CN112036874A - 一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法及系统，本发明通过集中交易有效范围的方式来降低交易的处理成本，同时通过为交易附上算力支出证明的方式来提高交易的创建成本，使得垃圾交易攻击者需要消耗越来越多的资源发起垃圾交易时，也需要支付越来越高的计算能力，提高垃圾交易攻击者的作恶成本，避免区块链中的节点运算资源和内存资源浪费，同时本发明结合交易有效性管理器和算力支出管理器的相互连接，有效的提高了普通交易在区块链的运算效率。
Description
技术领域
本发明属于区块链领域，尤其涉及一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法及系统。
背景技术
随着比特币的出现，区块链技术被越来越多的认识，区块链是未来设备非常重要的信用基础设施，在这个基础之上将为人类社会活动提供各种各样的服务，这些服务在区块链上落地时，最终将以交易的形式予以承载，那么交易本身的有效性就决定了这些服务在服务过程中的有效性。在实际应用中，由于区块链是去中心化的，所以任何人都可以在区块链上发起一笔交易，甚至几乎不用消耗太大的成本就可以发起大批量的交易，如果这些交易还不包含手续费，那么对于随意发起交易的那些作恶者几乎没有作恶成本。在某些区块链的应用中，由于新增交易远远大于被处理的交易，这让交易大量堆积，超出节点的内存导致溢出，也可能超出节点的存储能力导致无法正常工作，也有一些大量的无效交易，虽然节点花了大量计算能力处理交易，但出的块却是空块，节点虽然在满负荷运转，但事实上区块链网络在空转，并没有为真实业务提供有效性，这些垃圾交易都大大的浪费了区块链中节点的资源，影响区块链的效率。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种提高垃圾交易攻击者的作恶成本，避免区块链中的节点运算资源和内存资源浪费，提高区块链的运算效率的用于区块链的杜绝垃圾交易的方法及系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：
一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，包括如下步骤：
S1在区块链中获取业务基本数据，创建交易基本结构体，将业务基本数据存入交易基本结构体中；
S2获取当前区块链的最新高度H1，计算区块链的下一个高度H2，将下一个高度H2存入交易基本结构体中；
S3为业务基本数据中的某笔交易生成带有高度H2的交易ID时间，并将该交易ID时间存入交易基本结构体中；
S4获取区块轮次中我的已被处理的交易数量N和当前区块链的共识规则；
S5提取区块链的共识规则中起始难度Hardstart与单笔交易的交易难度T，计算得到当前难度Hardend；
S6对业务基本数据进行循环计算后，完成一笔交易的创建；
S7区块链网络接收到一笔交易后，提取该交易的ID时间；
S8获取当前区块链的共识规则，根据交易的ID时间筛选交易；
S9根据交易的有效高度和有效签名筛选交易；
S10提取交易的发起者，根据交易的工作量支出筛选交易；
S11完成交易处理和筛选。
进一步的，所述的步骤S5中当前难度Hardend与起始难度Hardstart和单笔交易的交易难度T关系是当前难度Hardend＝起始难度Hardstart/(N*T)。
进一步的，所述的步骤S6对业务基本数据进行循环计算的具体方法是：
S61生成一个随机数R，将随机数R填写到交易基本结构体中；
S62对交易基本结构体进行签名得到Sign；
S63判断Sign是否小于Hardend；
S64如果是，找出算力证明R，保存该笔已签名后的交易，将该笔交易广播到区块链网络中；
S65如果不是，返回S61；
S66完成随机数R，完成一笔交易的创建。
进一步的，所述的步骤S8根据交易的ID时间筛选交易的具体方法是：
S81提取共识规则中的区块链过期时间；
S82判断交易ID时间是否过期；
S83如果过期，则丢弃该笔交易，返回S81；
S84如果不过期，进行S9；
进一步的，所述的步骤S9根据交易的有效高度和有效签名筛选交易的具体方法是：
S91提取交易的当前有效高度；
S92提取共识规则中的交易有效高度；
S93判断当前有效高度是否超过交易有效高度；
S94若是，则丢弃该笔交易，返回S91；
S95如不是，则对交易整体计算签名S1；
S96提取交易基本结构体中的签名S2；
S97判断签名S1和签名S2是否相同；
S98若是，则进行S10；
S99若不是，则丢弃该笔交易，返回S96.
