CN109829296A - 基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，包括：提供一种沙箱系统，该沙箱系统用来模拟执行环境并将数据和状态同生产环境隔离开来，所述沙箱系统包括所述联盟链的若干节点；在所述沙箱系统中进行智能合约的在线编辑、部署和测试验证；测试验证后的智能合约能够直接发布到正式环境中运行。该方法可以减少上链合约的错误概率，降低合约编辑，调试，验证和升级的成本。

Description

基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法

技术领域

本发明涉及区块链领域，特别是涉及一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法。

背景技术

1994年，计算机科学家和密码学家Nick Szabo首次提出“智能合约”概念。它早于区块链概念的诞生。Szabo描述了智能合约是“以数字形式指定的一系列承诺，包括各方履行这些承诺的协议”；是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。简单的说，它就是一段计算机执行的程序，满足可准确自动执行即可。

它具有很大的优势，一是允许在没有第三方的情况下进行可信交易。二是这些交易可追踪且不可逆转。它需要一套承诺，一套经由合约参与方同意相互履行的义务与责任。还要表明合约的本质与目的，就像你买东西一样，买卖双方同意一手交钱一手交货一样。第三是数字化，智能合约必须由计算机程序代码写入计算机，并且可读可自动执行，因为，一旦各个合约参与方达成协议，智能合约就必须建立各个参与方之间的权力与义务，而且合约必须由计算机或者计算机网络来自动执行。

区块链技术是一种去中心化的电子记账方式，它具有安全和不可篡改的特性，安全性很高。所以区块链技术与智能合约的结合不仅可以发挥智能合约在成本效率方面的优势，而且还成功的避免了恶意行为对智能合约的正常执行的干扰。将智能合约以数字化的形式写入区块链中，由区块链技术的特性保障存储、读取、执行整个过程透明、可跟踪、不可篡改。

同时，由区块链自带的共识算法构建出一套状态机系统，使得智能合约能够高效地运行。

但是，同大多数新兴技术一样，智能合约也存在一些问题。由于智能合约是“执行合约条款的计算机交易协议”，区块链上的所有用户都可以看到基于区块链的智能合约。这会导致包括安全漏洞在内的所有漏洞都可见，并且可能无法迅速修复。伴随着区块链在各个行业领域形成的众多应用案例，智能合约的安全问题，程序逻辑漏洞等问题频出，为了解决这些问题，行业内有了一些经验做法，但整体的开发和验证效率低下，使得智能合约的整体开发成本始终居高不下，尤其是联盟链建设中，智能合约从编辑、安装、实例化、升级、合约执行及底层区块链网络的配置等，需要一个复杂的实现过程，而且容易出现错误，需要投入大量的时间和精力去排查和验证错误、也因此延长了业务验证的时间周期，无法快速的将应用接入到区块链中并验证，在这种情况下，如何减少上链合约的错误概率，降低合约编辑，调试，验证和升级的成本，成了亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，可以减少上链合约的错误概率，降低合约编辑，调试，验证和升级的成本。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，包括：提供一种沙箱系统，该沙箱系统用来模拟执行环境并将数据和状态同生产环境隔离开来，沙箱系统包括联盟链的若干节点；在沙箱系统中进行智能合约的在线编辑、部署和测试验证；测试验证后的智能合约能够直接发布到正式环境中运行。

可选的或优选的，智能合约的部署通过调用流程的方式进行自动化安装和实例化流程。

可选的或优选的，智能合约的在线编辑中，包括如下步骤：编辑智能合约代码，沙箱系统提供智能合约样例，编辑时，在智能合约样例的基础上进行修改；参数设置，其包括设置安装参数、实例化参数和调用参数，设置后的参数将在智能合约的自动化安装过程、实例化过程和调用执行环节中被应用；校验提交参数，其用来对安装参数、实例化参数、调用参数进行完整性和合法性校验；接收智能合约代码和参数设置，提交后的智能合约代码和参数设置将被智能合约接口系统接收，并返回智能合约执行结果。

