CN111932265B - 一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，包括：在第一层链上，经过第一层共识算法，生成多个常规区块；将所述常规区块转化为系统交易；所述系统交易内每类数据的字段长度固定；将所述系统交易进行全网广播；在第二层链上，经过第二层共识算法，将设定数量的所述系统交易打包，生成计数器区块。以解决在第一层共识链中，大量的区块整体会产生过多的冗余数据，在网络广播中会给系统造成很大的带宽负担以及产生不必要的性能消耗，从而导致双层链的信息同步和共识的效率低下，进而导致系统整体的性能远不及预期等问题。

Description

一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，具体的涉及一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法。

背景技术

传统的区块链公链系统内，区块链的交易通常是直接打包进区块里的，交易是附带价值属性的交易。在具有双层链结构的公链系统中，双层链之间的信息交互缺乏有效的转换机制，第一层共识链中会产生大量的区块，每个区块都打包有多个交易，这些区块的容量往往体积庞大。在第一层共识链中，这些大量的区块整体会产生过多的冗余数据，这些冗余的数据在网络广播中会给系统造成很大的带宽负担以及产生不必要的性能消耗，从而导致双层链的信息同步和共识的效率低下，进一步导致系统整体的性能远不及预期。

发明内容

本申请提供一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，以解决在第一层共识链中，大量的区块整体会产生过多的冗余数据，在网络广播中会给系统造成很大的带宽负担以及产生不必要的性能消耗，从而导致双层链式的信息同步和共识的效率低下，进而导致系统整体的性能远不及预期等问题。

一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，包括：

在第一层链上，经过第一层共识算法，生成多个常规区块；

将所述常规区块转化为系统交易；所述系统交易内每类数据的字段长度固定；

将所述系统交易进行全网广播；

在第二层链上，经过第二层共识算法，将设定数量的所述系统交易打包，生成计数器区块。

由以上技术方案可知，本申请提供一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，包括：在第一层链上，经过第一层共识算法，生成多个常规区块；将所述常规区块转化为系统交易，所述系统交易内每类数据的字段长度固定；将所述系统交易进行全网广播；在第二层链上，经过第二层共识算法，将设定数量的所述系统交易打包，生成计数器区块。通过本申请的基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，把第一层链上的常规区块转化为系统交易，通过系统交易，在第二层链上生成计数器区块，从而可以实现在容纳有两种不同共识算法的双层链式架构区块链中，不同链之间可以进行快速的信息交互；另外，系统交易只存储常规区块中的核心摘要信息，这些摘要信息的内容唯一且字段固定，从而可以把一个大容量的常规区块有效转化为一个轻量级的系统交易，去掉常规区块中的冗余数据，能够极大的降低网络带宽占用，提高带宽使用效率，提高双层链式架构区块链的处理能力，进而能够提高双层链式架构区块链的整体性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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的附图。

图1为本申请实施例提供的一种应用于区块交易转化方法的双层链式架构在一轮共识过程中的区块结构图；

图2为本申请实施例提供的一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法数据处理流程图；

图3为图2所示步骤S2的详细流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

图1为本申请实施例提供的一种应用于区块交易转化方法的双层链式架构在一轮共识过程中的区块结构图。如图1所示，本申请实施例提供一种应用于区块交易转化方法的双层链式架构区块链，包括：第一层链1和第二层链2，第一层链1上配置的是第一共识算法，第二层链2上配置的是第二共识算法，容易理解的是，第一共识算法与第二共识算法是不同的共识算法。第一层链1和第二层链2可以是公链，即图1所示的双层链式架构区块链是公链系统。第一层链1可以包括n个第一层节点11，分别可以表示为第一层节点1、第一层节点2、第一层节点3、…、第一层节点i、…、第一层节点n，n为任一正整数，i=1，2，3，…，n。第二层链2可以包括m个第二层节点21，分别可表示为第二层节点1、第二层节点2、第二层节点3、…、第二层节点j、…、第二层节点m，m为任一正整数，j=1，2，3，…，m。m和n可以相等也可以不等，i和j可以相等也可以不等，本申请不作具体限定。以第一层节点i和第二层节点j为例，在任意一轮共识过程中，经过第一共识算法可以产生有多个常规区块（Regular Block，RB）12，分别可以表示为常规区块1、常规区块2、常规区块3、…、常规区块q、…、常规区块k，k为任一正整数，q=1，2，3，…，k；经过第二共识算法可以打包尽可能多的在当前轮次中转化的系统交易（System Transaction，ST）13，并最终生成一个计数器区块（Management Block，MB）22，可以表示为计数器区块w，历史产生的计数器区块可以表示为计数器区块1、计数器区块2、计数器区块3、…（图1未示出），w为任一正整数，最新的一轮第二共识算法过程中只会产生一个计数器区块22。系统交易13与常规区块12是一一对应的关系，可以表示为，系统交易1、系统交易2、系统交易3、…、系统交易q、…、系统交易k。随着新的常规区块12不断生成，k的数值也逐渐增大，同理，随着新的计数器区块22不断生成，w的数值也逐渐增大。

