CN110347744B - 多层块链式账本的数据存储方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
公开了多层块链式账本的数据存储方法、装置及设备。通过本说明书实施例所提供的方案，通过多层块链式账本进行数据存储，底层账本中即为常规的账本，高层账本中则存储由数据块的块高和数据记录的默克尔树根哈希所组成的数据记录，从而在高层账本中一个数据块包含了大量的底层账本的信息，通过高层账本进行存储和验证提高了账本中数据块的的信息容量，以及在验证时可以提高验证效率。
Description
技术领域
本说明书实施例涉及信息技术领域，尤其涉及多层块链式账本的数据存储方法、装置及设备。
背景技术
在当前的块链式账本中，无论是去中心化的区块链账本，还是中心化的类区块链账本，一般都是基于分账本进行数据存储，在进行验证时也可以针对某个数据记录的存在性进行简单支付验证SPV，或者，对整个账本进行串行式的完整性验证。
基于此，需要一种更有效的数据存储和验证的方案。
发明内容
本申请实施例的目的是提供一种区块链中实现更有效的数据存储和验证的方法。
为解决上述技术问题，本申请实施例是这样实现的：
一种多层块链式账本的数据存储方法，应用于通过1个底层账本和M个高层账本存储数据的服务端中，底层账本和高层账本均为块链式账本，M为自然数，针对第K个高层账本，1≤K≤M，所述方法包括：
获取前一账本中的任一数据块，其中，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本；
确定所述数据块的块高，以及，确定所述数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希；
构建包含所述根哈希和块高的另一数据记录；
将所述另一数据记录写入第K个高层账本的数据块中。
对应的，本说明书实施例还提供一种多层块链式账本的数据存储装置，应用于通过1个底层账本和M个高层账本存储数据的服务端中，底层账本和高层账本均为块链式账本，M为自然数，针对第K个高层账本，1≤K≤M，所述方法包括：
获取模块，获取前一账本中的任一数据块，其中，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本；
确定模块，确定所述数据块的块高，以及，确定所述数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希；
构建模块，构建包含所述根哈希和块高的另一数据记录；
写入模块，将所述另一数据记录写入第K个高层账本的数据块中。
另一方面，本说明书实施例还提供一种基于前述多层块链式账本的数据验证方法，应用于包括客户端和服务端的系统中，其中，服务端通过1个底层账本和M个高层账本存储数据，底层账本和高层账本均为块链式账本，客户端存储有块链式账本中的块头信息，M为自然数，所述方法包括：
客户端发送包含数据记录的哈希值的验证指令至服务端；
服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，生成包含多条默克尔路径信息的集合，其中，每条默克尔路径信息中包含一个账本所提供的默克尔路径和该账本的序号；
客户端接收所述包含多条默克尔路径信息的集合，基于所述块头信息，根据所述序号，依序对每条默克尔路径执行验证。
与另一方面对应的，本说明书实施例还提供一种基于前述多层块链式账本的数据验证系统，包括客户端和服务端，其中，服务端通过1个底层账本和M个高层账本存储数据，底层账本和高层账本均为块链式账本，客户端存储有块链式账本中的块头信息，M为自然数，在所述系统中：
客户端发送包含数据记录的哈希值的验证指令至服务端；
服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，生成包含多条默克尔路径信息的集合，其中，每条默克尔路径信息中包含一个账本所提供的默克尔路径和该账本的序号；
客户端接收所述包含多条默克尔路径信息的集合，基于所述块头信息，根据所述序号，依序对每条默克尔路径执行验证。
通过本说明书实施例所提供的方案，通过多层块链式账本进行数据存储，底层账本中即为常规的账本，高层账本中则存储由数据块的块高和数据记录的默克尔树根哈希所组成的数据记录，从而在高层账本中一个数据块包含了大量的底层账本的信息，通过高层账本进行存储和验证提高了账本中数据块的的信息容量，以及在验证时可以提高验证效率。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本说明书实施例。
