CN112100234B - 基于随机共识的图式账本的内容寻址方法和系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法和系统，涉及区块链技术领域，所述内容寻址系统包括：内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务；通过节点的内容定位服务定位待查询数据的存储节点，查询代理服务从内容定位服务获取存储节点的节点位置信息后，向该节点发起请求，获取待查询数据并显示获取的数据，进而实现对随机存储在图式账本的数据进行快速查找和获取。

Description

基于随机共识的图式账本的内容寻址方法和系统

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，特别是涉及一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法和系统。

背景技术

以比特币为代表的区块链问世以来，由于其去中心化、难以篡改、不可抵赖和数据一致性的特性，受到了工业和学术界的广泛关注。区块链技术主要采用节点状态机复制，即全网所有节点都对指令和数据达成一致，但由于在一段时间内全网只能产生一个有效区块，使得区块链存在系统瓶颈，不可拓展。

为了解决以比特币为代表的第一代区块链技术的性能瓶颈，实现区块链的可扩展性，有人提出将链式结构替换为图式结构，不同于链式结构，图结构的区块链中，每个区块有多个前驱区块和后驱区块，同时将随机共识算法应用到图式结构中，例如PBFT、Paxos、Raft等，随机共识算法本质是在全网的节点中选择部分节点对新生成的区块进行验证和备份，因此基于随机共识的图式结构的区块链(图式账本)在一段时间内，可以并行产生多个有效区块，使整个系统的交易笔数大幅增加，存储量可扩展。

各式各样的数据被记录到图式账本之后，还需要满足用户的各种查询需求，例如查询账户信息、账户余额、交易历史、交易内容等，这是包括区块链、图式账本在内的分布式账本的核心功能需求，是溯源、存证的基础，因此，高效的查询操作必不可少。然而，在采用随机共识的图式账本中，单个节点随机存储部分区块数据，导致区块数据存储位置不可知，无法快速定位并获取用户查询的区块数据。

发明内容

本申请实施例提出的一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法和系统，通过节点的内容定位服务定位待查询数据的存储节点，查询代理服务从内容定位服务获取存储节点的节点位置信息后，向该节点发起请求，获取待查询数据并显示获取的数据。

本申请实施例第一方面提供一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法，应用于内容寻址系统，所述内容寻址系统包括：内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务；所述方法包括：

所述查询代理服务根据接收到的查询指令，在本地节点存储的区块头中获取目标哈希值；

所述查询代理服务根据所述目标哈希值生成查询请求，并将所述查询请求发送给所述内容定位服务；

所述内容定位服务根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；其中，所述多个节点的分布式哈希表是根据位于所述图式账本的所有节点的内容发布服务发布的内容身份证建立的；

所述内容定位服务返回所述目标内容身份证给所述查询代理服务；

所述查询代理服务根据所述目标内容身份证，获取目标数据，并显示获取的目标数据。

可选地，所述内容定位服务根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

根据所述目标哈希值，在本地的分布式哈希表中匹配具有所述目标哈希值的内容身份证；

在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为所述目标身份证；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点；

根据所述目标哈希值，在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

可选地，在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点，包括：

获取与本地节点相邻的多个临近节点的节点编码；

分别计算所述多个临近节点中的每个节点的节点编码与所述目标哈希值的异或距离；

将所述多个临近节点按照各自对应的异或距离进行排序；

将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点；

在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述首次选择的多个查询节点发送计算请求；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点，包括：

接收所述首次选择的多个查询节点返回的再次选择的多次查询节点；其中，所述再次选择的多次查询节点是与所述再次选择的多个查询节点相邻的节点中节点编码与所述目标哈希值的异或距离在最小范围内的多个节点；

在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述再次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述再次选择的多个查询节点发送计算请求，直至所述再次选择的多个查询节点返回所述目标哈希值的目标内容身份证。