图2为本申请实施例提供的一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法数据处理流程图。基于图1所示的应用于区块交易转化方法的双层链式架构在一轮共识过程中的区块结构图，结合图2所示，本申请实施例提供一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，包括：

S1：在第一层链上，经过第一层共识算法，生成多个常规区块。每个常规区块可以包括多个附带价值属性交易的交易信息，所以，每个常规区块存储的数据量较大，存储体积较大。每进行一轮第一共识算法，都会产生多个常规区块，具体数量需要依据具体情况而定。

S2：将常规区块转化为系统交易；系统交易内每类数据的字段长度是固定的。常规区块转化为系统交易的转化方式可以采用BAT（Block As Transaction）区块交易转化协议，BAT技术通过将低层次的区块映射为上层的一个系统交易，由高层次区块打包生成新的区块。在转化过程中，常规区块与系统交易是一一对应的，即一个常规区块可以转化为一个系统交易，此时相互对应的常规区块和系统交易形成一个系统交易-常规区块匹配对（ST-RB）。由于系统交易内每类数据的字段长度是固定的，所以，所有固定长度字段的数据加起来的整体大小也是固定的，每类数据的固定字段长度可以根据具体情况和实际需要进行预先设定，所以，系统交易的大小也是可以预先设定的。需要说明的是，每次常规区块与系统交易的转化过程，可以将全部最新生成的常规区块转化为系统交易。

具体的，图3为图2所示步骤S2的详细流程图。如图3所示，将常规区块转化为系统交易步骤，可以包括如下子步骤：

S21：将常规区块进行哈希处理，得到常规区块哈希值；常规区块哈希值的字段长度为第一设定长度。第一设定长度可以是256位，此处，只是示意性说明，本申请不作具体限定。将常规区块进行哈希处理，既可以起到加密的作用，又可以缩小常规区块内的数据大小。

S22：构建一个系统交易，在系统交易内分别标记时间戳、常规区块哈希值、手续费和锁定脚本。锁定脚本是常规区块的创世交易脚本，锁定脚本可以理解为挖矿者的身份标记，可以用于识别挖矿者的身份，即可用于识别创世交易的创造者身份。时间戳的字段长度为第二设定长度，手续费的字段长度为第三设定长度，锁定脚本的字段长度为第四设定长度。举例说明，第二设定长度可以是6-7位，本申请不作具体限定。

S23：在系统交易内设置系统交易版本号，系统交易版本号与对应的常规区块版本号相同；常规区块版本号则是创世交易（coinbase）的版本号，创世交易是常规区块的第一笔交易，是没有输入的。系统交易版本号的字段长度为第五设定长度；

S24：在系统交易内设置输入结构体，输入结构体内包括交易数量、幸运区块哈希值和上一个计数器区块指向；系统交易的输入和输出数量均为1个。输入结构体可以理解为一个数据结构，可以表示为系统交易输入vin中的outpoint。输入结构体内的交易数量是对应常规区块的交易数量；幸运区块（lucky block）哈希值是常规区块哈希值。交易数量的字段长度为第六设定长度，幸运区块哈希值的字段长度为第七设定长度，上一个计数器区块指向的字段长度为第八设定长度。

系统交易内的常规区块哈希值、时间戳、手续费、锁定脚本、系统交易版本号、交易数量、幸运区块哈希值和上一个计数器区块指向的字段长度分别为第一设定长度、第二设定长度、第三设定长度、第四设定长度、第五设定长度、第六设定长度、第七设定长度和第八设定长度，所有设定的长度可以互不相同，也可以有相同的，所有设定的长度均可以根据区块链的实际需要和具体情况进行预先设定，系统交易内还可以包括其他数据，本申请只是示意性列举主要的数据类型，也是对应常规区块的核心摘要信息，本申请均不作具体限定。由于系统交易内的每类数据的字段长度都是固定的，所以，所有类型的数据总和的大小就是固定的，即交易系统的整体大小固定，可以小于或等于200字节，通常只有几十个字节，如此，数据容量庞大的常规区块即可转化为轻量级的系统交易。系统交易与普通的附带价值属性的交易在数据结构上具有一定区别，主要体现在，在系统交易中只有一个输入和一个输出，没有祖先交易和后代交易的部分，一个系统交易只关联一个常规区块，形成一个系统交易-常规区块匹配对。而在普通的交易中，允许同时具有多个输入和输出，也具有祖先交易和后代交易的部分，两者不仅数据容量大小不同，在数据结构上具有本质的区别。