此外，本说明书实施例中的任一实施例并不需要达到上述的全部效果。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书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说明书实施例中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为当前技术中的默克尔路径的示意图；
图2是本说明书实施例提供的一种多层块链式账本的数据存储方法；
图3为本说明书实施例所提供的一种高层账本和底层账本之间的结构示意图；
图4为本说明书实施例所提供的块链式账本中数据块的生成方式的流程示意图；
图5为本说明书实施例所提供的基于多层块链式账本的数据验证方法的流程示意图；
图6为本说明书实施例所提供的数据存储装置的结构示意图；
图7为适配分说明书实施例的一种计算设备硬件结构示意图；
图8为本说明书实施例中所提供的多条默克尔路径的示意图。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本说明书实施例中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行详细地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都应当属于保护的范围。
在块链式账本中包含去中心化的区块链账本以及中心化存储的类区块链账本。不论是哪一种块链式账本，一般而言通常是通过一个账本进行数据记录的存储，并且在客户端可以进行数据记录的验证。
在本说明书实施例中，底层账本和高层账本中的数据存储的方式即为在账本中包含块头和块体，块体中存储有数据记录的信息，块头中则存储有相关的元数据信息，例如，前一数据块的哈希值，数据块中的数据记录所构成的默克尔树的根哈希值等等。
在这种存储方式下，块头的占用空间大小要远小于块体的占用空间，一般而言，块头的占用空间不及块体的千分之一。由于块链式账本的体积是一直增长的，因此一般客户端中不会保存全量的账本信息，而仅仅保存块头信息。
基于当前的数据存储方式，当前验证中的一种主要方式即为简单支付验证(Simplified Payment Verification，SPV)。在这种验证方式下，作为轻节点的客户端无需存储有全量账本数据，只需存储有账本中的块头信息即可。在验证时，服务端(在区块链账本中即为全节点)返回给客户端相应的默克尔路径即可。
图1为当前技术中的默克尔路径的示意图。如图1所示，当客户端需要对交易1进行SPV验证时，发送交易1的哈希值hash1至服务端，服务端可以根据交易1的哈希值hash1，查找到相应的数据块，并且确定出验证交易1所需要的默克尔路径为hash2和hash6，从而返回hash2和hash6给客户端，客户端可以根据hash2和hash6，以及本地已经拥有的hash1重新计算得到一份默克尔树根哈希，并且与本地所保存的块头信息中的默克尔树根哈希进行对比，即可以验证出交易1是否存在于账本中，以及是否发生了改动。
在这种数据存储方式的验证，实际上客户端进行SPV验证时只验证了一条数据记录。基于此，本说明书实施例提供一种多层块链式账本的数据存储方法，以提高数据块的的信息容量和验证时的效率。
首先需要说明的是，在本说明书实施例中所提供的方案是基于多层块链式账本进行的。多层块链式账本中包含1个底层账本和M个高层账本，底层账本和高层账本均为块链式账本，M为自然数。
其中，底层账本即为当前常规的区块链账本或者类区块链账本，一个底层账本中包含多个数据块，每个数据块中由块头和块体组成。用户数据即以数据记录的形式存储在底层账本的数据块的块体中。块头中则存储有
以下结合附图，详细说明本说明书各实施例提供的技术方案。如图2所示，图2是本说明书实施例提供的一种多层块链式账本的数据存储方法，该流程具体包括如下步骤：
S201，获取前一账本中的任一数据块，其中，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本
如前所述，在本说明书实施例中，底层账本与常规技术中的账本相同。高层账本则以一种链式的方式对信息进行了层层压缩。如图3所示，图3为本说明书实施例所提供的一种高层账本和底层账本之间的结构示意图。
每一个高层账本有一个前一层账本，即，每个高层账号带有一个序号K，而K＝1的高层账本的前一账本即为底层账本。