可选地，所述查询代理服务根据所述目标内容身份证，获取目标数据，包括：

根据所述目标内容身份证，获取数据类型；

在所述数据类型是交易数据时，将所述目标内容身份证绑定的交易数据确定为目标数据；

在所述数据类型是区块数据时，获取所述目标内容身份证绑定的节点位置；

向所述节点位置对应的节点发送数据获取请求；

将所述节点位置对应的节点返回的区块确定为所述目标数据。

可选地，在将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点之后，所述方法还包括：

记录所述首次选择的多个查询节点；

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

移出所述再次选择的多次查询节点中的所述首次选择的多个查询节点，确定未查询过的再次选择的多次查询节点；

在所述未查询过的再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

本申请实施例第二方面提供一种基于随机共识的图式账本的内容寻址系统，所述内容寻址系统包括：内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务；

所述查询代理服务用于根据接收到的查询指令，在本地节点存储的区块头中获取目标哈希值；

所述查询代理服务用于根据所述目标哈希值生成查询请求，并将所述查询请求发送给所述内容定位服务；

所述内容定位服务用于根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；其中，所述多个节点的分布式哈希表是根据位于所述图式账本的所有节点的内容发布服务发布的内容身份证建立的；

所述内容定位服务用于返回所述目标内容身份证给所述查询代理服务；

所述查询代理服务用于根据所述目标内容身份证，获取目标数据，并显示获取的目标数据。

可选地，所述内容定位服务用于：

根据所述目标哈希值，在本地的分布式哈希表中匹配具有所述目标哈希值的内容身份证；

在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为所述目标身份证；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点；

根据所述目标哈希值，在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

可选地，所述内容定位服务用于：

获取与本地节点相邻的多个临近节点的节点编码；

分别计算所述多个临近节点中的每个节点的节点编码与所述目标哈希值的异或距离；

将所述多个临近节点按照各自对应的异或距离进行排序；

将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点；

所述内容定位服务还用于：

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述首次选择的多个查询节点发送计算请求；

所述内容定位服务还用于：

接收所述首次选择的多个查询节点返回的再次选择的多次查询节点；其中，所述再次选择的多次查询节点是与所述再次选择的多个查询节点相邻的节点中节点编码与所述目标哈希值的异或距离在最小范围内的多个节点；

所述内容定位服务还用于：

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述再次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述再次选择的多个查询节点发送计算请求，直至所述再次选择的多个查询节点没有未查询过的相邻的节点。

可选地，所述查询代理服务用于：

根据所述目标内容身份证，获取数据类型；

在所述数据类型是交易数据时，将所述目标内容身份证绑定的交易数据确定为目标数据；

在所述数据类型是区块数据时，获取所述目标内容身份证绑定的节点位置；

向所述节点位置对应的节点发送数据获取请求；

将所述节点位置对应的节点返回的区块确定为所述目标数据。

可选地，所述内容寻址系统还包括：

日志记录服务，用于记录所述首次选择的多个查询节点；

所述内容定位服务还用于：

移出所述再次选择的多次查询节点中的所述首次选择的多个查询节点，确定未查询过的再次选择的多次查询节点；

在所述未查询过的再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

本申请实施例第三方面提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，实现如本申请第一方面所述的方法中的步骤。

本申请实施例第四方面提供一种电子设备，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，所述处理器执行所述计算机程序时，实现本申请第一方面所述的方法的步骤。

本申请提出的内容寻址系统具有内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务。其中，内容发布服务在生成区块和对区块共识的过程中，将根据区块中存储的交易数据的哈希值生成的内容身份证发布到其他节点的分布式哈希表中，其中，内容身份证绑定了存储区块的节点的节点位置，哈希值可以唯一标识区块中交易数据的内容，内容发布服务通过发布内容身份证的方式，在图式账本系统中建立了区块数据内容与存储地址的索引，为查询数据提供了基础。查询代理服务用于确定查询数据对应的目标哈希值，并将目标哈希值发送给内容定位服务，内容定位服务根据目标哈希值，利用预设的路由算法，在一定的时间内(在log P的时间复杂度内)，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位得到具有所述目标哈希值的目标内容身份证。查询代理服务接收到内容定位服务回馈的目标内容身份证后，直接根据目标内容身份证后获取查询数据，解决了在随机共识的图式账本中，需要依次遍历所有节点，查找所有节点的所有区块后才能获得待查询的数据的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例中BDLedger图式账本的区块机构图；