可选的或优选的，自动化安装流程中，包括如下步骤：合约代码格式校验，如果验证通过，根据智能合约代码生成指定文件格式的代码文件，如果验证不通过，提示验证不通过信息；校验请求Token合法性；将智能合约代码连接到相应节点；根据安装参数的设置，将智能合约代码安装到指定的节点上。

可选的或优选的，智能合约的实例化过程中，包括如下步骤：参数完整性校验和合法性校验，从智能合约编辑系统中接收实例化设置参数，根据完整性规则和合法性规则进行校验，如果验证通过，校验访问Token合法性，如果验证不通过，提示验证不通过信息；校验访问Token合法性成功，允许client端接入，否则，不支持接入请求；根据实例参数的设置，在指定的节点上执行实例化操作，执行完实例化操作后，该智能合约处于可执行状态。

可选的或优选的，智能合约的在线编辑中，参数设置内容还包括智能合约名称、智能合约版本。

可选的或优选的，调用参数内容包括事务类型、调用函数名称、调用参数值。

可选的或优选的，沙箱系统启动时，包括如下步骤：定义联盟成员组织，该成员组织代表某特定群体的成员和第三方，联盟链内部将指定多个预选节点为记账人，每个块的生成将由所有指定的预选节点共同决定；定义节点，包括设定节点名称、环境变量设置、数据目录映射和服务端口指定，定义后的节点将作为一个独立的容器运行；定义排序节点，包括排序节点的工作目录、环境变量设置、数据目录映射和服务端口指定，排序节点提供区块链的共识服务，负责对不同的交易进行排序；定义通道名称，其用来制定访问规则；定义认证服务CA节点，其用来实现组织和用户的身份认证；启动并生成沙箱环境。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：通过建立专有的测试链和测试节点来模拟执行环境，实现所有正常联盟链的功能，并与真实的环境进行隔离，该虚拟环境同正式的生产环境隔离，随时可以推倒重来，可以快速实现智能合约的编辑，自动化安装，实例化和调用执行等一系列流程化操作。通过设置安装参数、实例化参数以及执行参数，可以自动化的在区块链上完成整个智能合约生命周期，从而实现联盟链上所有智能合约功能，快速实现智能合约编辑和验证，减少区块链上智能合约出现错误的概率，快速接入到区块链系统。

附图说明

图1是本发明实施例提供的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法的原理图；

图2是本发明实施例提供的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中沙箱系统的启动和销毁流程图；

图3是本发明实施例提供的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约编辑流程图；

图4是本发明实施例提供的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约自动化安装流程图；

图5是本发明实施例提供的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约实例化流程图；

图6是本发明实施例提供的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约调用流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例实际上仅仅是说明性的或者示例性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。在下面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的全部细节均已了解的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过展示本发明的示例来提供对本发明的更好的理解。本发明决不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。

下面结合具体实施例对本发明做进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。

首先，智能合约可以是区块链上的一段程序代码，她规定了智能合约所依托的网络节点的用户权利与义务以及动作条款。智能合约相关网络节点的用户通过发送区块链交易来确认智能合约、实现智能合约可能需要的价值转移、调用智能合约规定的功能等等。

结合图1，本发明实施例提供的一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，包括如下步骤：

提供一种沙箱系统，该沙箱系统用来模拟执行环境并将数据和状态同生产环境隔离开来，沙箱系统包括联盟链的若干节点。

在沙箱系统中进行智能合约的在线编辑、部署和测试验证。优选地，智能合约的部署包括自动化安装、实例化和调用流程。

测试验证后的智能合约能够直接发布到正式环境中运行。

上述方案的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，主要目的是为了提供一种快速接入区块链的能力，通过一个智能合约虚拟化容器，建立一套模拟执行环境，并通过沙箱机制将数据和状态同生产环境隔离开来，并支持随时重新初始化，恢复初始设置。在快速实现智能合约简单高效验证的同时，不影响生产环境中的设置和数据。简单的说，智能合约沙箱的实现方法在于建立专有的测试链和测试节点，实现所有正常联盟链的功能，并与真实的环境进行隔离，快速实现智能合约的编写，自动化安装，实例化和自动化执行等一系列流程。