从而可以看出，高层账本中存储的数据即与前一账本中的数据块直接相关，但是最终都与底层账本中的数据记录直接或者间接相关。
在获取前一账本的数据块时可以乱序获取。在一种实施例中，还可以按照前一账本中的数据块的顺序依次获取数据块以生成高层账本的数据记录。
S203，确定所述数据块的块高，以及，确定所述数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希。
数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希可以在该数据块的块头中查询得到，也可以根据数据块块体中的信息重新计算得到。
S205，构建包含所述根哈希和块高的另一数据记录。
具体而言，构建的方式可以是直接拼接所述根哈希和块高，即，另一数据记录＝根哈希+块高。
S207，将所述另一数据记录写入第K个高层账本的数据块中。
如图3所示，在任一高层账本中数据记录的内容即包含了前一账本的一个数据块的交易的默克尔树根哈希(在图中简称为交易根哈希)和块高。高层账本的具体层数可以根据实际需要设定。一般而言，一层高层账本已经足够满足大多数情况下的需求。
在本说明书实施例中，底层账本和高层账本均为块链式账本，包括区块链账本和中心化的类区块链账本。在本说明书实施例所涉及的中心化的数据库服务端中，类区块链账本中的数据块可以通过如下方式生成，如图4所示，图4为本说明书实施例所提供的块链式账本中数据块的生成方式的流程示意图，包括：
S401，接收待存储的数据记录，确定各数据记录的哈希值。此处的待存储的数据记录，可以是客户端个人用户的各种消费记录，也可以是应用服务器基于用户的指令，在执行业务逻辑时产生的业务结果、中间状态以及操作记录等等。具体的业务场景可以包括消费记录、审计日志、供应链条、政府监管记录、医疗记录等等。
S403，当达到预设的成块条件时，确定待写入数据块中的各数据记录，生成包含数据块的哈希值和数据记录的第N个数据块。
所述预设的成块条件包括：待存储的数据记录数量达到数量阈值，例如，每接收到一千条数据记录时，生成一个新数据块，将一千条数据记录写入块中；或者，距离上一次成块时刻的时间间隔达到时间阈值，例如，每隔5分钟，生成一个新数据块，将在这5分钟内接收到的数据记录写入块中。
此处的N指的是数据块的序号，换言之，在本说明书实施例中，数据块是以块链的形式，基于成块时间的顺序先后排列，具有很强的时序特征。其中，数据块的块高基于成块时间的先后顺序单调递增。块高可以是序号，此时第N个数据块的块高即为N；块高也可以其它方式生成，例如，将数据块的成块时间戳转换为单调递增的大整型数据，以该大整型数据作为数据块的块高。
当N＝1时，即此时的数据块为为初始数据块。初始数据块的哈希值和块高基于预设方式给定。例如，初始数据块中不包含数据记录，哈希值则为任一给定的哈希值，块高blknum＝0；又例如，初始数据块的生成触发条件与其它数据块的触发条件一致，但是初始数据块的哈希值由对初始数据块中的所有内容取哈希确定。
当N>1时，由于前一数据块的内容和哈希值已经确定，则此时，可以基于前一数据块(即第N－1个数据块)的哈希值生成当前数据块(第N个数据块)的哈希值。
具体而言，可以确定每一条将要写入第N个块中的数据记录的哈希值，按照在块中的排列顺序，生成一个默克尔树，将默克尔树的根哈希值和前一数据块的哈希值拼接在一起，再次采用哈希算法，生成当前块的哈希值，以及还可以根据默克尔树的根哈希值和其它一些元数据(例如版本号、数据块的生成时间戳等等)生成当前快的哈希值。并且，将所述数据记录写入数据块的块体中，将所述根哈希写入数据块的块头中，其中，数据块的块高基于成块时间的先后顺序单调递增
通过前述的数据块的生成方式，每一个数据块通过哈希值确定，数据块的哈希值由数据块中的数据记录的内容、顺序以及前一数据块的哈希值决定。用户可以随时基于数据块的哈希值或者数据记录的哈希值发起验证，对于数据块中任何内容(包括对于数据块中数据记录内容或者顺序的修改)的修改都会造成在验证时计算得到的数据块的哈希值和数据块生成时的哈希值不一致，而导致验证失败，从而实现了中心化下的不可篡改。
需要说明的是，前述的中心化的类区块链账本，可以同时适应于底层账本和高层账本。
在通过前述方式生成了多层块链式账本后，本说明书实施例还提供一种基于前述多层块链式账本的数据记录验证方法，应用于包括客户端和服务端的系统中，如图5所示，图5为本说明书实施例所提供的基于多层块链式账本的数据验证方法的流程示意图，包括：
S501，客户端发送包含数据记录的哈希值的验证指令至服务端。
