CN111314436A - 一种分级区块链系统及实现方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种分级区块链系统及实现方法，分级区块链系统包含多个节点，多个节点包括：用于负责记账和/或通讯的一级节点，和用于负责见证和检验一级节点记账结果的二级节点；多个一级节点之间互相通讯连接，每个二级节点与其中若干个一级节点通讯连接，并对其所连接的一级节点记账结果进行见证和检验。本发明通过采用两级机制，一级节点承担记账和中转的职责，放在机房内，需要能够从公网访问，并保证一定的存储和计算能力以及足够的带宽，能够保证服务质量；二级节点价格低廉，可以由一般的家庭用户持有，容易扩大数量，可有效避免现有区块链架构所存在的几个问题，而且可以部署庞大数量的二级节点，而不拖慢整个网络的性能。

Description

一种分级区块链系统及实现方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，更具体地说，涉及一种分级区块链系统及实现方法。
背景技术
区块链技术与应用的发展，会对经济带来重大影响，也会带来很多新的机会。其中的机会主要分类两大类。
第一类是应用区块链技术的传统企业，特别是银行、券商、保险公司、中介、产权登记以及其他以信用为核心价值的企业。再过去，由于缺乏有效的技术手段，信用成本很高。我们选择有信誉的大银行、保险公司、中介公司，并承担不菲的费用，这就是信用成本。区块链技术的出现，大大的降低了信用成本。货币或股票、合同、证书等等，本质上都是数字通证，而区块链利用分布式的网络系统和数学方法，仅仅用计算机和电力的成本，就可以取代原来的信用体系。所以，传统的以信用担保为业务的企业要么拥抱这一变化，降低自己的运营成本，要么会在技术的演进中，像柯达、诺基亚一样被历史的洪流淹没。
第二类是拥有核心技术的区块链企业，这类企业，利用自己的核心技术或独特的市场方法，能够在区块链系统给社会带来巨大变化的时候，提供有效的服务，从而使自己占据有利位置，这类企业，会像微软随着PC成长，谷歌、百度随着互联网搜索成长，Facebook、腾讯随着网络社交成长一样，随着区块链的发展而成长。
区块链技术提供了一套简单可靠的信任机制，这是一个非常大的进步。信任和验证机制，是我们人类社会的重要组成部分。我们选择有信誉的产品、银行、酒店、保险公司，除了产品和服务本身，信任也是其中一个重要因素，而且我们还为此支付了溢价。在有的领域，由于高度的垄断或者专业性，对普通人来说，透明度很低，我们的信任成本更加巨大。而区块链技术，虽然也很复杂，但它的算法是公开的，专业人员都可以去校验，所以这是一次巨大的进步。
当然这一技术也并不完美。一个问题性能与去中心化的冲突。对于比特币和以太坊这样的系统来说，越多节点，意味着记账的人越多，账目越可靠，但反过来，节点越多，意味着通讯越多，系统的处理能力也就会随之下降。保持区块链系统良好的性能，不被矿主垄断、操控，不因为节点太多而处理能力越来越差，使得节点可以无限扩充，让更多的人参与我们，是目前需要解决的问题。
在比特币和以太坊的系统中，所有的节点都是平等的，所有的节点必须具有点对点的通讯能力，所有的交易都在节点之间直接广播，所有的节点都有生成区块的能力。然后，所有的节点都平等的竞争，通过工作量证明(Proof Of Work，简称POW)，来获得最终的记账权。这种机制是非常好的发明，让各个节点能够做到在独立运算无需投票过程的情况下就能够达成一致。但它有如下几个问题：
1、POW本身是没有意义的，只是为了求得一个特定的Hash值而作的无意义的运算，这是比特币和以太坊被人批判的一个点。
2、POW导致了投机者，也就是矿机的出现，矿机专注于POW运算，不做别的事情，这排挤了PC等通用型计算设备。
3、因为路由器和防火墙的限制，节点往往必须部署在机房，导致了矿池的形成。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种分级区块链系统及实现方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