图2是本申请实施例中BDLedger图式账本的区块连接示意图；

图3是本申请实施例的BDLedger图式账本选择节点进行随机共识的示意图；

图4是本申请实施例中内容寻址系统的结构示意图；

图5是本申请实施例提出的基于随机共识的图式账本的内容寻址的步骤流程图；

图6是本申请实施例中分布式哈希表的结构示意图；

图7是本申请另一个实施例中内容寻址系统的结构示意图。

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作出创造性劳动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。

BDLedger图式账本是为解决大数据场景下数据可信流通与全生命周期管控问题而研发的可信图式账本，BDLedger采用有向无环图的数据组织技术和随机见证共识机制，大幅提高了产块速度和共识效率，实现了图式账本的可扩展性。

BDLedger的区块数据结构如图1所示，图1是本申请实施例中BDLedger图式账本的区块机构图。区块由区块头和区块体组成，每个区块指向三个前驱区块，区块体存放的交易为1000，根据交易构成的Merkle Tree(默克尔树)计算得到的树根哈希，并保存在区块头中。每个区块的大小为100KB。如图2所示，图2是本申请实施例中BDLedger图式账本的区块连接示意图。区块间以有向无环图的方式链接。

BDLedger的区块头载有前驱区块的哈希值、区块的版本号、生成区块的时间戳、创建者身份标识(产块节点的签名)、交易数据的哈希值(基于默克尔树得到的内容哈希)，区块存储的是采集的交易数据。

如图3所示，图3是本申请实施例的BDLedger图式账本选择节点进行随机共识的示意图。BDLedger采用nRW(N-Radom Witness)随机共识，每个节点每收到1000笔交易数据，将收到的1000笔交易数据打包生成区块，从全网节点中随机选择三个节点作为见证节点，对区块进行签名校验。产块节点(生成区块的节点)和见证节点将签名后的区块存储在各自节点，同时产块节点将区块头同步到全网的其他节点，每个见证节点将完整区块发送给随机选择的两个备份节点进行备份存储，最终，每个区块将随机分布在全网的10个节点中。上述区块的随机存储及备份策略提高了区块被篡改的难度和代价，增强了系统的安全性，但区块的随机存储及备份策略同时提高了区块查询的难度。由于区块数据是随机存储在BDLedger图式账本的网络中的部分节点，必须遍历查询网络中的每个节点，才能确定区块的位置信息。

鉴于上述问题，本申请提出一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法，图4是本申请实施例中内容寻址系统的结构示意图，如图4所示，内容寻址系统包括：内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务。

本申请所指的节点是：各个机构设置的多个部署了图式账本的计算机服务器，并对每个节点设置可以唯一标识节点的节点ID。例如政务服务系统中，银行、税务局等机构建立纳税图式账本系统，用于存储交易数据，银行、税务局等机构部署的用于生成区块、验证区块、备份区块的计算机服务器，是维护纳税图式账本系统的节点。

图式账本系统中的每个节点都部署了内容寻址系统。图式账本系统中任意的节点在生成区块，对生成的区块进行随机共识的过程中，通过本地的内容发布服务，将区块存储的交易数据的哈希值与存储该区块的节点的节点位置绑定，并将绑定后的哈希值发布到特定节点的分布式哈希表中。特定节点是生成区块的节点通过KAD(Kademlia协议)算法在图式账本系统中选择的多个节点。通过内容发布服务的上述操作，本申请基于分布式哈希表建立了区块的交易数据的内容和区块存储位置的索引。

具体地，内容发布服务会依据哈希值生成内容身份证，内容身份证中还包括数据有效期字段、数据类型字段、哈希函数标识字段等。绑定内容身份证和存储位置(存储哈希值对应的区块的节点的节点位置)，将绑定后的内容身份证发布到特定节点的分布式哈希表中。

特定节点收到内容身份证后，会根据接收内容身份证的时间生成时间戳，并将时间戳和内容身份证共同写入分布式哈希表中。

由于图式账本的系统中存在以下两种情况：一是任意节点都有可能离开网络，二是随时有新的节点加入网络。对于第一种情况，当存储某区块或交易数据内容身份证的N个节点(特定节点)中的部分节点离开网络时，会导致部分内容身份证的丢失，导致查询效率降低；对于第二种情况，新加入的节点ID与某个已发布的内容身份证的哈希值的异或距离可能小于目前存储该内容身份证的节点的节点ID与哈希值的异或距离。鉴于上述问题，本申请的内容发布服务利用对分布式哈希表中的内容身份证动态二次发布的方法，使得内容身份证始终存储在与其哈希值的异或距离最近的N个节点中，以保证查询功能的可用性。

