CN110149379A - 一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法 - Google Patents

Abstract

本申请请求保护一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器；执行信道协议检测通过，层级数据将在多原链网络中被扩展；通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据；将关于吞吐量请求数据的层级数据扩展在多原链网络中并将吞吐量请求数据扩展到云服务网络中。该方法杜绝了非恶意的网络故障为共识过程带来的交易延迟;其次,提出一种以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量,减少POW的算力浪费,同时还增大拜占庭节点作恶的代价。

Description

一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法

技术领域

本发明属于计算机多原链技术领域，具体地，涉及一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法。

背景技术

Multiple Atomic Chain（简称MAC，多原链）是开发在比特币和以太坊之外的第三种多原链底层生态系统，致力于拓展多原链技术的商业应用边界和技术边界，让大众用户用户能够真实的感受到多原链技术的价值，让多原链不在停滞于学术理论层面而是更加直接的应用到开发应用的实践中去，多原链的开发将是商业应用和多原链技术碰撞的火花，也是对多原链现有技术的一种挑战，跳跃出了现有技术领域思维，为多原链3。0生态应用体系的开创先锋。多原链系统中，可以通过价值传输协议来实现点对点的价值转移，高性能、高吞吐量、快速安全是多原链的特性，从而用多原链的底层构建出一个支持多个行业领域（金融、物联网、供应链、社交、游戏、电商、溯源、交易等）的去中心化的场景应用开发生态平台。

在多原链的公链（PublicBlockchain 系统中，全世界任何人都可读取、任何人都能发送交易且交易能获得有效确认、任何人都能参与其中共识过程的多原链（共识过程决定哪个账本可被添加到多原链中和明确当前状态）。作为中心化或者准中心化信任的替代物，公共多原链的安全由“加密数字经济”采取工作量证明机制或权益证明机制等方式，将经济奖励和加密数字验证结合了起来，并遵循着一般原则：每个人从中可获得的经济奖励，与对共识过程作出的贡献成正比。这些多原链通常被认为是“完全去中心化”的。

通过多次运算及权威的超算中心测试，我们的TPS值实测突破了千万级别，这对于传统高性能开发平台开发不论是基于共识机制还是DAG都是极其深远的影响，未来多原链将会成为真正落地的商业应用链，满足金融/支付/电商/溯源/物流及更多产业的实体应用，切实的将多原链的技术以高性能的呈现运用在实体的各个领域中，真正的解决了现有去中心化无法做的高吞吐量痛点，极其方便的友好打造世界级多原链基础设施。同时，在多原链上，共链共享统一的用户系统

上用户共享打通多原链世界大用户生态，交易时间、隐私保护、渐进节点共识，以及提高信任的效率，在并发响应方面也同时做了大量的突破。

在业务数据上链所经历的三个阶段中，共识阶段是需要多原链网络中的其 他多原链节点参与的。经研究发现，在对业务数据进行共识处理时，随着参与 共识的多原链节点的数量增加，对业务数据进行共识处理的时间延长，进而导致业务数据的共识处理效率低的问题。

发明内容

因此，为了解决当前区块链数据通信环节中的整合困难、准确性低的问题，本发明提出了一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法。

本发明请求保护一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于，包括：

数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器；

数据资源分配服务器将执行信道协议检测，如果检测未通过，数据将被拒绝扩展；

如果检测通过，层级数据将在多原链网络中被扩展，同时吞吐量请求数据将在云服务网络中被扩展；

数据资源分配服务器可以通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据；

将关于吞吐量请求数据的层级数据扩展在多原链网络中并将吞吐量请求数据扩展到云服务网络中，采用链式结构，以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量。

当有新的银行成立或者原有银行需要进行扩展时，首先通过向发送的消息进行加密函数生成消息摘要，然后用其私钥生成消息签章的数字摘要，设立账户多原链来解决并向接收方发送数字签章和消息接收方对数字签章和消息执行一定的操作，并通过判断操作结果来确定发送方和消息的真实性，当交易量较大时，系统可以增加交易多原链来增加处理速度。

