CN112114852A - 用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了于避免区块链分叉的区块链节点升级系统及方法，包括：数据模型和/或计算模型管理器，存储数据模型元数据和/或计算模型元数据；根据不同模型类别需求，对数据模型元数据和/或计算模型元数据进行若干种版本的开发；程序包合法性检测器，检测每一种版本的新的程序包，判断其是否实现相应模型元数据中的所有操作，如果是，则进入程序包版本号注册器；程序包版本号注册器，为若干种版本的新的程序包注册新的版本号，将若干种版本的新的程序挂载到程序包管理器上；程序包管理器，负责各个版本新的程序包之间的调度工作，根据用户提供的新的程序包的版本号，映射出相应的程序包，并返回执行结果。

Description

用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统及方法

技术领域

本申请涉及区块链节点升级技术领域，特别是涉及用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统及方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提到了与本申请相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

用户需求不断改变，区块链需要不断调整数据模型和计算模型以适应新需求。模型变化但没有实现数据兼容会造成：

(1)若只有部分节点升级，已升级的新节点拥有新模型，未升级的旧节点拥有旧模型，新旧节点中数据模型和计算模型不一致导致两种节点无法共识对方形成的区块，新节点只能共识新节点形成的区块并上链，旧节点只能共识旧节点形成的区块并上链，本应该是一条链，结果分叉为新节点形成的链和旧节点形成的链。用户发行的数据储存在A链上，若在B链上查询该用户数据的情况，用户会得到错误的信息，区块链分叉降低用户体验性。

(2)即使所有节点同时升级，所有节点拥有了相同的数据模型和计算模型，但是由于区块链不可篡改的特性导致链上的旧数据无法适应新模型，节点无法识别旧数据。另外，常用的一种升级区块链模式需要停掉节点后才可更新发包，这样会影响区块链的正常运行。

在区块链需要多种数据模型的情形下，若需要实现数据兼容功能，一种方法是开发者编写代码判断模型版本号，节点根据版本号映射到相应模型后再处理交易。但后续模型不断增加，判断模型版本号的代码需要不断修改，不利于区块链开发和维护。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本申请提供了用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统及方法；

第一方面，本申请提供了用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统；

用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统，部署在区块链节点上，包括：

数据模型和/或计算模型管理器，其被配置为：用于存储数据模型元数据和/或计算模型元数据；根据不同模型类别需求，对数据模型元数据和/或计算模型元数据进行若干种版本的开发，得到若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包；

程序包合法性检测器，其被配置为：检测每一种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包，判断其是否实现相应模型元数据中的所有操作，如果是，则进入程序包版本号注册器；否则，不允许进入程序包版本号注册器；

程序包版本号注册器，其被配置为：为若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包注册新的版本号，将若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序挂载到程序包管理器上；

程序包管理器，其被配置为：负责各个版本新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包之间的调度工作，根据用户提供的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包的版本号，映射出相应的程序包，并返回执行结果。

第二方面，本申请提供了用于避免区块链分叉的区块链节点升级方法；

用于避免区块链分叉的区块链节点升级方法，应用于区块链节点，包括：

获取区块链开发商服务器发送过来的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包；

检测新的Schema程序包是否实现了数据模型中相应模型定义的操作；检测新的Strategy程序包是否实现了计算模型中相应模型定义的操作；如果是，就进入下一步；如果否，节点升级失败，节点升级中止；

注册新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包的版本号，将新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包进行挂载；

向运营商服务器，返回当前区块链节点已经升级成功；

当已升级的区块链节点的总个数占区块链所有节点个数的比值超过设定阈值，则已升级的区块链节点内的新的程序包才被允许使用。

与现有技术相比，本申请的有益效果是：

(1)本申请中新Schema或新Strategy经过节点共识后节点中的模型一致，可以避免节点中数据模型和计算模型不一致造成的区块链分叉。

(2)本申请把新数据模型和新计算模型作为一种资产上链，节点根据交易内容动态升级模型，实现区块链动态兼容数据。

(3)数据兼容装置可以根据Schema或Strategy版本号实现不同模型之间调度，不需要开发者持续性代码维护，降低开发和维护难度。

(4)构建了一种数据兼容装置，使得节点可以识别区块链中的旧数据，同时可以避免区块链分叉。而且，相比于传统的区块链增加数据模型和计算模型需要节点停止运行后才可发包更新节点，本申请可实现区块链动态升级，不会影响区块链正常运行。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。

图1为第一个实施例的数据兼容装置；

图2为第一个实施例的模型动态加载流程；

图3为第一个实施例的兼容性使用流程示意图；

图4为第一个实施例的系统架构示意图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例一

本实施例提供了用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统；

如图1、图2、图3和图4所示，用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统，部署在区块链节点上，包括：