本申请中维护图式账本的各个节点，还可以通过内容发布服务单独将交易池中的交易数据发布到其他节点，具体可以绑定哈希值、交易数据和存储交易数据的节点的节点位置。节点位置可以是节点ID。

图5是本申请实施例提出的基于随机共识的图式账本的内容寻址的步骤流程图。如图5所示：

步骤S501：所述查询代理服务根据接收到的查询指令，在本地节点存储的区块头中获取目标哈希值；

由于每个节点都具有所有区块的区块头，而区块头中记载有哈希值，查询指令可以是用户输入的选择操作，基于该选择操作，本地节点可以确定待查询数据对应的哈希值。

目标哈希值是待查询数据对应的哈希值。任意节点的查询代理服务都能接收查询指令，并获取与查询指令对应的目标哈希值。

步骤S502：所述查询代理服务根据所述目标哈希值生成查询请求，并将所述查询请求发送给所述内容定位服务；

步骤S503：所述内容定位服务根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；其中，所述多个节点的分布式哈希表是根据位于所述图式账本的所有节点的内容发布服务发布的内容身份证建立的；

当分布式哈希表中的某个内容身份证中的哈希值与目标哈希值匹配时，该内容身份证是目标内容身份证。

如图6所示，图6是本申请实施例中分布式哈希表的结构示意图。分布分布式哈希表中以键值对的形式，存储了多对内容身份证和存储位置。内容身份证是基于目标哈希值生成的，将目标哈希值作为查找依据，能够在分布式哈希表中快速定位对应的存储位置。

步骤S504：所述内容定位服务返回所述目标内容身份证给所述查询代理服务；

内容定位服务返回目标内容身份证的同时，会返回与目标内容身份证以同一键值对存储的存储位置，即节点ID。

步骤S505：所述查询代理服务根据所述目标内容身份证，获取目标数据，并显示获取的目标数据。

目标数据是目标哈希值对应的待查询数据。

根据待查询数据的类型不同，查询代理服务器根据目标内容身份证，获取目标数据的方法不同。

根据所述目标内容身份证，获取数据类型；

目标内容身份中存储有数据类型字段，根据数据类型字段，判断待查询的数据是交易数据还是区块数据。交易数据是节点接收到的单笔或多笔数据，区块数据是节点生成的区块中批量打包的交易数据。以BDLedger图式账本为例，区块数据是区块体存储的1000笔交易。

在所述数据类型是交易数据时，将所述目标内容身份证绑定的交易数据确定为目标数据；

在所述数据类型是区块数据时，获取所述目标内容身份证绑定的节点位置；向所述节点位置对应的节点发送数据获取请求；将所述节点位置对应的节点返回的区块确定为所述目标数据。

绑定的节点位置是存储哈希值对应的区块的节点的节点ID。存储哈希值对应的区块的节点是该区块的产块节点，或者对该区块进行验证和备份的节点。查询代理服务还可以根据内容身份证的有效期字段判断该内容身份证是否有效。

查询代理服务可以直接将区块返回给用户，也可以从区块体中获取了批量的交易数据后再返回给用户。

数据获取请求是向节点位置对应的节点请求区块数据的消息。

获取了目标内容身份证绑定的节点位置，可以确定用户指示的待查询数据确切的存储节点，再向该节点发起数据获取请求，就可以直接获得用户查询的数据，避免了依次遍历每个节点请求，对每个节点请求数据的冗杂操作。

本申请另一个实施例中提出了内容定位服务定位具有目标哈希值的目标内容身份证的方法。

首先，接收查询指令的节点现在本地的分布式哈希表中查询与目标哈希值匹配的内容身份证。根据所述目标哈希值，在本地的分布式哈希表中匹配具有所述目标哈希值的内容身份证；在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为所述目标身份证；