本发明所请求保护的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法解决双层区块链结构下网络压力大,共识环节多等性能问题，网络中数据资源分配服务器可以通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据,保证高效性以及安全性,并且利用延迟边界,杜绝了非恶意的网络故障为共识过程带来的交易延迟;其次,提出一种以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量,减少POW的算力浪费,同时还增大拜占庭节点作恶的代价。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需 要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明所涉及的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法的工作流程图；

图2为为本发明所涉及的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法的一实施例的工作流程图。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示 了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不 应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地 理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

参照附图1为本发明所涉及的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法的工作流程图。

本发明请求保护一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于，包括：

数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器；

数据资源分配服务器将执行信道协议检测，如果检测未通过，数据将被拒绝扩展；

如果检测通过，层级数据将在多原链网络中被扩展，同时吞吐量请求数据将在云服务网络中被扩展；

数据资源分配服务器可以通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据；

将关于吞吐量请求数据的层级数据扩展在多原链网络中并将吞吐量请求数据扩展到云服务网络中，采用链式结构，以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量。

进一步地，所述数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器，具体包括：

当有新的银行成立或者原有银行需要进行扩展时，首先通过向发送的消息进行加密函数生成消息摘要，然后用其私钥生成消息签章的数字摘要，设立账户多原链来解决并向接收方发送数字签章和消息接收方对数字签章和消息执行一定的操作，并通过判断操作结果来确定发送方和消息的真实性，当交易量较大时，系统可以增加交易多原链来增加处理速度。

物流网络进行信息的传递，不排除有恶意节点对加密信息的拦截和破坏，为解决物流服务交易信息的安全传递及不可篡改性问题，每个物流节点在对上一节点物流服务交易信息获取分析后加密，必须附上该节点的数字签章。各节点传递物流服务交易信息包含一系列的密钥对，每个密钥对包括一个私钥和一个公钥。私钥(k)通常为一串随机数，生成所必需的签章以证明物流服务信息的正确性。使用椭圆曲线加密函数产生一个公钥(K)。公钥(K)再进行单向加密哈希函数生成加密摘要(A)。

数字签章一般的工作流程是：信息发送者首先通过向发送的消息进行加密函数生成消息摘要，然后用其私钥生成消息签章的数字摘要，并向接收方发送数字签章和消息。接收方对数字签章和消息执行一定的操作，并通过判断操作结果来确定发送方和消息的真实性。

签章过程：

输入：待签章消息 m；

输出：对待签章消息 M 的数字签章 S 为整数对 ( r ,s )；

步骤1：随即选取一个整数 k ∈ [1 , n− 1]；

步骤2：计算 QUOTE

步骤3：计算 QUOTE ；

步骤4：计算 QUOTE

如果 s = 0，则返回步骤1； S = ( r ,s)为数字签章；

b.验证过程

数字签章验证从签章正确发送验证，判断接收到的消息是否真实，或是否其他真实实体

输入:待验证消息 M，

输出：如果判断签章为 U 对数字消息 M 的签章，则 output=“valid”，否则 output=“invalid”

步骤1：If QUOTE ，output=invalid，stop；

步骤2：计算待签章的 hash 值， QUOTE ；

步骤3：将 H 换成整数 e；

步骤4：计算 QUOTE

步骤五：计算 QUOTE ，If R =0，output“invalid”and stop；

步骤六：令 QUOTE ；

步骤七：比较v和r，验证签章是否有效。

参照附图2为为本发明所涉及的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法的一实施例的工作流程图，优选的，所述数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器，具体包括：