数据模型和/或计算模型管理器，其被配置为：用于存储数据模型元数据和/或计算模型元数据；根据不同模型类别需求，对数据模型元数据和/或计算模型元数据进行若干种版本的开发，得到若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包；

程序包合法性检测器，其被配置为：检测每一种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包，判断其是否实现相应模型元数据中的所有操作，如果是，则进入程序包版本号注册器；否则，不允许进入程序包版本号注册器；

程序包版本号注册器，其被配置为：为若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包注册新的版本号，将若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序挂载到程序包管理器上；

程序包管理器，其被配置为：负责各个版本新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包之间的调度工作，根据用户提供的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包的版本号，映射出相应的程序包，并返回执行结果。

应理解的，数据模型的模型类别，包括：主体、资产、交易、合约、区块、状态树、交易树、收据树。计算模型的模型类别，包括：交易验证引擎(验证交易的合法性)、共识引擎(共识协议)、分布式账本引擎(验证区块合法性、维护区块链链式结构)、状态引擎(资产、主体、合约的状态控制引擎，负责维护区块链中各实体的状态)。

应理解的，检测每一种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包，是指：通过程序获取新版本的Schema和新版本的Strategy中的操作名，与数据模型和/或计算模型管理器中相应的模型元数据中定义的操作名比较。

应理解的，判断其是否实现相应模型元数据中的所有操作，这里的操作，例如定义数据模型中的主体有某些行为，包含某些操作，主体有更换账户解锁密码的权限，在主体的模型中会定义更换解锁密码的操作，这个操作的集体实现由主体的Schema完成。根据不同的需求，这个操作的实现有多种，对应着多种Schema，由版本号区分。当然，主体还有其他多种操作，主体的每个版本的Schema都需要实现主体的其他操作。

应理解的，负责各个版本新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包之间的调度工作，是指：运营商提供要调用的Schema/Strategy版本号，Schema/Strategy管理器获取到要调用的版本号，Schema/Strategy根据版本号执行相应的Schema或Strategy程序包。

进一步地，所述数据模型和/或计算模型管理器，定义模型及模型之间处理逻辑的元数据(属性和方法，例如数据模型中的主体，属性是指主体的公私钥、主体所属类型等主体具有的特征，方法是指主体具有的操作，例如修改账户解锁密码)，区块链要兼容一个新数据模型或新计算模型，新模型需实现元数据中的所有方法。所述模型，是指数据模型或计算模型。

进一步地，所述数据模型元数据是对对象的抽象，定义了各个对象的属性和方法，所述数据模型元数据包括：主体、资产、交易、合约、区块、状态树、交易树或收据树。

进一步地，所述计算模型元数据，是处理数据模型的业务逻辑；所述计算模型元数据，包括：交易验证引擎(验证交易的合法性)、共识引擎(共识协议)、分布式账本引擎(验证区块合法性、维护区块链链式结构)、状态引擎(资产、主体、合约的状态控制引擎，负责维护区块链中各对象的状态)。

数据模型和/或计算模型管理器，管理元数据的定义，基于不同需求可以对元数据进行多种版本的Schema或Strategy开发。

不同需求，例如：对于账户默认解锁时长，刚开始程序是根据解锁账户后就可以一直使用的需求设计的，之后出于安全等因素考虑，账户超过20分钟没有使用就会自动上锁，再次使用时需重新解锁该账户，程序需要根据新需求更改。

Schema和Strategy分别是对数据模型元数据和计算模型元数据的一种实现，多种Schema和Strategy由各自的版本号区分。

数据模型元数据或计算模型元数据由数据模型和/或计算模型管理器统一管理，根据不同需求(例如账户默认解锁时长)对元数据进行多种实现(例如账户默认解锁时长，一种实现方法对账户解锁时长没有限制，一种实现方法账户默认解锁时长是20分钟)，方便开发者开发。

进一步地，所述程序包合法性检测器，功能是检查新Schema或新Strategy是否实现相应模型元数据中的所有操作，Schema或Strategy通过了合法性检查才可进行后续的新模型注册。

所述所有操作，是指模型具有的操作，元数据中只是定义了模型应该有某些操作，并没有具体实现，Schema和Strategy实现了元数据中定义的操作。针对不同的需求每一种操作有不同的实现方法，对应着不同版本的Schema和Strategy。

进一步地，所述程序包版本号注册器，注册新Schema或新Strategy版本号，把新Schema或新Strategy挂载到Schema/Strategy管理器上，使得Schema/Strategy管理器可以调度各个版本模型。