进一步的，所述的步骤S10根据交易的工作量支出筛选交易的具体方法是：
S101提取该发起者在当前轮已消耗的交易数N；
S102提取区块链的共识规则中起始难度Hardstart与单笔交易的交易难度T，计算得到当前难度Hardend；
S103判断S2是否小于Hardend；
S104若是，则认定交易有效，开始处理交易；
S105如不是，则表明工作量支出不足，丢弃该笔交易，返回S101；
S106完成交易的处理；
一种用于区块链的杜绝垃圾交易的系统，包括：
交易有效性管理器：所述的交易有效性管理器与区块链网络相连，用于检查交易的结构是否符合当前共识协议的要求，以及交易是否在当前要求的有效期内；
算力支出管理器：所述的算力支出管理器与区块链网络相连，用于根据当前网络的消耗情况支出算力和验证别人支出的算力；
所述的交易有效性管理器与算力支出管理器连接。
进一步的，所述的交易有效性管理器具体检查交易ID时间有效性、交易高度有效性、和交易签名有效性这三个指标。
进一步的，所述的交易ID时间有效性包括交易的发起时间或过期时间，所述的交易ID时间有效性通过发起时间与过期时间的对比来验证有效性，所述的交易高度有效性通过提取交易当前有效高度和共识规则中的交易有效高度的对比来验证有效性。
进一步的，所述的交易签名有效性包括交易基本结构体签名有效性、交易的发起者签名有效性和工作量支出有效性。
本发明的有益效果是：
本发明通过集中交易有效范围的方式来降低交易的处理成本，同时通过为交易附上算力支出证明的方式来提高交易的创建成本，使得垃圾交易攻击者需要消耗越来越多的资源发起垃圾交易时，也需要支付越来越高的计算能力，提高垃圾交易攻击者的作恶成本，避免区块链中的节点运算资源和内存资源浪费，同时通过集中交易有效范围的方式降低交易的处理成本，有效的提高了普通交易在区块链的运算效率。
附图说明
图1是本发明对应方法的流程图；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。在此需要说明的是，下面所描述的本发明各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
为了防止垃圾交易攻击者恶意发起垃圾交易，提高作恶成本，同时提高整个区块链交易的效率，本申请直接从问题本质入手，通过降低交易的处理成本，同时提高交易的创建成本的方式，具体的，本发明公开了一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1在区块链中获取业务基本数据，创建交易基本结构体，将业务基本数据存入交易基本结构体中；
S2获取当前区块链的最新高度H1，计算区块链的下一个高度H2，将下一个高度H2存入交易基本结构体中；
S3为业务基本数据中的某笔交易生成带有高度H2的交易ID时间，并将该交易ID时间存入交易基本结构体中；
S4获取区块轮次中我的已被处理的交易数量N和当前区块链的共识规则；
S5提取区块链的共识规则中起始难度Hardstart与单笔交易的交易难度T，计算得到当前难度Hardend；具体的，当前难度Hardend与起始难度Hardstart和单笔交易的交易难度T关系是当前难度Hardend＝起始难度Hardstart/(N*T)，
S6对业务基本数据进行循环计算后，完成一笔交易的创建；具体的，对业务基本数据进行循环计算的具体方法是：S61生成一个随机数R，将随机数R填写到交易基本结构体中；S62对交易基本结构体进行签名得到Sign；S63判断Sign是否小于Hardend；S64如果是，找出算力证明R，保存该笔已签名后的交易，将该笔交易广播到区块链网络中；S65如果不是，返回S61；S66完成随机数R，完成一笔交易的创建。
S7区块链网络接收到一笔交易后，提取该交易的ID时间。
S8获取当前区块链的共识规则，根据交易的ID时间筛选交易；具体的，根据交易的ID时间筛选交易的具体方法是：S81提取共识规则中的区块链过期时间；S82判断交易ID时间是否过期；S83如果过期，则丢弃该笔交易，返回S81；S84如果不过期，进行S9。
S9根据交易的有效高度和有效签名筛选交易；具体的，根据交易的有效高度和有效签名筛选交易的具体方法是：S91提取交易的当前有效高度；S92提取共识规则中的交易有效高度；S93判断当前有效高度是否超过交易有效高度；S94若是，则丢弃该笔交易，返回S91；S95如不是，则对交易整体计算签名S1；S96提取交易基本结构体中的签名S2；S97判断签名S1和签名S2是否相同；S98若是，则进行S10；S99若不是，则丢弃该笔交易，返回S96.