所述数据资源分配服务器将执行信道协议检测，如果检测未通过，数据将被拒绝扩展，具体包括：

信道协议检测区位于一个 ICMP 的标准控制块部分，其组成格式从前到后依次为检测类型、检测标志和检测内容；

其中检测类型标志了该 ICMP 的信道协议检测区类型为状态报告或是保管信号，状态报告提供了一个 ICMP 在整个传输处理流程中所处的状态以及某一状态的处理时间；

保管信号则用来提示 ICMP 的保管转发操作，包括保管转发是否成功以及指示信号产生时间等；

检测到当前状态报告或保管信号的内容为远程资源紧张或本地资源空闲充足时，依靠信道协议检测区，PING信号发出扩展拒绝的信号。

该方法真正达到了去中心化的核心要求，由多认证节点共同来验证物流活动中的交易行为。从物流服务交易来看，物流发起者与物流接收者是动态变化的，这样可以保证节点数量和防止恶意节点的大规模破坏。各认证节点是作为物流服务交易行为的受益者，会主动遵守该共识认证机制，因此基云计算的物流区块链模型具有较高的交易稳定性和容错性。

进一步地，所述如果检测通过，层级数据将在多原链网络中被扩展，同时吞吐量请求数据将在云服务网络中被扩展，具体包括；：

信道协议检测区位于一个 ICMP 的标准控制块部分，其组成格式从前到后依次为检测类型、检测标志和检测内容；

其中检测类型标志了该 ICMP 的信道协议检测区类型为状态报告或是保管信号，状态报告提供了一个 ICMP 在整个传输处理流程中所处的状态以及某一状态的处理时间；

保管信号则用来提示 ICMP 的保管转发操作，包括保管转发是否成功以及指示信号产生时间等；

检测到当前状态报告或保管信号的内容为远程资源充足或本地资源空闲紧张时，依靠信道协议检测区，PING信号发出扩展允许的信号；

利用云服务的Map 函数动态的分配 n 个节点给各个交易主体，模拟其交易信息传递过程，通过 Hash 加密算法传递物流交易信息，进而使用拜占庭共识(PBFT)算法完成认证过程再使用 Reduce 函数进行规约处理。

从链关键区块的区块体中,存储一个时间片段内(该关键区块与关键区块的时间间隔)构建完成的从链微区块的区块头,其中包括存储在微区块中的交易集合哈希值(使用交易集合构建默克尔树的根节点哈希值)、时间戳以及区块签章。关键区块的创世区块中由于没有前一时间片段内产生的微区块,故区块体为空。从链微区块中存储交易的数据结构采用键值对的形式表达,交易中包含了交易双方标识,交易类型、交易附属信息以及前驱交易哈希。

一个关键区块构建完成后,该区块的构建者负责一个时间片段内的微区块构建,这个时间片段内的微区块的区块头将保存在下一个关键区块的区块体中。主链验证区块的区块体中存储全网各个从链微区块的区块摘要,其中包括存储在微区块中的交易集合的哈希值、时间戳、区块签章、所属从链名以及从链主体列表。

优选的，所述数据资源分配服务器可以通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据，具体包括：

数据资源分配服务器通过查询多原链检测当前的多原链是否存在嵌套结构；

当存在嵌套结构时，底层链中的代理节点作为上层虚拟链中的普通记账节点进行投票选举，其中一些节点作为上层虚拟链中的代理节点进行链之间通讯的共识与协商，因此，任何一个账本节点可以同时存在一种或多种状态，可作为独立的跟随节点，或者作为底层链的代理节点与上层虚拟链的跟随节点，或作为底层链的代理节点与上层虚拟链的代理节点；

当网络存在三层或更多层嵌套架构时，每个账本节点可能同时拥有若干种角色；

如果不存在嵌套结构，则直接从云服务网络获取吞吐量请求数据。

在区块链中，每一个数据写入都是依靠交易的方式写入，在交易的同时可以写入信息，本设计将所有的数据写入信息模块。同时，ethermint 的数据交互的过程中，不会对数据进行加密，因而在本设计中，将会对数据进行加密处理（可选）。在每一个交易中，交易发起人为需要存储个人信息的用户，交易接受方为第三方的公证机构（如政府），这样个人信息既可以被公开，也可以接受政府的审查，而其他用户将不能获取被加密的个人信息，加密的个人信息只能被长传的信息提供者或者第三方的审查机构查询。