在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为所述目标身份证；

由于生成区块的节点或采集交易数据的节点的内容发布服务，是在维护图式账本的所有节点中任意选择的多个节点作为存储内容身份证的节点，并且每个节点还会定期对本地分布式哈希表中的内容身份证二次发布，所以，任意接收到查询指令的节点的分布式哈希表中都有几率存储有与目标哈希值匹配的内容身份证。

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点；

根据所述目标哈希值，在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

查询节点是接收查询指令的节点，在当前次选择的用于匹配目标哈希值的分布式哈希表所在的节点。

接收查询指令的节点是按照与本地节点的通讯距离逐次选择多个查询节点。

本申请利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点的方法与内容发布服务在发布内容身份证时，选择用于存储内容身份证使使用的KAD(Kademlia协议)算法对应，保证了在log P的时间复杂度内，在维护图式账本的所有节点中查找到具有目标哈希值的内容身份证的节点。

获取与本地节点相邻的多个临近节点的节点编码；

接收查询指令的节点为逐次选择中的首次选择查询节点，先执行下述操作：获取与本地节点临近的多个节点。与本节点相邻的多个临近节点指的是，与接收查询指令的节点通过P2P网络直接进行通信的节点。

节点编码是节点ID，即计算机服务器的ID。

分别计算所述多个临近节点中的每个节点的节点编码与所述目标哈希值的异或距离；将所述多个临近节点按照各自对应的异或距离进行排序；

将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点；

假设与假设与产块节点相邻的节点是：节点1、节点2、节点3、节点4、节点5，根据具体的对该数据的历史查询需求，确定需要在相邻的节点中选择2个节点。按照节点的节点ID与哈子值的异或距离排序后，节点2和节点3分别是异或距离最小的节点以及异或距离第二最小的节点，那么，异或距离在最小范围内指的是小于节点3的节点ID与目标哈希值的异或距离的范围。

上述示例中，首次选择的多个查询节点是节点2和节点3。

确定了首次查询的多个查询节点，内容定位服务根据目标哈希值，分别在多个查询节点的分布式哈希表中，匹配具有目标哈希值的内容身份证。在首次查询的多个查询节点中的任意节点的分布式哈希表中具有与目标哈希值匹配的内容身份证时，将与目标哈希值匹配的内容身份证确定为目标身份证。

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述首次选择的多个查询节点发送计算请求；

在首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中都没有与目标哈希值匹配的内容身份证时，分别针对每个首次选择的多个查询节点中的每个查询节点，发送计算请求，以使首次选择的多个查询节点中的每个查询节点，使用与接收查询指令的节点确定首次选择的多个查询节点相同的方法，在与本地节点临近的节点中确定第二次选择的查询节点。

接收查询指令的节点的内容定位服务接收所述首次选择的多个查询节点返回的再次选择的多次查询节点；其中，所述再次选择的多次查询节点是与所述再次选择的多个查询节点相邻的节点中节点编码与所述目标哈希值的异或距离在最小范围内的多个节点；

在此选择的多次查询节点是：第二次选择的查询节点、第三次选择的查询节点直至第P次选择的查询节点中的一次选择的查询节点。

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述再次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述再次选择的多个查询节点发送计算请求，直至所述再次选择的多个查询节点返回所述目标哈希值的目标内容身份证。

示例地，节点Q接收用户输入的查询操作，节点Q在本地的分布式哈希表中未定位到与目标哈希值匹配的内容身份证时，调用节点Q的网络层，执行下述操作：

a:获取与本地节点(节点Q)临近的节点q₁、节点q₂、节点q₃、节点q₄。

b:分别计算目标哈希值与节点q₁的异或距离d₁、q₂的异或距离d₂、q₃的异或距离d₃、q₄的异或距离的异或距离d₄。根据具体的查询效率需求，需要在节点q₁、节点q₂、节点q₃、节点q₄中选择2个节点。对异或距离排序，得到d₁>d₂>d₄>d₃,选择节点q₃、节点q₄作为首次选择的多个查询节点。