S10提取交易的发起者，根据交易的工作量支出筛选交易；具体的，根据交易的工作量支出筛选交易的具体方法是：S101提取该发起者在当前轮已消耗的交易数N；S102提取区块链的共识规则中起始难度Hardstart与单笔交易的交易难度T，计算得到当前难度Hardend；S103判断S2是否小于Hardend；S104若是，则认定交易有效，开始处理交易；S105如不是，则表明工作量支出不足，丢弃该笔交易，返回S101；S106完成交易的处理；
S11完成交易处理和筛选。
其中S1-S6是创建交易的过程，而S7-S11是接收处理交易的过程。本发明通过降低交易的处理成本，同时提高交易的创建成本的方式来提高垃圾交易攻击者的作恶成本，具体是通过集中交易有效范围的方式来降低交易的处理成本，而集中交易有效范围是通过交易ID时间有效性、交易高度有效性、和交易签名有效性来筛选现有的交易，剔除掉一些无效或无价值的交易，例如一个月前堆积的交易视为过期交易，不存储也不处理等；交易高度太高的和交易签名有问题的也不存储、不处理或者只存储不处理。而本申请就是通过S1-S6来创建一个创建交易基本结构体，然后通过S7-S11来接收交易并根据这种模型来处理交易的过程，而在提高交易的创建成本上，本申请采用的核心实现思路是为交易附上算力支出证明，这里的算力支出是指计算机需要消耗一定的计算能力后才能完成交易的创建，但这个消耗又不严重影响交易的体验，只对大规模创建垃圾交易时有巨大影响。在本发明的具体实现中，交易的算力支付跟其消耗的网络资源挂钩，对于低消耗的设备在使用网络时几乎可以忽略不计，当设备需要消耗越来越多的资源时，也需要支付越来越高的计算能力。从而实现，既不影响正常用户的使用，又能有效扼制垃圾交易的攻击，大幅提高网络中作恶节点的作恶成本远超处理成本，而附上算力支出证明的步骤主要通过S10来筛选。
本申请还公开了一种用于区块链的杜绝垃圾交易的系统，包括：
交易有效性管理器：所述的交易有效性管理器与区块链网络相连，用于检查交易的结构是否符合当前共识协议的要求，以及交易是否在当前要求的有效期内。优选的，所述的交易有效性管理器具体检查交易ID时间有效性、交易高度有效性、和交易签名有效性这三个指标，在本发明中，交易比其它区块链多三个不一样的有效性特征，交易ID时间有效性、交易高度有效性、交易签名有效性。在交易ID时间有效性中，跟其它区块链不一样的地方在交易ID时间不是存粹的随机数，而且还包含交易的发起时间或过期时间，具体采用什么样的时间以及时间长度以上层应用的具体需求为准，这里均提供支持，交易ID时间有效性通过发起时间与过期时间的对比来验证有效性，当一个过了有效期时间的交易在网络中出现时，节点只取交易ID时间即可得知是否接收与处理交易，这样就有效的提高了区块链的处理效率；在交易高度有效性中，一般用于指定交易在哪个区块高度被处理，或者超过多少个块时即作废，这种有效性特征一般用于有固定有效时间的交易，具体在哪个区块被处理由上层应用的具体业务场景确定，如果用做交易的过期区块数时，这里将指定区块的发起区块，由共识协议指定过期区块数，交易高度有效性通过提取交易当前有效高度和共识规则中的交易有效高度的对比来验证有效性，根据不同的上层应用场景做不同的用途；在交易签名有效性中，主要用于验证交易的发起者身份，以及防止交易被篡改，这是区块链交易的基本组成部分，但在本发明中，交易的签名还包含前述两个信息以及后面的算力支出部分，通过验证多个签名是否一致来直接确定是否接收与处理交易，从而可以快速区分有效交易和无效交易，来提高区块链的处理效率。
算力支出管理器：所述的算力支出管理器与区块链网络相连，用于根据当前网络的消耗情况支出算力和验证别人支出的算力。当自身需要开始创建交易时，将检查自己已经在当前网络中的消耗情况，并根据当前网络的共识协议要求，支出符合当前共识协议要求的算力，并将该算力附加在交易上。当接收到别人发来的交易时，也将遵循相同的步骤，检查它需要支付的算力，然后验证对方的算力支出是否符合要求，验证过程不需要消耗额外的计算能力。通过这样一个过程就可以有效的提高交易的创建成本，从而避免区块链中的节点运算资源和内存资源浪费，同时通过集中交易有效范围的方式降低交易的处理成本，有效的提高了普通交易在区块链的运算效率。
本发明的具体使用方法是：
交易有效性管理器在区块链中获取业务基本数据，创建交易基本结构体，然后获取交易ID时间、区块链高度、交易难度T、已被处理的交易数量N存入交易基本结构体中，然后通过算力支出管理器计算当前难度，并找出具体的算力证明R，最后通过交易有效性管理器来完成一笔交易的创建，然后，交易有效性管理器接收该笔交易后，对该交易进行处理，具体是通过判断检查交易ID时间有效性、交易高度有效性来降低交易的处理成本，然后通过算力支出管理器来计算该笔交易的工作量支出，即附上了算力支出证明来提高交易的创建成本，当该笔交易的工作量支出不足时，就会被舍弃，只有该笔交易的工作量支出达到要求时，才会被认可，通过以上步骤后，完成交易的处理，其中本申请的交易有效性管理器和算力支出管理器相互连接并都连接区块链网络。
本发明通过集中交易有效范围的方式来降低交易的处理成本，同时通过为交易附上算力支出证明的方式来提高交易的创建成本，使得垃圾交易攻击者需要消耗越来越多的资源发起垃圾交易时，也需要支付越来越高的计算能力，提高垃圾交易攻击者的作恶成本，避免区块链中的节点运算资源和内存资源浪费，同时通过集中交易有效范围的方式降低交易的处理成本，有效的提高了普通交易在区块链的运算效率。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。