进一步地，所述将关于吞吐量请求数据的层级数据扩展在多原链网络中并将吞吐量请求数据扩展到云服务网络中，采用链式结构，以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量，具体包括：

从链多原链账本的账本体中,存储一个时间片段内，该多原链账本与多原链账本的时间间隔内构建完成的从链微账本的账本头,其中包括存储在微账本中的交易集合哈希值(使用交易集合构建默克尔树的根节点哈希值)、时间戳以及账本签章；

当存在超过两层虚拟链时，该模式以递归的方式由顶层向下传递，当发生业务交涉时，如果交涉的多方均处于同一个部门中，则所有协商仅需在部门内部管理层中达成共识即可，而如果需要协商的双方处于同一个事业部的不同部门，则所有的协商需要在事业部管理层团队之间进行，协商结果则通知受到影响的若干部门即可；

多原链账本的创世账本中由于没有前一时间片段内产生的微账本,故账本体为空，从链微账本中存储交易的数据结构采用键值对的形式表达,交易中包含了交易双方标识,交易类型、交易附属信息以及前驱交易哈希；

每次上层虚拟链共识发生时，必须首先计算数据块所涉及的全部底链是否存在至少一个成员，而共识的发起者必须在得到超2/3的成员赞同，且该数据块所涉及的全部底链中，每个底链的代理节点间均达成赞同共识后，才能认为本次共识成功；

一个多原链账本构建完成后,该账本的构建者负责一个时间片段内的微账本构建,这个时间片段内的微账本的账本头将保存在下一个多原链账本的账本体中；主链验证账本的账本体中存储全网各个从链微账本的账本摘要,其中包括存储在微账本中的交易集合的哈希值、时间戳、账本签章、所属从链名以及从链主体列表。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于，包括：

数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器；

数据资源分配服务器将执行信道协议检测，如果检测未通过，数据将被拒绝扩展；

如果检测通过，层级数据将在多原链网络中被扩展，同时吞吐量请求数据将在云服务网络中被扩展；

数据资源分配服务器可以通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据；

将关于吞吐量请求数据的层级数据扩展在多原链网络中并将吞吐量请求数据扩展到云服务网络中，采用链式结构，以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量。

2.如权利要求1所述的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于：

所述数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器，具体包括：

当有新的银行成立或者原有银行需要进行扩展时，首先通过向发送的消息进行加密函数生成消息摘要，然后用其私钥生成消息签章的数字摘要，设立账户多原链来解决并向接收方发送数字签章和消息接收方对数字签章和消息执行一定的操作，并通过判断操作结果来确定发送方和消息的真实性，当交易量较大时，系统可以增加交易多原链来增加处理速度。

