CN111598569A - 树状区块链扩展方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本申请涉及一种树状区块链扩展方法及装置，方法包括：首先向预先指定的父链发送分叉交易，然后指定锚定区块，在获取到出块配置参数时，根据出块配置参数按照时间顺序出块并连接，其中，锚定区块用于标定其后的所有子链有效。基于此，树状区块链可以在铀分叉交易使在预先指定的父链上进行分叉形成子链，杜绝了传统单链结构中所有交易填充在主链区块的弊端，实现了区块链整体系统的横向拓展。

Description

树状区块链扩展方法及装置
技术领域
本申请涉及区块链扩展技术领域，尤其涉及一种树状区块链扩展方法及装置。
背景技术
在比特币形成过程中，区块是一个一个的存储单元,记录了一定时间内各个区块节点全部的交流信息。各个区块之间通过随机散列(也称哈希算法)实现链接,后一个区块包含前一个区块的哈希值,一个区块与一个区块相继连接起来,形成了一种链状的数据结构，我们称之为区块链。
在如今常见的区块链项目中，所有交易信息均存储在区块当中并以单链的形式组织起来，使得整个系统面对不断增长的交易规模时缺乏足够的灵活性，过低的交易处理速度和过于复杂的部署问题。
发明内容
为至少在一定程度上克服相关技术中存在的问题，本申请提供一种树状区块链扩展方法及装置。
根据本申请的第一方面，提供一种树状区块链扩展方法，包括：
向预先指定的父链发送分叉交易；
指定锚定区块，以标定所述锚定区块后的所有子链有效；
获取出块配置参数；所述出块配置参数包括区块产生间隔、通证总量、通证分布、出块奖励和增发方式；
根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接。
可选的，所述树状区块链包括安全主链和至少一个应用支链；
所述安全主链用于记录所述安全主链的通证转移数据和EDPoS节点协商目标过程数据；
所述安全主链为所述父链；所述应用支链为所述父链或所述子链。
可选的，所述安全主链的产生过程包括：
设置创世区块；所述创世区块为所述树状区块链的第一个区块；
将满足主链判定条件的区块构成的链指定为父链；
所述主链判定条件为连接在所述创世区块之后且通过预设共识顺序产生；
所述预设共识顺序为EDPoS共识和CPoW共识。
可选的，所述根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接，包括：
获取目标数量的父链的抵押通证；
将所述抵押通证存储于目标地址并冻结；
获取子链的区块高度；
根据所述区块高度按照预设解冻规则对抵押通证进行解冻。
可选的，所述安全主链的交易机制包括：EDPoS节点投票交、EDPoS节点登记交易、CPoW出块奖励交易。
根据本申请的第二方面，提供一种树状区块链扩展模块，包括：
发送模块，用于向预先指定的父链发送分叉交易；
指定模块，用于指定锚定区块，以标定所述锚定区块后的所有子链有效；
获取模块，用于获取出块配置参数；所述出块配置参数包括区块产生间隔、通证总量、通证分布、出块奖励和增发方式；
处理模块，用于根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接。
可选的，所述树状区块链包括安全主链和至少一个应用支链；
所述安全主链用于记录所述安全主链的通证转移数据和EDPoS节点协商目标过程数据；
所述安全主链为所述父链；所述应用支链为所述父链或所述子链。
可选的，所述安全主链的产生装置包括：
设置单元，用于设置创世区块；所述创世区块为所述树状区块链的第一个区块；
指定单元，用于将满足主链判定条件的区块构成的链指定为父链；
所述主链判定条件为连接在所述创世区块之后且通过预设共识顺序产生；
所述预设共识顺序为EDPoS共识和CPoW共识。
可选的，所述处理模块，包括：
第一获取单元，用于获取目标数量的父链的抵押通证；
冻结单元，用于将所述抵押通证存储于目标地址并冻结；
第二获取单元，用于获取子链的区块高度；
解冻单元，用于根据所述区块高度按照预设解冻规则对抵押通证进行解冻。
可选的，所述安全主链的交易机制包括：EDPoS节点投票交、EDPoS节点登记交易、CPoW出块奖励交易。