Claims (10)
1.一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，包括如下步骤：
S1 在区块链中获取业务基本数据，创建交易基本结构体，将业务基本数据存入交易基本结构体中；
S2 获取当前区块链的最新高度H1，计算区块链的下一个高度H2，将下一个高度H2存入交易基本结构体中；
S3 为业务基本数据中的某笔交易生成带有高度H2的交易ID时间，并将该交易ID时间存入交易基本结构体中；
S4 获取区块轮次中我的已被处理的交易数量N和当前区块链的共识规则；
S5 提取区块链的共识规则中起始难度Hardstart与单笔交易的交易难度T，计算得到当前难度Hardend；
S6 对业务基本数据进行循环计算后，完成一笔交易的创建；
S7 区块链网络接收到一笔交易后，提取该交易的ID时间；
S8 获取当前区块链的共识规则，根据交易的ID时间筛选交易；
S9 根据交易的有效高度和有效签名筛选交易；
S10 提取交易的发起者，根据交易的工作量支出筛选交易；
S11 完成交易处理和筛选。
2.根据权利要求1所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，其特征在于：所述的步骤S5中当前难度Hardend与起始难度Hardstart和单笔交易的交易难度T关系是当前难度Hardend＝起始难度Hardstart/(N*T)。
3.根据权利要求1所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，其特征在于：所述的步骤S6对业务基本数据进行循环计算的具体方法是：
S61 生成一个随机数R，将随机数R填写到交易基本结构体中；
S62 对交易基本结构体进行签名得到Sign；
S63 判断Sign是否小于Hardend；
S64 如果是，找出算力证明R，保存该笔已签名后的交易，将该笔交易广播到区块链网络中；
S65 如果不是，返回S61；
S66 完成随机数R，完成一笔交易的创建。
4.根据权利要求1所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，其特征在于：所述的步骤S8根据交易的ID时间筛选交易的具体方法是：
S81 提取共识规则中的区块链过期时间；
S82 判断交易ID时间是否过期；
S83 如果过期，则丢弃该笔交易，返回S81；
S84 如果不过期，进行S9。
5.根据权利要求1所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，其特征在于：所述的步骤S9根据交易的有效高度和有效签名筛选交易的具体方法是：
S91 提取交易的当前有效高度；
S92 提取共识规则中的交易有效高度；
S93 判断当前有效高度是否超过交易有效高度；
S94 若是，则丢弃该笔交易，返回S91；
S95 如不是，则对交易整体计算签名S1；
S96 提取交易基本结构体中的签名S2；
S97 判断签名S1和签名S2是否相同；
S98 若是，则进行S10；
S99 若不是，则丢弃该笔交易，返回S96。
6.根据权利要求1所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的方法，其特征在于：所述的步骤S10根据交易的工作量支出筛选交易的具体方法是：
S101 提取该发起者在当前轮已消耗的交易数N；
S102 提取区块链的共识规则中起始难度Hardstart与单笔交易的交易难度T，计算得到当前难度Hardend；
S103 判断S2是否小于Hardend；
S104 若是，则认定交易有效，开始处理交易；
S105 如不是，则表明工作量支出不足，丢弃该笔交易，返回S101；
S106 完成交易的处理。
7.一种用于区块链的杜绝垃圾交易的系统，其特征在于，包括：
交易有效性管理器：所述的交易有效性管理器与区块链网络相连，用于检查交易的结构是否符合当前共识协议的要求，以及交易是否在当前要求的有效期内；
算力支出管理器：所述的算力支出管理器与区块链网络相连，用于根据当前网络的消耗情况支出算力和验证别人支出的算力；
所述的交易有效性管理器与算力支出管理器连接。
8.根据权利要求7所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的系统，其特征在于：所述的交易有效性管理器具体检查交易ID时间有效性、交易高度有效性、和交易签名有效性这三个指标。
9.根据权利要求8所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的系统，其特征在于：所述的交易ID时间有效性包括交易的发起时间或过期时间，所述的交易ID时间有效性通过发起时间与过期时间的对比来验证有效性，所述的交易高度有效性通过提取交易当前有效高度和共识规则中的交易有效高度的对比来验证有效性。
10.根据权利要求8所述的一种用于区块链的杜绝垃圾交易的系统，其特征在于：所述的交易签名有效性包括交易基本结构体签名有效性、交易的发起者签名有效性和工作量支出有效性。
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| CN112036874A true CN112036874A (zh) | 2020-12-04 |
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