首先需要说明的是，在本说明书实施例中，客户端是一个轻节点，即，存储有底层账本和高层账本的块头信息。服务端是一个全节点，存储有底层账本和高层账本的全量信息。
S503，服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，生成包含多条默克尔路径信息的集合，其中，每条默克尔路径信息中包含一个账本所提供的默克尔路径和该账本的序号。
在服务端中，可以先建立一个关于数据记录的哈希值和位置信息的索引表，在该索引表中，还可以包含该哈希值所对应的账本虚高。如表示1所示。在表1中，序号“0”表示底层账本，序号“2”表示为第2层高层账本；位置信息(2,10)表示块高为2的数据块中的第10条数据记录。该索引表可以同时对应于底层账本和高层账本。
| 哈希值 | 序号 | 位置信息 |
| Hash1 | 0 | (2,10) |
| Hash2 | 2 | (3,100) |
| …… | …… | …… |
表1
通过该索引表，服务端可以根据一个哈希值迅速查找到对应的数据记录(该数据记录处于底层账本中)，以及该数据记录所处的数据块。同时需要说明的是，在没有索引表的时候，服务端至少还可以通过遍历账本的方式查询得到一个哈希值所对应的数据记录。
在确定了该哈希值在底层账本中所对应的数据记录，以及该数据记录所处的数据块之后，即可以首先确定出该底层账本中所对应的默克尔路径，即底层默克尔路径，底层默克尔路径的序号为0。以及，可以从该数据块的块头中获取得到默克尔树根哈希或者重新计算该数据块中的数据记录得到默克尔树根哈希。
进而，与前述构造另一数据的方式相同，服务端可以构造一个包含该数据块的块高和默克尔树根哈希的数据记录data1，并计算得到该数据记录data1的哈希值hash(data1)，即另一哈希值。容易理解，根据前述的高层账本中数据记录的构造方式，可以根据另一哈希值查询(从前述索引表中查询或者遍查询)得到在第1高层账本中所述hash(data1)所对应的数据记录，以及hash(data1)所对应的数据记录在第1高层账本中所处的数据块。从而，可以从该数据块中得到对hash(data1)所对应的数据记录进行验证时所需要的第1条高层默克尔路径；
同理类推，根据hash(data1)所对应的数据记录所处的数据块的块高和默克尔树根哈希，可以查询得到第2高层账本中所对应的第2条高层默克尔路径，直至最终的第M条高层默克尔路径。如图8所示，图8本说明书实施例中所提供的多条默克尔路径的示意图。
在该示意图中，每个高层中的默克尔树路径通过虚框表示。在该示意图中，假设用户输入的哈希值对应的数据记录在底层账本中为数据块j中的数据记录1，该数据块在高层账本1中通过第i个数据块中的一条数据记录进行关联，从而可以得到在底层账本中的底层默克尔路径为：底层账本中第j个数据块中的hash2和hash3；在第1高层账本中的默克尔路径为第1高层账本中的第一个数据块中的hash4和hash5，依次类推。
可以看出，在前述查询过程中，任一高层账本是通过数据记录中所包含的默克尔树根哈希与前一账本进行关联，这种关联关系可以延续到底层账本中的某个数据块，而该数据块正是由用户所输入的哈希值所确定。
同时需要说明的是，在前述查询过程中，如果任一中间产生的哈希值不能查询得到对应的数据记录，则说明数据记录可能发生了改动，验证失败。
一份默克尔路径信息由每条默克尔路径以及相应的序号构成，多份默克尔信息构成了默克尔路径信息的集合。
S505，客户端接收所述包含多条默克尔路径信息的集合，基于所述块头信息，根据所述序号，依序对每条默克尔路径执行验证。
由于客户端中存储有全量的块头信息，从而客户端可以从底层账本所对应的默克尔路径开始依序进行多次SPV验证。第一次SPV即相当于对哈希值所对应的数据记录进行了完整，后续的M次SPV验证则是相当于对账本中的部分数据块依序进行了完整性验证。
例如，以最简单的两层账本为例，假设账本中一个数据块存储有n条数据记录，则在第1次SPV验证时，验证了一条数据记录的完整性；进而，根据高层账本所提供的第1默克尔路径进行第二次SPV验证时，相当于实现了对n个数据块(在第1高层账本中，一份数据记录对应于底层账本中的一个数据块)的完整性验证，即对于n个账本的完整性验证的时间复杂度为log(n)。
在当前进行n个数据块的完整性验证时，需要串行式的进行验证，时间复杂度为n。通过本说明书实施例所提供的方式，即可以将对于账本的验证的时间复杂度由n降低，对于包含M层高层账本的服务端而言，验证的时间复杂度由n降低为