本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果：首先向预先指定的父链发送分叉交易，然后指定锚定区块，在获取到出块配置参数时，根据出块配置参数按照时间顺序出块并连接，其中，锚定区块用于标定其后的所有子链有效。基于此，树状区块链可以在铀分叉交易使在预先指定的父链上进行分叉形成子链，杜绝了传统单链结构中所有交易填充在主链区块的弊端，实现了区块链整体系统的横向拓展。
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，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是本申请的实施例一提供的一种树状区块链扩展方法的流程示意图。
图2是本申请的实施例二提供的一种树状区块链扩展模块的结构示意图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在比特币形成过程中，区块是一个一个的存储单元,记录了一定时间内各个区块节点全部的交流信息。各个区块之间通过随机散列(也称哈希算法)实现链接,后一个区块包含前一个区块的哈希值,一个区块与一个区块相继连接起来,形成了一种链状的数据结构，我们称之为区块链。
在如今常见的区块链项目中，所有交易信息均存储在区块当中并以单链的形式组织起来，使得整个系统面对不断增长的交易规模时缺乏足够的灵活性，过低的交易处理速度和过于复杂的部署问题。
为了解决上述技术问题，本申请提供了一种树状区块链扩展方法及装置，下面以实施例的方式进行说明。
实施例一
请参阅图1，图1是本申请的实施例一提供的一种树状区块链扩展方法的流程示意图。
如图1所示，本实施例提供的树状区块链扩展方法可以包括：
步骤S101、向预先指定的父链发送分叉交易。
需要说明的是，该分叉交易是由应用方发送的，而预先指定的父链是由应用方进行制定的，在父链接收到分叉交易后，父链会开始产生分支，也就是说，应用方的数据可以存储在父链的分支中，而该分支即为步骤S102中的子链。
步骤S102、指定锚定区块，以标定所述锚定区块后的所有子链有效；
当然，父链分支时，应用方会指定锚定区块，以确定后期交易在父链和子链中是否有效。当锚定区块为父链中的一个区块(此处称为指定父链区块)时，子链后期的交易则会被包含到与该指定父链区块相连接的所有子链中；当锚定区块为子链中的一个区块时(此处称为指定子链区块)，那么子链后期的交易只会包含到与该指定子链区块相连接的子链中。
步骤S103、获取出块配置参数；所述出块配置参数包括区块产生间隔、通证总量、通证分布、出块奖励和增发方式；
需要说明的是，该区块产生间隔需要和安全主链的区块产生间隔一致，其他参数可以由应用方自行配置。
其中，上述提到的安全主链为整个树状区块链系统中的一条链，树状区块链系统中的其他链可以为应用支链。安全主链用于记录所述安全主链的通证转移数据和EDPoS节点协商目标过程数据；安全主链用于支撑全区块系统的安全和共识，所有应用分支节点都需要同步和校验安全主链的区块头信息。新节点接入网络后，首先完成安全主链同步，才开始进行对应用支链同步。
另外，安全主链的产生过程包括：设置创世区块；所述创世区块为所述树状区块链的第一个区块；将满足主链判定条件的区块构成的链指定为父链；
其中，所述主链判定条件为连接在所述创世区块之后且通过预设共识顺序产生；所述预设共识顺序为EDPoS共识和CPoW共识。
具体的，本实施例的安全主链可以设定为从创世区块开始，区块最大为2MB，出块奖励默认为15个通证，CPoW出块的最小难度为8，最大难度为255，产生一个区块的期望时间为60秒，相邻的两个区块之间会根据实际情况调整难度系数，使得出块时间间隔逼近期望值。另外，安全主链由于不需要参与实际应用，所以每秒处理的交易量可以不是很高，比如，只有156TPS理论值。当然，这些参数都可以根据实际情况进行调整。
另外，与应用支链相比，有三类与共识机制相关交易是安全主链独有的：EDPOS节点投票交易、EDPOS节点登记交易、CPOW出块奖励交易。
其中，EDPoS节点登记交易中，EDPoS节点在每轮协商需要筹集足够通证投票，并以此创建登记交易提前在链上进行登记和发布自己初始协商参数，只有协商轮次开始前完成登记的节点(超过总票数的2％)才允许进入协商过程以及获取出块权。