c:节点Q向节点q₃和节点q₄同时发送根据目标哈希值生成的匹配请求，以使节点q₃和节点q₄分别在本地的分布式哈希表中定位与目标哈希值匹配的内容身份证。如果节点q₃和节点q₄中任意节点有与目标哈希值匹配的内容身份证，则返回内容身份证相关信息(与内容身份证绑定的存储位置、交易数据等)，如果节点q₃和节点q₄本地的分布式哈希表中没有与目标哈希值匹配的内容身份证，则获取临近的节点。假设节点q₃获取与其临近的节点节点q₅、节点q₆，对节点q₅计算其节点ID与目标哈希值的异或距离d₅，对节点q₆计算其节点ID与目标哈希值的异或距离d₆，并对异或距离排序，得到d₅>d₆；节点q₄获取与其临近的节点节点q₇、节点q₈、节点q₉，对节点q₇计算其节点ID与目标哈希值的异或距离d₇，对节点q₈计算其节点ID与目标哈希值的异或距离d₈，对节点q₉计算其节点ID与目标哈希值的异或距离d₉，并对异或距离排序，得到d₇>d₈>d₉。根据具体的查询效率需求，节点q₃和节点q₄需要在与其临近的节点中选择异或距离较近的1个节点，节点q₃对节点Q返回节点q₆，节点q₄对节点Q返回节点q₉。

d:节点Q向节点q₆和节点q₉同时发送根据目标哈希值生成的匹配请求，重复步骤c，直到被问询的节点(节点q₉和节点q₆)与与目标哈希值的异或距离为0，或被问询节点不存在与目标哈希值的异或距离更近的节点，或者节点Q已经收到满足要求的内容身份证信息。

如图7所示，图7是本申请另一个实施例中内容寻址系统的结构示意图。内容寻址系统还包括日志记录服务，记录所述首次选择的多个查询节点；日志服务记录仪用于在内容定位服务定位具有目标哈希值的目标内容身份证的过程中，记录逐次选择的首次选择的多个查询节点和再次选择的多次查询节点，保证接收查询指令节点的内容定位服务不会重复针对一个节点的分布式哈希表，进行多次匹配内容身份证的操作，提高了查询效率。

具体地，内容定位服务接收到再次选择的多个查询节点后，根据记录的几点信息，移出已经查询过的节点。移出所述再次选择的多次查询节点中的所述首次选择的多个查询节点，确定未查询过的再次选择的多次查询节点；所述未查询过的再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

内容寻址系统还包括共识层，以实现内容发布服务在生成区块和对区块共识的过程中，发布根据区块中存储的交易数据的哈希值生成的内容身份证。内容寻址系统还包括存储在节点数据层的分布式哈希表，以及客户端。客户端可以采用GRPC客户端，用于接收用户输入的查询指令。

本申请提出的内容寻址系统具有内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务。其中，内容发布服务在生成区块和对区块共识的过程中，将根据区块中存储的交易数据的哈希值生成的内容身份证发布到其他节点的分布式哈希表中，其中，内容身份证绑定了存储区块的节点的节点位置，哈希值可以唯一标识区块中交易数据的内容，内容发布服务通过发布内容身份证的方式，在图式账本系统中建立了区块数据内容与存储地址的索引，为查询数据提供了基础。查询代理服务用于确定查询数据对应的目标哈希值，并将目标哈希值发送给内容定位服务，内容定位服务根据目标哈希值，利用预设的路由算法，在一定的时间内(在logP的时间复杂度内)，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位得到具有所述目标哈希值的目标内容身份证。查询代理服务接收到内容定位服务回馈的目标内容身份证后，直接根据目标内容身份证后获取查询数据，解决了在随机共识的图式账本中，需要依次遍历所有节点，查找所有节点的所有区块后才能获得待查询的数据的问题。

基于同一发明构思，本申请实施例提供了一种基于随机共识的图式账本的内容寻址系统。如图4所示，该内容寻址系统包括：

内容发布服务401，内容定位服务402和查询代理服务403；

所述查询代理服务用于根据接收到的查询指令，在本地节点存储的区块头中获取目标哈希值；

所述查询代理服务用于根据所述目标哈希值生成查询请求，并将所述查询请求发送给所述内容定位服务；

所述内容定位服务用于根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；其中，所述多个节点的分布式哈希表是根据位于所述图式账本的所有节点的内容发布服务发布的内容身份证建立的；