通过本说明书实施例所提供的方案，通过多层块链式账本进行数据存储，底层账本中即为常规的账本，高层账本中则存储由数据块的块高和数据记录的默克尔树根哈希所组成的数据记录，从而在高层账本中一个数据块包含了大量的底层账本的信息，通过高层账本进行存储和验证提高了账本中数据块的的信息容量，以及在验证时可以提高验证效率。
对应的，本说明书实施例还提供一种多层块链式账本的数据存储装置，应用于通过1个底层账本和M个高层账本存储数据的服务端中，底层账本和高层账本均为块链式账本，M为自然数，针对第K个高层账本，1≤K≤M，如图6所示，图6为本说明书实施例所提供的数据存储装置的结构示意图，所述装置包括：
获取模块601，获取前一账本中的任一数据块，其中，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本；
确定模块603，确定所述数据块的块高，以及，确定所述数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希；
构建模块605，构建包含所述根哈希和块高的另一数据记录；
写入模块607，将所述另一数据记录写入第K个高层账本的数据块中。
进一步地，在所述装置中，所述块链式账本包括区块链账本或者中心化存储的类区块链账本，其中，所述装置还包括用于生成中心化存储的类区块链账本的生成模块609：
接收待存储的数据记录，确定各数据记录的哈希值，其中，数据记录中包含指定标识字段；当达到预设的成块条件时，确定待写入数据块中的各数据记录，生成包含数据块的哈希值和数据记录的第N个数据块，具体包括：
当N＝1时，初始数据块的哈希值和块高基于预设方式给定；
当N>1时，根据待写入数据块中的各数据记录的哈希值，确定所述各数据记录所组成的默克尔树的根哈希，将所述数据记录写入数据块的块体中，将所述根哈希写入数据块的块头中，其中，数据块的块高基于成块时间的先后顺序单调递增。
进一步地，所述预设的成块条件包括：待存储的数据记录数量达到数量阈值；或者，距离上一次成块时刻的时间间隔达到时间阈值。
与另一方面对应的，本说明书实施例还提供一种基于上述多层块链式账本的数据验证系统，包括客户端和服务端，其中，服务端通过1个底层账本和M个高层账本存储数据，底层账本和高层账本均为块链式账本，客户端存储有块链式账本中的块头信息，M为自然数，在所述系统中：
客户端发送包含数据记录的哈希值的验证指令至服务端；
服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，生成包含多条默克尔路径信息的集合，其中，每条默克尔路径信息中包含一个账本所提供的默克尔路径和该账本的序号；
客户端接收所述包含多条默克尔路径信息的集合，基于所述块头信息，根据所述序号，依序对每条默克尔路径执行验证。
进一步地，在所述系统中，服务端：
针对底层账本，从底层账本中查询得到所述哈希值所对应的数据记录，以及，确定所述数据记录所处数据块的块高，获取所述数据记录执行验证时所需的底层默克尔路径；
针对第K个高层账本，获取前一账本中与所述哈希值相关的数据记录所处的数据块的默克尔树根哈希和块高，根据所述默克尔树根哈希和块高生成另一哈希值，在第K个高层账本中查询得到所述另一哈希值所对应的另一数据记录，确定所述另一数据记录所处的数据块，在所述另一数据记录所处的数据块中确定出所述另一数据记录所对应的第K条高层默克尔路径；
其中，1≤K≤M，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本。
本说明书实施例还提供一种计算机设备，其至少包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，处理器执行所述程序时实现图4所示的数据存储方法。
图7示出了本说明书实施例所提供的一种更为具体的计算设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。
处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的技术方案。
存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。
输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。
通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。