本实施例提出一种基于联盟链的智能合约的沙箱系统。该智能合约的沙箱系统可以包括有多个网络节点组成的对等计算机网络，智能合约容器，智能合约接口系统和智能合约编辑系统。

其中，区块链节点网络提供了一个运行环境支撑，这些节点按角色来分，可以分为对等节点，排序节点，CA认证服务节点等等。不同类型的节点承担了不同的职责，各节点之间相互配合，形成了完整了区块链底层网络连接。需要说明的是，这些节点可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本发明实例方案的目的。

沙箱系统提供了一个运行智能合约的容器，该容器托管构成系统应用逻辑的智能合约。

智能合约接口系统提供了一种访问区块链节点账本的能力，在智能合约编辑系统提交的代码和参数，将通过接口系统与区块链网络节点进行交互，并返回账本操作后的结果。简单的说，智能合约接口系统，提供了一种访问区块链节点和操作区块链账本的基础能力。

智能合约编辑系统提供了一种接收智能合约代码，以及该代码在区块链节点上安装、实例化、执行等所需要的参数配置，并执行参数进行格式化及完整性进行校验。

如上，可以实现智能合约沙箱系统的基础结构搭建，并根据后续的流程完成每个流程的具体操作，实现一个基于联盟链的智能合约沙箱系统。

如图2所示，本实施例提出一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中，沙箱系统的启动和销毁流程包括完成智能合约沙箱建立和销毁的几个关键步骤，具体如下；

步骤1：定义联盟成员组织，成员组织代表某个特定群体的成员和有限的第三方，联盟链内部将指定多个预选节点为记账人，每个块的生成将由所有这些指定的预选节点共同决定。

步骤2：定义对等节点，包括对等节点名称，环境变量设置，数据目录映射，服务端口指定等，定义后的对等节点将作为一个独立的容器运行，对等节点是联盟链的重要组成部分，它承载了账本和智能合约。

步骤3：定义排序节点，包括排序节点的工作目录，环境变量设置，数据目录映射，服务端口指定等，排序节点提供了区块链的共识服务,负责对不同Client 发送的交易进行排序。

步骤4：定义通道名称，通道就像一个虚拟区块链网络，它位于物理区块链网络之上，具有自己的访问规则。这些通道采用自己的交易订购机制，从而提供可扩展性，最终实现有效订购和大量数据的分区。

步骤5：定义认证服务CA节点，包括CA节点的证书目录，环境变量设置，服务端口指定等的设置。在智能合约沙箱实现方法中，CA节点将用来实现组织和用户的身份认证。

步骤6：启动并生成沙箱环境，完成上述几个关键步骤后，即可启动沙箱环境，沙箱环境运行后，将可以为智能合约的安装、实例化和运行等操作提供运行环境保障。

使用上述流程步骤，可以创建或销毁一个沙箱环境，该环境可允许所有配置推倒重来，可以很方便的将所有节点恢复到初始状态，已安装或实例化的智能合约也将清除，新创建的环境可作为一个全新的纯净环境运行，支持整个环境隔离于正式环境之外实现多次重复性的初始化操作。

如图3所示，本实施例提供一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约编辑流程，该流程体现了完成智能合约编辑及参数设置所需要的几个关键步骤，具体如下；

步骤1：编辑智能合约代码，在本系统的编码区域编写智能合约代码，系统默认会显示GO语言版本的代码样例，可以根据需要直接在模板代码的基础上进行修改，使用系统默认提供的智能合约样例，可以快速建立智能合约的代码结构，直接切入到具体业务逻辑实现过程。

步骤2：设置安装参数和实例化参数；参数设置内容包括智能合约名称，智能合约版本，智能合约安装参数，智能合约实例化参数等，参数的格式需遵循一定的规则，设置后的参数将在智能合约自动化安装过程、实例化过程等环节中被应用。