运营商提供要调用的Schema/Strategy版本号，Schema/Strategy管理器获取到要调用的版本号，Schema/Strategy根据版本号执行相应的Schema或Strategy程序包。

进一步地，所述程序包管理器，负责各个版本Schema或Strategy间的调度工作，根据运营商提供的Schema或Strategy版本号可以映射到相应版本的程序包并返回执行结果。

所述执行结果，是调用的操作执行后才会产生的结果，例如主体调用了账户解锁方法，返回是否成功解锁。

不同于传统模式只能处理一种模型，Schema/Strategy管理器可以根据版本号调度模型，实现了多种版本Schema或Strategy在区块链中兼容。

因为Schema和Strategy管理器的存在，对模型元数据中的方法进行了多种版本的实现，根据版本号，Schema和Strategy管理器可以调度相应的Schema和Strategy。

实施例二

本实施例提供了用于避免区块链分叉的区块链节点升级方法；

用于避免区块链分叉的区块链节点升级方法，应用于区块链节点，包括：

S101：获取区块链开发商服务器发送过来的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包；

S102：检测新的Schema程序包是否实现了数据模型中相应模型定义的操作；检测新的Strategy程序包是否实现了计算模型中相应模型定义的操作；如果是，就进入S103；如果否，节点升级失败，节点升级中止；

S103：注册新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包的版本号，将新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包进行挂载；

S104：向运营商服务器，返回当前区块链节点已经升级成功；

S105：当已升级的区块链节点的总个数占区块链所有节点个数的比值超过设定阈值，则已升级的区块链节点内的新的程序包才被允许使用。

进一步地，所述Schema程序包，是指：比如数据模型中的主体，在数据模型管理器中定义了主体的元数据，根据不同的需求，主体的元数据有不同的代码实现逻辑，Schema程序包是对主体的一种实现，主体有多种实现就有多种Schema程序包，用版本号区分多种实现，比如主体的多种实现为Agent-Schema1，Agent-Schema2；资产的多种实现为DAO-Schema1，DAO-Schema2。

进一步地，所述Strategy程序包，是对计算模型中一种引擎的实现，比如交易验证引擎的多种实现的版本号为TxV-Strategy1，TxV-Strategy2；状态引擎的多种实现的版本号为State-Strategy1，State-Strategy2。

进一步地，所述检测新的Schema程序包是否实现了数据模型中相应模型定义的操作，具体步骤包括：

检测是由Schema合法性检查器执行，代码编程获取主体Schema中实现的所有操作名称，与数据模型管理器中定义的主体具有的操作名称一一对比。

数据模型管理器中定义的主体具有的操作，主体Schema程序包需要代码实现在数据模型管理器中定义的主体操作。

进一步地，所述检测新的Strategy程序包是否实现了计算模型中相应模型定义的操作，具体步骤包括：

在计算模型管理中定义计算模型具有的操作，例如定义交易验证引擎具有的操作，交易验证引擎的Strategy程序包需要代码实现所有被定义的操作，Strategy合法性检查器检测在计算模型管理器中定义的交易验证引擎的所有方法是否被交易验证引擎的Strategy程序包实现。

用于避免区块链分叉的区块链节点升级方法，应用于区块链节点，具体包括：

(1)数据模型和/或计算模型管理器可以提供各种模型元数据(属性和方法)，开发商服务器根据新Schema或新Strategy所属的模型类别开发程序包；

(2)开发商服务器把程序包提交到代码库中，通知运营商服务器下载查看，运营商服务器下载并评估新Schema或新Strategy是否满足需求；

(3)运营商服务器把新Schema或新Strategy程序包作为一种特殊资产，将其发送交易到区块链上；

(4)Schema/Strategy合法性检查器检查新Schema或新Strategy是否实现了数据模型或计算模型管理器中相应模型定义的所有方法；

(5)Schema/Strategy注册器注册Schema或Strategy版本号，把新Schema或新Strategy挂载到Schema/Strategy管理器上；

(6)Schema/Strategy管理器返回给运营商本节点已成功挂载新模型；

(7)运营商根据返回信息可统计节点升级覆盖率，当有2/3的节点成功升级，区块链升级完成，新的模型可用。

兼容性使用过程：

(1)运营商服务器提供要调用的数据模型的Schema版本号或计算模型的Strategy版本号；

(2)程序包管理器根据版本号调度相应的Schema程序包或Strategy程序包，若成功映射则返回执行结果，否则，返回无相应版本的Schema或Strategy。

本申请构建的数据兼容装置，节点中的程序包管理器根据版本号调度Schema或Strategy，使得区块链可以兼容多种数据模型和计算模型。

另外，区块链中2/3的节点升级后新Schema或新Strategy才可使用，升级节点占的比重大，算力强，区块链中只有升级节点维护的链才可留存下来，防止区块链分叉。