S3：将系统交易进行全网广播。将新生成的系统交易在全网进行广播，第一层链和第二层链上的所有节点都能够接收到新生成的系统交易，并将其存储，由于系统交易的数据容量非常小，在广播中继的过程中对宽带的占用也非常小，同时也不需要消耗过多的存储空间。可以很较大程度上优化网络宽带占用以及提升系统的整体性能。

S4：在第二层链上，经过第二层共识算法，将设定数量的系统交易打包，生成计数器区块。每进行一轮第二共识算法，只会生成一个计数器区块，每个计数器区块都尽可能打包更多的系统交易；根据实际需要，一个计数器区块对应设定数量的系统交易，设定数量可以根据具体情况预先设定，也可以根据实际情况进行修正，图2所示设定数量是q，本申请不作具体限定。另外，图2所示t=1，2，3，…，w。自此，采用BAT区块交易转化协议进行的区块交易转化过程完成，BAT区块交易转化协议可以看作是第一层链与第二层链之间的链接纽带，提供了信息转换的技术条件。

本申请提供的一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，采用BAT区块交易转化技术，可以把第一层链上的常规区块转化为系统交易，通过系统交易，在第二层链上生成计数器区块，从而可以实现在容纳有两种不同共识算法的双层链式架构区块链中，不同链之间可以进行快速的信息交互；另外，系统交易只存储常规区块中的核心摘要信息，这些摘要信息的内容唯一且字段固定，从而可以把一个大容量的常规区块有效转化为一个轻量级的系统交易，去掉常规区块中的冗余数据，能够极大的降低网络带宽占用，提高带宽使用效率，提高双层链式架构区块链的处理能力，进而能够提高双层链式架构区块链的整体性能。

本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明实施例中的技术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，本发明实施例中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）执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

Claims (6)

1.一种基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，其特征在于，包括：

在第一层链上，经过第一层共识算法，生成多个常规区块；

将所述常规区块转化为系统交易，所述系统交易内每类数据的字段长度固定；

在所述将所述常规区块转化为系统交易步骤中，采用BAT区块交易转化协议，将所述常规区块转化为所述系统交易；

所述将所述常规区块转化为系统交易步骤，包括：

将所述常规区块进行哈希处理，得到常规区块哈希值；所述常规区块哈希值的字段长度为第一设定长度；

构建一个系统交易，在所述系统交易内分别标记时间戳、所述常规区块哈希值、手续费和锁定脚本；所述时间戳的字段长度为第二设定长度，所述手续费的字段长度为第三设定长度，所述锁定脚本的字段长度为第四设定长度；

将常规区块转化为系统交易步骤，进一步包括：

在所述系统交易内设置系统交易版本号，所述系统交易版本号与对应的常规区块版本号相同；所述系统交易版本号的字段长度为第五设定长度；

在所述系统交易内设置输入结构体，所述输入结构体内包括交易数量、幸运区块哈希值和上一个计数器区块指向；所述交易数量的字段长度为第六设定长度，所述幸运区块哈希值的字段长度为第七设定长度，所述上一个计数器区块指向的字段长度为第八设定长度；

将所述系统交易进行全网广播；

在第二层链上，经过第二层共识算法，将设定数量的所述系统交易打包，生成计数器区块，且所述设定数量的所述系统交易对应一个所述计数器区块；

所述第一层链和所述第二层链为同一区块链中的不同公链。

2.根据权利要求1所述的基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，其特征在于，所述系统交易的整体大小小于或等于200字节。

3.根据权利要求2所述的基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，其特征在于，所述常规区块与所述系统交易一一对应。

4.根据权利要求1所述的基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，其特征在于，所述系统交易的输入和输出数量均为1个。

5.根据权利要求1所述的基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，其特征在于，所述输入结构体内的所述交易数量是对应所述常规区块的所述交易数量；所述幸运区块哈希值是所述常规区块哈希值。

6.根据权利要求1所述的基于双层链式架构区块链的区块交易转化方法，其特征在于，所述锁定脚本是所述常规区块的创世交易脚本。

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