3.如权利要求1所述的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于：

所述数据扩展请求服务器将吞吐量请求数据以及关联的层级数据提供给数据资源分配服务器，具体包括：

所述数据资源分配服务器将执行信道协议检测，如果检测未通过，数据将被拒绝扩展，具体包括：

信道协议检测区位于一个 ICMP 的标准控制块部分，其组成格式从前到后依次为检测类型、检测标志和检测内容；

其中检测类型标志了该 ICMP 的信道协议检测区类型为状态报告或是保管信号，状态报告提供了一个 ICMP 在整个传输处理流程中所处的状态以及某一状态的处理时间；

保管信号则用来提示 ICMP 的保管转发操作，包括保管转发是否成功以及指示信号产生时间等；

检测到当前状态报告或保管信号的内容为远程资源紧张或本地资源空闲充足时，依靠信道协议检测区，PING信号发出扩展拒绝的信号。

4.如权利要求1所述的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于：

所述如果检测通过，层级数据将在多原链网络中被扩展，同时吞吐量请求数据将在云服务网络中被扩展，具体包括；：

信道协议检测区位于一个 ICMP 的标准控制块部分，其组成格式从前到后依次为检测类型、检测标志和检测内容；

其中检测类型标志了该 ICMP 的信道协议检测区类型为状态报告或是保管信号，状态报告提供了一个 ICMP 在整个传输处理流程中所处的状态以及某一状态的处理时间；

保管信号则用来提示 ICMP 的保管转发操作，包括保管转发是否成功以及指示信号产生时间等；

检测到当前状态报告或保管信号的内容为远程资源充足或本地资源空闲紧张时，依靠信道协议检测区，PING信号发出扩展允许的信号；

利用云服务的Map 函数动态的分配 n 个节点给各个交易主体，模拟其交易信息传递过程，通过 Hash 加密算法传递物流交易信息，进而使用拜占庭共识(PBFT)算法完成认证过程再使用 Reduce 函数进行规约处理。

5.如权利要求1所述的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于：

所述数据资源分配服务器可以通过查询多原链获得层级数据，通过层级数据从云服务网络获取吞吐量请求数据，具体包括：

数据资源分配服务器通过查询多原链检测当前的多原链是否存在嵌套结构；

当存在嵌套结构时，底层链中的代理节点作为上层虚拟链中的普通记账节点进行投票选举，其中一些节点作为上层虚拟链中的代理节点进行链之间通讯的共识与协商，因此，任何一个账本节点可以同时存在一种或多种状态，可作为独立的跟随节点，或者作为底层链的代理节点与上层虚拟链的跟随节点，或作为底层链的代理节点与上层虚拟链的代理节点；

当网络存在三层或更多层嵌套架构时，每个账本节点可能同时拥有若干种角色；

如果不存在嵌套结构，则直接从云服务网络获取吞吐量请求数据。

6.如权利要求1所述的一种基于层逻辑的多原链吞吐量扩展方法，其特征在于：

所述将关于吞吐量请求数据的层级数据扩展在多原链网络中并将吞吐量请求数据扩展到云服务网络中，采用链式结构，以NDPOS为主的混合共识结合DHT跨连分片，由密码哈希相连接，扩展分布式账本的吞吐量，具体包括：

从链多原链账本的账本体中,存储一个时间片段内，该多原链账本与多原链账本的时间间隔内构建完成的从链微账本的账本头,其中包括存储在微账本中的交易集合哈希值(使用交易集合构建默克尔树的根节点哈希值)、时间戳以及账本签章；

当存在超过两层虚拟链时，该模式以递归的方式由顶层向下传递，当发生业务交涉时，如果交涉的多方均处于同一个部门中，则所有协商仅需在部门内部管理层中达成共识即可，而如果需要协商的双方处于同一个事业部的不同部门，则所有的协商需要在事业部管理层团队之间进行，协商结果则通知受到影响的若干部门即可；

多原链账本的创世账本中由于没有前一时间片段内产生的微账本,故账本体为空，从链微账本中存储交易的数据结构采用键值对的形式表达,交易中包含了交易双方标识,交易类型、交易附属信息以及前驱交易哈希；

每次上层虚拟链共识发生时，必须首先计算数据块所涉及的全部底链是否存在至少一个成员，而共识的发起者必须在得到超2/3的成员赞同（以BPFT举例），且该数据块所涉及的全部底链中，每个底链的代理节点间均达成赞同共识后，才能认为本次共识成功；

一个多原链账本构建完成后,该账本的构建者负责一个时间片段内的微账本构建,这个时间片段内的微账本的账本头将保存在下一个多原链账本的账本体中；主链验证账本的账本体中存储全网各个从链微账本的账本摘要,其中包括存储在微账本中的交易集合的哈希值、时间戳、账本签章、所属从链名以及从链主体列表。