步骤3：设置调用参数；参数内容包括事务类型，调用函数名称，调用参数值等，该参数设置在智能合约的调用执行环节被应用。

步骤4：校验提交参数；对安装参数、实例化参数、调用参数进行完整性和合法性校验。

步骤5：接收智能合约代码和参数设置；提交后的智能合约代码和参数设置将被智能合约接口系统接收，并返回智能合约执行结果。

使用本的流程，可以实现智能合约的编辑、安装参数设置、实例化参数设置、调用参数设置、智能合约执行结果显示等一系列流程。通过本流程的实现过程，可以将智能合约参数的应用和转换过程隐藏起来，减少智能合约参数应用的错误概率，降低智能合约开发的复杂度。

如图4所示，本实施例提供一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约自动化安装流程，该流程体现了完成智能合约自动化安装的若干个关键步骤，具体如下；

步骤1：合约代码格式校验；从智能合约编辑系统中接收合约代码和设置参数，根据完整性规则和合法性规则进行校验，如果验证通过，执行下一步骤，如果验证不通过，本步骤终止，并返回验证不通过提示信息。

步骤2：生成代码文件；验证通过后，根据智能合约代码生成指定文件格式的文件，后续将安装此智能合约文件到相应的对等节点上。

步骤3：校验请求Token合法性；对请求Token进行有效性和合法性检查，请求Token代表了智能合约沙箱系统的统一鉴权机制，如果鉴权成功，才允许 client端接入，否则不支持接入请求。

步骤4：连接到对等节点；智能合约代码由对等节点启动和维护，智能合约通过grpc与对等节点交互，根据设置参数的不同，智能合约代码可以根据实际的业务需要被安装到一个或多个对等节点中。

步骤5：发送并执行安装请求；根据安装参数的设置，将智能合约代码安装到指定的对等节点上。

使用本智能合约自动化安装流程，可以实现智能合约在各对等节点上的自动化安装过程，对等节点可以是一个或多个，可以根据实际的需要选择对等节点的个数来实现本发明实例方案的目的。

如图5所示，本实施例提出了一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中实例化流程，该流程体现了完成智能合约实例化过程所经过的几个关键步骤，具体如下；

步骤1：参数完整性校验和合法性校验；从智能合约编辑系统中接收实例化设置参数，根据完整性规则和合法性规则进行校验，如果验证通过，执行下一步骤，如果验证不通过，本步骤终止，并返回验证不通过提示信息。

步骤2：校验访问Token合法性；对请求Token进行有效性和合法性检查，请求Token代表了智能合约沙箱的统一鉴权机制，如果鉴权成功，才允许client 端接入，否则不支持接入请求。

步骤3：连接到对等节点；智能合约代码由对等节点启动和维护，智能合约通过grpc与对等节点交互，根据设置参数的不同，智能合约代码可以根据实际的业务需要被安装到一个或多个对等节点中。

步骤4：发送并执行实例化请求；根据实例参数的设置，在指定的对等节点上执行实例化操作，执行完实例化操作后，该智能合约处于可执行状态。

使用本发明中的智能合约实例化流程，可以实现智能合约在对等节点上的实例化过程，实例化的过程只需要在指定的对等节点上执行一次，实例化操作完成后，在同一个子链上的其他对等节点，都可以调用智能合约执行交易和记账。

如图6所示，本实施例提出一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法中智能合约调用流程，该流程体现了完成智能合约调用过程中所需要的几个步骤，具体如下；

步骤1：参数完整性校验和合法性校验；从智能合约编辑系统中接收智能合约调用参数，根据完整性规则和合法性规则进行校验，如果验证通过，执行下一步骤，如果验证不通过，本步骤终止，并返回验证不通过提示信息。

步骤2：校验访问Token合法性；对请求Token进行有效性和合法性检查，请求Token代表了智能合约沙箱的统一鉴权机制，如果鉴权成功，才允许client 端接入，否则不支持接入请求。