总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。
需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。
本说明书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图4所示的数据存储方法。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本说明书实施例可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本说明书实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本说明书实施例各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
上述实施例阐明的系统、方法、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机，计算机的具体形式可以是个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件收发设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任意几种设备的组合。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于方法实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的方法实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，在实施本说明书实施例方案时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。也可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
以上所述仅是本说明书实施例的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本说明书实施例原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本说明书实施例的保护范围。
Claims (11)
1.一种多层块链式账本的数据存储方法，应用于通过1个底层账本和M个高层账本存储数据的服务端中，底层账本和高层账本均为块链式账本，M为自然数，针对第K个高层账本，1≤K≤M，所述方法包括：
获取前一账本中的任一数据块，其中，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本；
确定所述数据块的块高，以及，确定所述数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希；
构建包含所述根哈希和块高的另一数据记录；
将所述另一数据记录写入第K个高层账本的数据块中。
2.如权利要求1所述的方法，所述块链式账本包括区块链账本或者中心化存储的类区块链账本，其中，中心化存储的类区块链账本通过如下方式生成：
接收待存储的数据记录，确定各数据记录的哈希值；
当达到预设的成块条件时，确定待写入数据块中的各数据记录，生成包含数据块的哈希值和数据记录的第N个数据块，具体包括：
当N＝1时，初始数据块的哈希值和块高基于预设方式给定；
当N>1时，根据待写入数据块中的各数据记录的哈希值，确定所述各数据记录所组成的默克尔树的根哈希，将所述数据记录写入数据块的块体中，将所述根哈希写入数据块的块头中，其中，数据块的块高基于成块时间的先后顺序单调递增。
3.如权利要求2所述的方法，所述预设的成块条件包括：
待存储的数据记录数量达到数量阈值；或者，距离上一次成块时刻的时间间隔达到时间阈值。
4.一种基于权利要求1至3任一所述的多层块链式账本的数据存储方法的数据验证方法，应用于包括客户端和服务端的系统中，其中，服务端通过1个底层账本和M个高层账本存储数据，底层账本和高层账本均为块链式账本，客户端存储有块链式账本中的块头信息，M为自然数，所述方法包括：
客户端发送包含数据记录的哈希值的验证指令至服务端；
服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，生成包含多条默克尔路径信息的集合，其中，每条默克尔路径信息中包含一个账本所提供的默克尔路径和该账本的序号；