EDPoS节点登记交易中，EDPoS节点在每轮协商需要筹集足够通证投票，并以此创建登记交易提前在链上进行登记和发布自己初始协商参数，只有协商轮次开始前完成登记的节点(超过总票数的2％)才允许进入协商过程以及获取出块权。
CPoW出块奖励交易中，CPoW共识缺省情况下只用于主链共识出块，对应出块奖励通过这类交易提供给参与者。由于该类交易的作用类似Bitcoin中coinbase交易，此处不再赘述。
步骤S104、根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接。
为了防止有人通过高频率的恶意分叉造成不必要的资源消耗，每一次创建应用支链时都需要使用父链的通证来进行抵押，用来抵押的通证被发送到一个特殊的地址冻结，被冻结的通证可以根据区块的高度分阶段进行解冻，创建者可以使用自己的私钥将被解冻的通证转移到别的地址。
具体的，该冻结和解冻过程可以为：获取目标数量的父链的抵押通证；将所述抵押通证存储于目标地址并冻结；获取子链的区块高度；根据所述区块高度按照预设解冻规则对抵押通证进行解冻。
由于首先向预先指定的父链发送分叉交易，然后指定锚定区块，在获取到出块配置参数时，根据出块配置参数按照时间顺序出块并连接，其中，锚定区块用于标定其后的所有子链有效。基于此，树状区块链可以在铀分叉交易使在预先指定的父链上进行分叉形成子链，杜绝了传统单链结构中所有交易填充在主链区块的弊端，实现了区块链整体系统的横向拓展。
需要说明的是，步骤S103中的通证分布的方式可以但不仅限于以下三种：
1)创建独立分支，分支起始块重新设置通证总数和分配方式；
2)完整继承分叉点通证分布；
3)继承分叉点通证分布，并在此基础上进行增发，增发部分的分布方式在分支起始块中。
而对于应用支链的出块，基于安全主链的共识机制，应用支链既可以借助安全主链的节点进行出块，也可以自建节点进行出块，还可以自定义共识机制进行出块。比如，借助安全主链的EDPoS节点出块，可以不设立出块节点，由EDPoS节点在获得主链出块权同时为分支产生新区块，该种方式对应公开业务模型；自建节点出块可以是由应用方在应用支链自建出块节点，借用安全主链产生的随机信标设置本分支的出块机制。该种方式对应封闭业务模型；当然，应用方可以自定义共识机制用于支链区块和子块的生成。
需要说明的是，为了使交易上链的延迟更低，在正常每分钟出块间隔中，应用支链可以产生子块，子块产生的参数可以自定义配置，比如子块间隔不低于2秒，且不可以产生空块。产生子块的节点由安全主链同高度区块独立随机信标决定，子块没有额外出块奖励，但可以获取高额交易费收益。
考虑应用支链中的子块，每个应用支链的交易容量可以提高30倍，TPS可达到5200。当业务数据过大，需要更高的交易容量和并发量时，可以创建多个应用支链来满足需求。
另外，应用支链高度维持和安全主链的区块高度同步，用于支撑应用支链间的跨支链交易以及方便支链区块引用主链同一高度的共识结果，减少遍历查询的次数。为了维持应用支链和安全主链的高度一致，应用支链可以产生空块。具体的，应用支链选择主链的EDPoS节点出块时，安全主链的EDPoS节点会将应用支链的通证价值作为优先级参考，并自主选择支持的应用支链。价值比较低的应用支链可能会被安全主链的部分EDPoS节点排除在出块列表以外。此时支链为了维持主链的高度同步，会自动填充一个空块。
实施例二
请参阅图2，图2是本申请的实施例二提供的一种树状区块链扩展模块的结构示意图。
如图2所示，本实施例提供的树状区块链扩展模块可以包括：
发送模块21，用于向预先指定的父链发送分叉交易；
指定模块22，用于指定锚定区块，以标定所述锚定区块后的所有子链有效；
获取模块23，用于获取出块配置参数；所述出块配置参数包括区块产生间隔、通证总量、通证分布、出块奖励和增发方式；
处理模块24，用于根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接。
进一步地，所述树状区块链包括安全主链和至少一个应用支链；
所述安全主链用于记录所述安全主链的通证转移数据和EDPoS节点协商目标过程数据；
所述安全主链为所述父链；所述应用支链为所述父链或所述子链。
进一步地，所述安全主链的产生装置包括：
设置单元，用于设置创世区块；所述创世区块为所述树状区块链的第一个区块；
