以及各功能模块，处理器102运行存储在存储装置103的应用程序101，从而执行设备的各种功能应用以及数据处理。存储装置103可以是内存储器或外存储器，或者包括内存储器和外存储器两者。内存储器可以包括只读存储器、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦写可编程ROM(EEPROM)、快闪存储器、或者随机存储器。外存储器可以包括硬盘、软盘、ZIP盘、U盘、磁带等。本申请所公开的存储装置包括但不限于这些类型的存储装置。本申请所公开的存储装置103只作为例子而非作为限定。
处理器102是服务器的控制中心，利用各种接口和线路连接整个电脑的各个部分，通过运行或执行存储在存储装置103内的软件程序和/或模块，以及调用存储在存储装置内的数据，执行各种功能和处理数据。如果服务器为矿工节点的服务器，则该处理器102将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块。如果服务器为普通节点的服务器，则该处理器102通过扩展块对区块进行验证，并将通过验证的区块加载到本地区块链中，将关联的扩展块丢弃。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
应该理解的是，在本申请各实施例中的各功能单元可集成在一个处理模块中，也可以各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成于一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (13)

1.一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，包括：
矿工节点接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
所述矿工节点将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块；
普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
若验证均通过，所述普通节点将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
2.根据权利要求1所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，所述区块记录有账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系；
所述普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，包括：
普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，从所述区块中读取一个账户资金的流向数据；
根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据；
根据所述交易合法性验证数据，验证所述账户资金的流向数据的合法性；
若验证通过，从所述区块中读取另一个账户资金的流向数据，返回根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据的步骤，直至所述区块中所有账户资金的流向数据均被读取。
3.根据权利要求2所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，所述区块通过哈希指针记录账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。
4.根据权利要求1所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，还包括：
交易所、区块浏览器和/或矿池存储所述区块和所述扩展块。
5.根据权利要求1至4任意一项所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，所述普通节点接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，之后，还包括：
若验证不通过，所述普通节点不执行将所述区块加载到本地区块链中的操作。
6.一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，包括：
接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中；
广播所述区块和所述扩展块，以使普通节点根据接收到的所述扩展块验证所述区块的合法性，并在验证通过时将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
7.一种可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，包括：
接收矿工节点广播的区块以及与所述区块关联的扩展块；所述区块存储有若干交易中的账户资金的流向数据，所述扩展块存储有若干交易中的交易合法性验证数据；
通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
若验证均通过，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
8.根据权利要求7所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，所述区块记录有账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系；
所述通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证，包括：
从所述区块中读取一个账户资金的流向数据；
根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据；
根据所述交易合法性验证数据，验证所述账户资金的流向数据的合法性；
若验证通过，从所述区块中读取另一个账户资金的流向数据，返回根据所述对应关系，确定所述扩展块中与所述账户资金的流向数据对应的交易合法性验证数据的步骤，直至所述区块中所有账户资金的流向数据均被读取。
9.根据权利要求8所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法，其特征在于，所述区块通过哈希指针记录账户资金的流向数据和扩展块中的交易合法性验证数据之间的对应关系。
10.一种可抗量子区块链账户系统的扩容系统，其特征在于，包括矿工节点和普通节点；
所述矿工节点用于接收一段时间内的若干交易，所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中，广播所述区块和所述扩展块；
所述普通节点用于接收到所述区块和所述扩展块时，通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；在验证均通过时，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
11.一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置，其特征在于，包括：
交易接收模块，用于接收一段时间内的若干交易；所述交易包括账户资金的流向数据以及交易合法性验证数据；
打包模块，用于将各个账户资金的流向数据打包成区块，将各个交易合法性验证数据打包在与所述区块关联的扩展块中；
广播模块，用于广播所述区块和所述扩展块，以使普通节点根据接收到的所述扩展块验证所述区块的合法性，并在验证通过时将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
12.一种可抗量子区块链账户系统的扩容装置，其特征在于，包括：
接收模块，用于接收矿工节点广播的区块以及与所述区块关联的扩展块；所述区块存储有若干交易中的账户资金的流向数据，所述扩展块存储有若干交易中的交易合法性验证数据；
验证模块，用于通过所述扩展块中的各个交易合法性验证数据对所述区块中对应的账户资金的流向数据进行验证；
处理模块，用于在验证均通过时，将所述区块加载到本地区块链中，将所述扩展块丢弃。
13.一种计算机可读存储介质，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至9中任意一项所述的可抗量子区块链账户系统的扩容方法。
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