所述内容定位服务用于返回所述目标内容身份证给所述查询代理服务；

所述查询代理服务用于根据所述目标内容身份证，获取目标数据，并显示获取的目标数据。

可选地，所述内容定位服务用于：

根据所述目标哈希值，在本地的分布式哈希表中匹配具有所述目标哈希值的内容身份证；

在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为所述目标身份证；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点；

根据所述目标哈希值，在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

可选地，所述内容定位服务用于：

获取与本地节点相邻的多个临近节点的节点编码；

分别计算所述多个临近节点中的每个节点的节点编码与所述目标哈希值的异或距离；

将所述多个临近节点按照各自对应的异或距离进行排序；

将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点；

所述内容定位服务还用于：

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述首次选择的多个查询节点发送计算请求；

所述内容定位服务还用于：

接收所述首次选择的多个查询节点返回的再次选择的多次查询节点；其中，所述再次选择的多次查询节点是与所述再次选择的多个查询节点相邻的节点中节点编码与所述目标哈希值的异或距离在最小范围内的多个节点；

所述内容定位服务还用于：

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述再次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述再次选择的多个查询节点发送计算请求，直至所述再次选择的多个查询节点没有未查询过的相邻的节点。

可选地，所述查询代理服务用于：

根据所述目标内容身份证，获取数据类型；

在所述数据类型是交易数据时，将所述目标内容身份证绑定的交易数据确定为目标数据；

在所述数据类型是区块数据时，获取所述目标内容身份证绑定的节点位置；

向所述节点位置对应的节点发送数据获取请求；

将所述节点位置对应的节点返回的区块确定为所述目标数据。

可选地，所述内容寻址系统还包括：

日志记录服务，用于记录所述首次选择的多个查询节点；

所述内容定位服务还用于：

移出所述再次选择的多次查询节点中的所述首次选择的多个查询节点，确定未查询过的再次选择的多次查询节点；

在所述未查询过的再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

基于同一发明构思，本申请另一实施例提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本申请上述任一实施例所述的基于随机共识机制的图式账本的内容寻址方法中的步骤。

基于同一发明构思，本申请另一实施例提供一种电子设备，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，所述处理器执行时实现本申请上述任一实施例所述的基于随机共识机制的图式账本的内容寻址方法中的步骤。

对于系统实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进或说明的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

本领域内的技术人员应明白，本申请实施例的实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。因此，本申请实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请实施例是参照根据本申请实施例的方法、装置、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理终端设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理终端设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理终端设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理终端设备上，使得在计算机或其他可编程终端设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程终端设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法和系统，进行了详细介绍，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (10)

1.一种基于随机共识的图式账本的内容寻址方法，其特征在于，应用于内容寻址系统，所述内容寻址系统包括：内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务；所述方法包括：

所述查询代理服务根据接收到的查询指令，在本地节点存储的区块头中获取目标哈希值；

所述查询代理服务根据所述目标哈希值生成查询请求，并将所述查询请求发送给所述内容定位服务；

所述内容定位服务根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；其中，所述多个节点的分布式哈希表是根据位于所述图式账本的所有节点的内容发布服务发布的内容身份证建立的；所述目标内容身份证包括区块存储的交易数据的哈希值；

所述内容定位服务返回所述目标内容身份证给所述查询代理服务；

所述查询代理服务根据所述目标内容身份证，获取目标数据，并显示获取的目标数据。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述内容定位服务根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

根据所述目标哈希值，在本地的分布式哈希表中匹配具有所述目标哈希值的内容身份证；

在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为目标身份证；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点；

根据所述目标哈希值，在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点，包括：

获取与本地节点相邻的多个临近节点的节点编码；

分别计算所述多个临近节点中的每个节点的节点编码与所述目标哈希值的异或距离；

将所述多个临近节点按照各自对应的异或距离进行排序；

将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点；

在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述首次选择的多个查询节点发送计算请求；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点，包括：

接收所述首次选择的多个查询节点返回的再次选择的多次查询节点；其中，所述再次选择的多次查询节点是与所述再次选择的多个查询节点相邻的节点中节点编码与所述目标哈希值的异或距离在最小范围内的多个节点；