区块链中只有最长的链会成为主链，被保存下来，而没有升级节点维护的链(即分叉出去的链)会消失。根据本申请的数据兼容机制，没有升级的节点只能共识没有升级节点形成的区块并上链，而升级的节点既可以共识升级节点形成的区块也可以共识没有升级节点形成的区块，因此升级节点维护的链最长，被保留下来。

在区块链中实现数据兼容，使用者只需提供模型版本号，节点可以自动映射到相应模型。

(1)在区块链中提出数据兼容需求，构造数据兼容装置，防止需求改变，区块链各节点数据模型和计算模型不一致造成分叉。

(2)本申请识别出需要兼容的数据模型和需要兼容的计算模型

(3)把新数据模型和新计算模型发送交易上链，节点根据交易内容动态更新，可以在节点运行时升级模型。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.用于避免区块链分叉的区块链节点升级系统，其特征是，部署在区块链节点上，包括：

数据模型和/或计算模型管理器，其被配置为：用于存储数据模型元数据和/或计算模型元数据；根据不同模型类别需求，对数据模型元数据和/或计算模型元数据进行若干种版本的开发，得到若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包；

程序包合法性检测器，其被配置为：检测每一种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包，判断其是否实现相应模型元数据中的所有操作，如果是，则进入程序包版本号注册器；否则，不允许进入程序包版本号注册器；

程序包版本号注册器，其被配置为：为若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包注册新的版本号，将若干种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序挂载到程序包管理器上；

程序包管理器，其被配置为：负责各个版本新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包之间的调度工作，根据用户提供的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包的版本号，映射出相应的程序包，并返回执行结果。

2.如权利要求1所述的系统，其特征是，程序包合法性检测器，功能是检查新Schema或新Strategy是否实现相应模型元数据中的所有操作，Schema或Strategy通过了合法性检查才可进行后续的新模型注册。

3.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述程序包版本号注册器，注册新Schema或新Strategy版本号，把新Schema或新Strategy挂载到Schema/Strategy管理器上，使得Schema/Strategy管理器能够调度各个版本模型。

4.如权利要求1所述的系统，其特征是，所述程序包管理器，负责各个版本Schema或Strategy间的调度工作，根据运营商提供的Schema或Strategy版本号能够映射到相应版本的程序包并返回执行结果。

5.如权利要求1所述的系统，其特征是，检测每一种版本的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包，是指：通过程序获取新版本的Schema和新版本的Strategy中的操作名，与数据模型和/或计算模型管理器中相应的模型元数据中定义的操作名比较。

6.如权利要求1所述的系统，其特征是，负责各个版本新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包之间的调度工作，是指：运营商提供要调用的Schema/Strategy版本号，Schema/Strategy管理器获取到要调用的版本号，Schema/Strategy根据版本号执行相应的Schema或Strategy程序包。

7.用于避免区块链分叉的区块链节点升级方法，其特征是，应用于区块链节点，包括：

获取区块链开发商服务器发送过来的新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包；

检测新的Schema程序包是否实现了数据模型中相应模型定义的操作；检测新的Strategy程序包是否实现了计算模型中相应模型定义的操作；如果是，就进入下一步；如果否，节点升级失败，节点升级中止；

注册新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包的版本号，将新的Schema程序包和/或新的Strategy程序包进行挂载；

向运营商服务器，返回当前区块链节点已经升级成功；

当已升级的区块链节点的总个数占区块链所有节点个数的比值超过设定阈值，则已升级的区块链节点内的新的程序包才被允许使用。

8.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述检测新的Schema程序包是否实现了数据模型中相应模型定义的操作，具体步骤包括：

检测是由Schema合法性检查器执行，代码编程获取主体Schema中实现的所有操作名称，与数据模型管理器中定义的主体具有的操作名称一一对比。

9.如权利要求7所述的方法，其特征是，所述检测新的Strategy程序包是否实现了计算模型中相应模型定义的操作，具体步骤包括：

在计算模型管理中定义计算模型具有的操作，定义交易验证引擎具有的操作，交易验证引擎的Strategy程序包需要代码实现所有被定义的操作，Strategy合法性检查器检测在计算模型管理器中定义的交易验证引擎的所有方法是否被交易验证引擎的Strategy程序包实现。

10.如权利要求7所述的方法，其特征是，区块链中只有最长的链会成为主链，被保存下来，而没有升级节点维护的链会消失；根据数据兼容机制，没有升级的节点只能共识没有升级节点形成的区块并上链，而升级的节点既可以共识升级节点形成的区块也可以共识没有升级节点形成的区块，因此升级节点维护的链最长，被保留下来。

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