步骤3：连接到对等节点；智能合约代码由对等节点启动和维护，智能合约通过grpc与对等节点交互，根据设置参数的不同，智能合约代码可以根据实际的业务需要被安装到一个或多个对等节点中。

步骤4：在账本上执行智能合约；根据执行参数的设置，在指定的对等节点上执行智能合约调用操作，并返回智能合约调用结果。

综上所述，本实施例的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，通过建立专有的测试链和测试节点来模拟执行环境，实现所有正常联盟链的功能，并与真实的环境进行隔离，该虚拟环境同正式的生产环境隔离，随时可以推倒重来。快速实现智能合约的编辑，自动化安装，实例化和调用执行等一系列流程化操作。智能合约程序的编辑系统包括智能合约编辑系统和参数设置，以及具体功能的实现程序，通过设置安装参数、实例化参数以及执行参数，可以自动化的在区块链上完成整个智能合约生命周期，从而实现联盟链上所有智能合约功能，快速实现智能合约编辑和验证，减少区块链上智能合约出现错误的概率，快速接入到区块链系统。

除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”或者“一”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。

以上所述仅为本发明的示例实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，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 (8)

1.一种基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，包括：

提供一种沙箱系统，该沙箱系统用来模拟执行环境并将数据和状态同生产环境隔离开来，所述沙箱系统包括所述联盟链的若干节点；

在所述沙箱系统中进行智能合约的在线编辑、部署和测试验证；

测试验证后的智能合约能够直接发布到正式环境中运行。

2.根据权利要求1所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述智能合约的部署通过调用流程的方式进行自动化安装和实例化流程。

3.根据权利要求2所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述智能合约的在线编辑中，包括如下步骤：

编辑智能合约代码，所述沙箱系统提供智能合约样例，编辑时，在所述智能合约样例的基础上进行修改；

参数设置，其包括设置安装参数、实例化参数和调用参数，设置后的参数将在智能合约的自动化安装过程、实例化过程和调用执行环节中被应用；

校验提交参数，其用来对安装参数、实例化参数、调用参数进行完整性和合法性校验；

接收智能合约代码和参数设置，提交后的智能合约代码和参数设置将被智能合约接口系统接收，并返回智能合约执行结果。

4.根据权利要求3所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述自动化安装流程中，包括如下步骤：

合约代码格式校验，如果验证通过，根据智能合约代码生成指定文件格式的代码文件，如果验证不通过，提示验证不通过信息；

将智能合约代码连接到相应节点；

根据安装参数的设置，将智能合约代码安装到指定的节点上。

5.根据权利要求4所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述智能合约的实例化过程中，包括如下步骤：

参数完整性校验和合法性校验，从智能合约编辑系统中接收实例化设置参数，根据完整性规则和合法性规则进行校验，如果验证通过，校验访问Token合法性，如果验证不通过，提示验证不通过信息；

校验访问Token合法性成功，允许client端接入，否则，不支持接入请求；

根据实例参数的设置，在指定的节点上执行实例化操作，执行完实例化操作后，该智能合约处于可执行状态。

6.根据权利要求5所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述智能合约的在线编辑中，所述参数设置内容还包括智能合约名称、智能合约版本。

7.根据权利要求6所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述调用参数内容包括事务类型、调用函数名称、调用参数值。

8.根据权利要求1所述的基于联盟链的智能合约的沙箱实现方法，其特征在于，所述沙箱系统启动时，包括如下步骤：

定义联盟成员组织，该成员组织代表某特定群体的成员和第三方，联盟链内部将指定多个预选节点为记账人，每个块的生成将由所有指定的预选节点共同决定；

定义节点，包括设定节点名称、环境变量设置、数据目录映射和服务端口指定，定义后的节点将作为一个独立的容器运行；

定义排序节点，包括排序节点的工作目录、环境变量设置、数据目录映射和服务端口指定，排序节点提供区块链的共识服务，负责对不同的交易进行排序；

定义通道名称，其用来制定访问规则；

定义认证服务CA节点，其用来实现组织和用户的身份认证；

启动并生成沙箱环境。