指定单元，用于将满足主链判定条件的区块构成的链指定为父链；
所述主链判定条件为连接在所述创世区块之后且通过预设共识顺序产生；
所述预设共识顺序为EDPoS共识和CPoW共识。
进一步地，所述处理模块，包括：
第一获取单元，用于获取目标数量的父链的抵押通证；
冻结单元，用于将所述抵押通证存储于目标地址并冻结；
第二获取单元，用于获取子链的区块高度；
解冻单元，用于根据所述区块高度按照预设解冻规则对抵押通证进行解冻。
进一步地，所述安全主链的交易机制包括：EDPoS节点投票交、EDPoS节点登记交易、CPoW出块奖励交易。
关于上述实施例中的装置，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。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。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种树状区块链扩展方法，其特征在于，包括：
向预先指定的父链发送分叉交易；
指定锚定区块，以标定所述锚定区块后的所有子链有效；
获取出块配置参数；所述出块配置参数包括区块产生间隔、通证总量、通证分布、出块奖励和增发方式；
根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接。
2.根据权利要求1所述的树状区块链扩展方法，其特征在于，所述树状区块链包括安全主链和至少一个应用支链；
所述安全主链用于记录所述安全主链的通证转移数据和EDPoS节点协商目标过程数据；
所述安全主链为所述父链；所述应用支链为所述父链或所述子链。
3.根据权利要求2所述的树状区块链扩展方法，其特征在于，
所述安全主链的产生过程包括：
设置创世区块；所述创世区块为所述树状区块链的第一个区块；
将满足主链判定条件的区块构成的链指定为父链；
所述主链判定条件为连接在所述创世区块之后且通过预设共识顺序产生；
所述预设共识顺序为EDPoS共识和CPoW共识。
4.根据权利要求1所述的树状区块链扩展方法，其特征在于，所述根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接，包括：
获取目标数量的父链的抵押通证；
将所述抵押通证存储于目标地址并冻结；
获取子链的区块高度；
根据所述区块高度按照预设解冻规则对抵押通证进行解冻。
5.根据权利要求2所述的树状区块链扩展方法，其特征在于，所述安全主链的交易机制包括：EDPoS节点投票交、EDPoS节点登记交易、CPoW出块奖励交易。
6.一种树状区块链扩展模块，其特征在于，包括：
发送模块，用于向预先指定的父链发送分叉交易；
指定模块，用于指定锚定区块，以标定所述锚定区块后的所有子链有效；
获取模块，用于获取出块配置参数；所述出块配置参数包括区块产生间隔、通证总量、通证分布、出块奖励和增发方式；
处理模块，用于根据所述出块配置参数按照时间先后顺序出块并连接。
7.根据权利要求6所述的树状区块链扩展模块，其特征在于，所述树状区块链包括安全主链和至少一个应用支链；
所述安全主链用于记录所述安全主链的通证转移数据和EDPoS节点协商目标过程数据；
所述安全主链为所述父链；所述应用支链为所述父链或所述子链。
8.根据权利要求7所述的树状区块链扩展模块，其特征在于，
所述安全主链的产生装置包括：
设置单元，用于设置创世区块；所述创世区块为所述树状区块链的第一个区块；
指定单元，用于将满足主链判定条件的区块构成的链指定为父链；
所述主链判定条件为连接在所述创世区块之后且通过预设共识顺序产生；
所述预设共识顺序为EDPoS共识和CPoW共识。
9.根据权利要求6所述的树状区块链扩展模块，其特征在于，所述处理模块，包括：
第一获取单元，用于获取目标数量的父链的抵押通证；
冻结单元，用于将所述抵押通证存储于目标地址并冻结；
第二获取单元，用于获取子链的区块高度；
解冻单元，用于根据所述区块高度按照预设解冻规则对抵押通证进行解冻。
10.根据权利要求7所述的树状区块链扩展模块，其特征在于，所述安全主链的交易机制包括：EDPoS节点投票交、EDPoS节点登记交易、CPoW出块奖励交易。
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