在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述再次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述再次选择的多个查询节点发送计算请求，直至所述再次选择的多个查询节点返回所述目标哈希值的目标内容身份证。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述查询代理服务根据所述目标内容身份证，获取目标数据，包括：

根据所述目标内容身份证，获取数据类型；

在所述数据类型是交易数据时，将所述目标内容身份证绑定的交易数据确定为目标数据；

在所述数据类型是区块数据时，获取所述目标内容身份证绑定的节点位置；

向所述节点位置对应的节点发送数据获取请求；

将所述节点位置对应的节点返回的区块确定为所述目标数据。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点之后，所述方法还包括：

记录所述首次选择的多个查询节点；

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证，包括：

移出所述再次选择的多次查询节点中的所述首次选择的多个查询节点，确定未查询过的再次选择的多次查询节点；

在所述未查询过的再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

6.一种基于随机共识的图式账本的内容寻址系统，其特征在于，所述内容寻址系统包括：内容发布服务，内容定位服务和查询代理服务；

所述查询代理服务用于根据接收到的查询指令，在本地节点存储的区块头中获取目标哈希值；

所述查询代理服务用于根据所述目标哈希值生成查询请求，并将所述查询请求发送给所述内容定位服务；

所述内容定位服务用于根据所述目标哈希值，在图式账本的多个节点存储的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；其中，所述多个节点的分布式哈希表是根据位于所述图式账本的所有节点的内容发布服务发布的内容身份证建立的；所述目标内容身份证包括区块存储的交易数据的哈希值；

所述内容定位服务用于返回所述目标内容身份证给所述查询代理服务；

所述查询代理服务用于根据所述目标内容身份证，获取目标数据，并显示获取的目标数据。

7.根据权利要求6所述的内容寻址系统，其特征在于，所述内容定位服务用于：

根据所述目标哈希值，在本地的分布式哈希表中匹配具有所述目标哈希值的内容身份证；

在所述本地的分布式哈希表中具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，将与所述目标哈希值匹配的内容身份证确定为目标身份证；

在所述本地的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，利用预设的路由算法，在图式账本的所有节点中逐次选择多个查询节点；

根据所述目标哈希值，在所述多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

8.根据权利要求7所述的内容寻址系统，其特征在于，所述内容定位服务用于：

获取与本地节点相邻的多个临近节点的节点编码；

分别计算所述多个临近节点中的每个节点的节点编码与所述目标哈希值的异或距离；

将所述多个临近节点按照各自对应的异或距离进行排序；

将排序后的所述多个临近节点中的异或距离在最小距离范围内的多个临近节点确定为首次选择的多个查询节点；

所述内容定位服务还用于：

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述首次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述首次选择的多个查询节点发送计算请求；

所述内容定位服务还用于：

接收所述首次选择的多个查询节点返回的再次选择的多次查询节点；其中，所述再次选择的多次查询节点是与所述再次选择的多个查询节点相邻的节点中节点编码与所述目标哈希值的异或距离在最小范围内的多个节点；

所述内容定位服务还用于：

在所述再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证；

在所述再次选择的多个查询节点的分布式哈希表中不具有与所述目标哈希值匹配的内容身份证时，向所述再次选择的多个查询节点发送计算请求，直至所述再次选择的多个查询节点没有未查询过的相邻的节点。

9.根据权利要求6所述的内容寻址系统，其特征在于，所述查询代理服务用于：

根据所述目标内容身份证，获取数据类型；

在所述数据类型是交易数据时，将所述目标内容身份证绑定的交易数据确定为目标数据；

在所述数据类型是区块数据时，获取所述目标内容身份证绑定的节点位置；

向所述节点位置对应的节点发送数据获取请求；

将所述节点位置对应的节点返回的区块确定为所述目标数据。

10.根据权利要求8所述的内容寻址系统，其特征在于，所述内容寻址系统还包括：

日志记录服务，用于记录所述首次选择的多个查询节点；

所述内容定位服务还用于：

移出所述再次选择的多次查询节点中的所述首次选择的多个查询节点，确定未查询过的再次选择的多次查询节点；

在所述未查询过的再次选择的多次查询节点的分布式哈希表中定位具有所述目标哈希值的目标内容身份证。

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