客户端接收所述包含多条默克尔路径信息的集合，基于所述块头信息，根据所述序号，依序对每条默克尔路径执行验证。
5.如权利要求4所述的方法，服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，包括：
针对底层账本，从底层账本中查询得到所述哈希值所对应的数据记录，以及，确定所述数据记录所处数据块的块高，获取所述数据记录执行验证时所需的底层默克尔路径；
针对第K个高层账本，获取前一账本中与所述哈希值相关的数据记录所处的数据块的默克尔树根哈希和块高，根据所述默克尔树根哈希和块高生成另一哈希值，在第K个高层账本中查询得到所述另一哈希值所对应的另一数据记录，确定所述另一数据记录所处的数据块，在所述另一数据记录所处的数据块中确定出所述另一数据记录所对应的第K条高层默克尔路径；
其中，1≤K≤M，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本。
6.一种多层块链式账本的数据存储装置，应用于通过1个底层账本和M个高层账本存储数据的服务端中，底层账本和高层账本均为块链式账本，M为自然数，针对第K个高层账本，1≤K≤M，所述装置包括：
获取模块，获取前一账本中的任一数据块，其中，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本；
确定模块，确定所述数据块的块高，以及，确定所述数据块中的数据记录所组成的默克尔树的根哈希；
构建模块，构建包含所述根哈希和块高的另一数据记录；
写入模块，将所述另一数据记录写入第K个高层账本的数据块中。
7.如权利要求6所述的装置，所述块链式账本包括区块链账本或者中心化存储的类区块链账本，其中，所述装置还包括用于生成中心化存储的类区块链账本的生成模块：
接收待存储的数据记录，确定各数据记录的哈希值，其中，数据记录中包含指定标识字段；
当达到预设的成块条件时，确定待写入数据块中的各数据记录，生成包含数据块的哈希值和数据记录的第N个数据块，具体包括：
当N＝1时，初始数据块的哈希值和块高基于预设方式给定；
当N>1时，根据待写入数据块中的各数据记录的哈希值，确定所述各数据记录所组成的默克尔树的根哈希，将所述数据记录写入数据块的块体中，将所述根哈希写入数据块的块头中，其中，数据块的块高基于成块时间的先后顺序单调递增。
8.如权利要求7所述的装置，所述预设的成块条件包括：待存储的数据记录数量达到数量阈值；或者，距离上一次成块时刻的时间间隔达到时间阈值。
9.一种基于权利要求1至3任一所述的多层块链式账本的数据存储方法的数据验证系统，包括客户端和服务端，其中，服务端通过1个底层账本和M个高层账本存储数据，底层账本和高层账本均为块链式账本，客户端存储有块链式账本中的块头信息，M为自然数，在所述系统中：
客户端发送包含数据记录的哈希值的验证指令至服务端；
服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，生成包含多条默克尔路径信息的集合，其中，每条默克尔路径信息中包含一个账本所提供的默克尔路径和该账本的序号；
客户端接收所述包含多条默克尔路径信息的集合，基于所述块头信息，根据所述序号，依序对每条默克尔路径执行验证。
10.如权利要求9所述的系统，服务端根据所述哈希值确定进行验证时各账本所需提供的默克尔路径，包括：
针对底层账本，从底层账本中查询得到所述哈希值所对应的数据记录，以及，确定所述数据记录所处数据块的块高，获取所述数据记录执行验证时所需的底层默克尔路径；
针对第K个高层账本，获取前一账本中与所述哈希值相关的数据记录所处的数据块的默克尔树根哈希和块高，根据所述默克尔树根哈希和块高生成另一哈希值，在第K个高层账本中查询得到所述另一哈希值所对应的另一数据记录，确定所述另一数据记录所处的数据块，在所述另一数据记录所处的数据块中确定出所述另一数据记录所对应的第K条高层默克尔路径；
其中，1≤K≤M，当K＝1时，前一账本为底层账本，当K>1时，前一账本为第K-1个高层账本。
11.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其中，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至3任一项所述的方法。
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