构造一种分级区块链系统，包含多个节点，其中，多个所述节点包括：用于负责记账和/或通讯的一级节点和用于负责见证和检验所述一级节点记账结果的二级节点；多个所述一级节点之间互相通讯连接，每个所述二级节点与其中若干个一级节点通讯连接，并对其所连接的一级节点记账结果进行见证和检验。
本发明所述的分级区块链系统，其中，所述一级节点包括：同时具有记账和评审资格的一级节点A、只具有中转资格的一级节点B；不同节点软件和硬件结构类似；不同的角色由算法区分。
本发明所述的分级区块链系统，其中，每个所述一级节点都连接有多个所述二级节点。
本发明所述的分级区块链系统，其中，所述一级节点B在接收到有记账资格的一级节点A的广播时，将一级节点A的信息中转至连接到自己的二级节点。
本发明还提供了一种如前所述的分级区块链系统的实现方法，其中，包括以下步骤：
设置多个用于负责记账和/或通讯的一级节点，多个所述一级节点之间互相通讯连接；
设置多个用于负责见证和检验所述一级节点记账结果的二级节点，每个所述二级节点与其中若干个一级节点通讯连接，并对记账结果进行见证和检验。
本发明所述的实现方法，其中，每个所述一级节点在加入当前系统网络时，通过相关算法竞选记账资格，通过竞选结果对所述一级节点进行权限划分。
本发明所述的实现方法，其中，所述二级节点在接收到一级节点发送的备选区块时，先检验区块中所记载的交易是否有效，如果有效，用自己的私钥对当前区块的哈希值签名，再对签名结果求哈希值，接下来自行判断签出来的结果是否符合前导0规则，如果符合，则将结果发回给该一级节点。
本发明所述的实现方法，其中，所述一级节点获得记账资格的方式为：
所述一级节点用自己的私钥加密上一个区块的哈希值，并将加密结果求哈希值，如果前导0数量满足设定的要求，则获得记账资格。
本发明的有益效果在于：通过采用两级机制，一级节点承担记账和中转的职责，放在机房内，能够提供有保障的服务；二级节点价格低廉，可以由一般的家庭用户持有，容易扩大数量，可有效避免现有区块链架构所存在的几个问题，而且可以部署庞大数量的二级节点，而不拖慢整个网络的性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，下面描述中的附图仅仅是本发明的部分实施例，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附图：
图1是本发明较佳实施例的分级区块链系统架构图；
图2是本发明较佳实施例的分级区块链系统实现方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
在本发明的较佳实施例中，提供了一种分级区块链系统，如图1所示，包含多个节点，其中多个节点包括：用于负责记账和/或通讯的一级节点10和用于负责见证和检验一级节点10记账结果的二级节点20；多个一级节点10之间互相通讯连接，每个二级节点20与其中若干个一级节点10通讯连接，并对其所连接的一级节点10记账结果进行见证和检验。本实施例通过采用两级机制，一级节点10承担记账和中转的职责，放在机房内，需要能够从公网访问，并保证一定的存储和计算能力以及足够的带宽，能够保证服务质量；二级节点20价格低廉，可以由一般的家庭用户持有，容易扩大数量，可有效避免现有区块链架构所存在的问题，而且可以部署庞大数量的二级节点20，而不拖慢整个网络的性能。
例如，我们有1000个一级节点10用于记账和导流服务，就可以有100万个二级节点20用于验证和签名；如果有10万个一级节点10，就可以有一亿个二级节点20。对于比特币和以太坊、EOS这样的公链来说，节点越多，他们的通讯越复杂，处理能力会随之下降，因此均无法和本发明的分级区块链系统相比。
进一步地，上述分级区块链系统中，如图1所示，一级节点10包括：同时具有记账和评审资格的一级节点A11、只具有中转资格的一级节点B12；不同节点软件和硬件结构类似，不同的角色由算法区分。节点之间采用传统的P2P技术进行通讯，即计算机设备的点对点通讯来进行全网广播。
上述一级节点A、一级节点B，这两类一级节点10构成记账候选人池。
进一步地，上述分级区块链系统中，所有的一级节点10都连接有二级节点20，包括同时具有记账和评审资格的一级节点A、只具有中转资格的一级节点B两类。
进一步地，上述分级区块链系统中，一级节点B在接收到记账资格的一级节点A的广播时，将一级节点A的信息中转至连接到自己的二级节点20。
在本发明的另一实施例中，还提供了一种分级区块链系统的实现方法，如图2所示，包括以下步骤：
S10、设置多个用于负责记账和/或通讯的一级节点10，多个一级节点10之间互相通讯连接；
S20、设置多个用于负责见证和检验一级节点10记账结果的二级节点20，每个二级节点20与其中一个一级节点10通讯连接，并对其所连接的一级节点10记账结果进行见证和检验。
本实施例的分级区块链系统实现方法中，一级节点10也是鼓励扩容的，因为节点越多，存储的账目越多，越可靠。出了问题越能够选到备选节点，保证整个系统的可用性。同时由于记账候选人池以及中转的概念，节点增加并不会导致处理速度降低。任何一个一级节点10接到的记账请求，最多两级就记录了。
具体地，新增的一级节点10可以请求加入当前系统网络，每个一级节点10在加入当前系统网络时，通过相关算法竞选记账资格，通过竞选结果对一级节点10进行权限划分。
优选地，一级节点10用自己的私钥加密上一个区块的哈希值，并对加密结果哈希值，如果前导0数量满足设定的要求，则获得记账资格。
优选地，二级节点20在接收到一级节点10发送的备选区块时，用自己的私钥对当前区块签名，并自行判断签出来的结果是否符合前导0规则，如果符合，则将结果发回给该一级节点10。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种分级区块链系统，包含多个节点，其特征在于，多个所述节点包括：用于负责记账和/或通讯的一级节点，和用于负责见证和检验所述一级节点记账结果的二级节点；多个所述一级节点之间互相通讯连接，每个所述二级节点与其中若干个一级节点通讯连接，并对其所连接的一级节点记账结果进行见证和检验。
2.根据权利要求1所述的分级区块链系统，其特征在于，所述一级节点包括：同时具有记账和评审资格的一级节点A、只具有中转资格的一级节点B；不同节点软件和硬件结构类似，不同的角色由算法区分。
3.根据权利要求2所述的分级区块链系统，其特征在于，每个所述一级节点都连接有多个所述二级节点。
4.根据权利要求2所述的分级区块链系统，其特征在于，所述一级节点B在接收到有记账资格的一级节点A的广播时，将一级节点A的信息中转至连接到自己的二级节点。
5.一种如权利要求1所述的分级区块链系统的实现方法，其特征在于，包括以下步骤：
设置多个用于负责记账和/或通讯的一级节点，多个所述一级节点之间互相通讯连接；
设置多个用于负责见证和检验所述一级节点记账结果的二级节点，每个所述二级节点与其中若干个一级节点通讯连接，并对其所连接的一级节点记账结果进行见证和检验。
6.根据权利要求5所述的分级区块链实现方法，其特征在于，每个所述一级节点在加入当前系统网络时，通过相关算法竞选记账资格，通过竞选结果对所述一级节点进行权限划分。
7.根据权利要求5所述的分级区块链实现方法，其特征在于，所述二级节点在接收到一级节点发送的备选区块时，先验证备选区块所包含的交易是否合法，如果合法，用自己的私钥对当前区块的哈希值进行签名，然后再对签名结果取哈希值，接下来自行判断签出来的结果是否符合前导0规则，如果符合，则将结果发回给该一级节点。
8.根据权利要求6所述的分级区块链实现方法，其特征在于，所述一级节点获得记账资格的方式为：
所述一级节点用自己的私钥加密上一个区块的哈希值，并将加密结果取哈希值，如果前导0数量满足设定的要求，则获得记账资格。
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