CN112241435A - 一种锥体区块链的存储系统及共识存储方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于区块链存储技术领域，具体涉及一种锥体区块链的存储系统及共识存储方法，包括标准广播单元和标准传输单元，锥体区块链中的各区块之间按照共识关系通过标准广播单元进行信息的传递及验证存储；锥体区块链的客户端之间按共识关系通过标准传输单元进行信息的传递验证。通过使用锥体区块链共识存储方法可以解决现有技术中区块链数据存储成本高，文件存储效率低和无法进行溯源的问题，其本质是多中心的分布式数据库，采用多中心分布式数据库技术可以使得交易更容易达成，避免由于参差不齐的参与者产生一些问题，从而合规性有很大的提升。

Description

一种锥体区块链的存储系统及共识存储方法

技术领域

本发明属于区块链存储技术领域，具体涉及一种锥体区块链的存储系统及共识存储方法。

背景技术

区块链是分布式数据存储、共识机制、点对点传输、密码学等计算机技术的新型应用模式，其本质是去中心化数据库。

区块链由节点构成，节点用于承载区块，区块由交易生成，交易主要指虚拟币转账交易，交易中主要内容是转账交易记录。

联盟区块链是由联盟指定节点或特定组织构成，可以使得交易更容易达成，避免由于参差不齐的参与者产生一些问题，从而提高了合规性。

但是目前区块链交易确认时间长，存储大小受限制，数据存储成本高，区块链的系统工作效率十分之低。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种锥体区块链的存储系统及共识存储方法，可以解决现有技术中区块链数据存储成本高，文件存储效率低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种锥体区块链的存储系统，包括标准广播单元和标准传输单元，锥体区块链中的各区块之间按照共识关系通过标准广播单元进行信息的传递及验证存储；锥体区块链的客户端之间按共识关系通过标准传输单元进行信息的传递及认证。

标准广播单元传递的信息包括区块编码、时间戳、广播内容和标准广播单元的哈希值，

广播内容包括区块管理员信息变更，区块内容变更；

标准传输单元传递的信息包括锥体区块链终端编码、时间戳、传输内容和标准传输单元哈希值；传输内容包括人证机合一认证区块认证信息、个人身份认证区块认证信息和法人身份认证区块认证信息。

一种锥体区块链共识存储方法，

节点创世区块生成后，按同列上下级、同列同层和非列同层共识关系获取上下级、同列同层和非列同层节点区块编码地址，节点创世区块以标准广播单元向上下级、同列同层和非列同层节点区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

上下级、同列同层和非列同层节点区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

节点区块的标准广播单元广播流程：按照共识关系获取共识节点区块编码地址，按标准广播单元，发送区块编码、时间戳、广播内容和标准广播单元的哈希值；

标准广播单元中区块管理员信息的变更、区块内容的变更也按上述方法进行共识存储。

节点区块的标准传输单元认证流程：按照共识关系获取共识节点区块编码地址，按标准传输单元，发送锥体区块链终端编码、时间戳、传输内容和标准传输单元哈希值。

节点创世区块生成后，节点区块按业务不同生成不同的分项单元区块和分项单元区块编码，由节点区块法人授权生成分项单元区块管理员，管理员申请生成分项单元区块内容；按同列上下级、同列同层和非列同层共识关系获取共识分项单元区块编码地址；

分项单元区块以标准广播单元向同列上下级、同列同层和非列同层共识分项单元区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成或信息、区块内容生成或变更信息和标准广播单元的哈希值；

同列上下级、同列同层和非列同层共识分项单元区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本分项单元区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

用户区块生成后，按共识关系获取对应区块编码地址，以标准广播单元向共识区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本用户区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

二级单元区块，二级用户区块分别按照分项单元区块，用户区块存储方法进行共识存储；

分项单元区块，用户区块，二级单元区块，二级用户区块按照节点区块的标准传输单元认证流程进行认证共识存储。

主微区块生成后，按共识关系获取对应共识区块编码地址，以标准广播单元向共识区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

次微区块直接获取对应主区块编码地址，直接获取对应的主微区块标准广播单元；次微区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：

通过使用锥体区块链共识存储方法可以解决现有技术中区块链数据存储成本高，文件存储效率低和无法进行溯源的问题，其本质是多中心的分布式数据库，采用多中心分布式数据库技术可以使得交易更容易达成，避免由于参差不齐的参与者产生一些问题，从而合规性有很大的提升。

附图说明

图1为本发明标准广播单元整体结构示意图；

图2是本发明标准传输单元整体结构示意图；

图3是本发明节点区块和分项单元区块共识存储示意图；

图4是本发明用户区块和微区块共识存储示意图；

图5为锥体区块结构示意图；

图6为锥体区块链结构示意图。

具体实施方式

下面对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1和2所示，一种锥体区块链的存储系统，包括标准广播单元和标准传输单元，锥体区块链中的各区块之间按照共识关系通过标准广播单元进行信息的传递及验证存储；锥体区块链的客户端之间按共识关系通过标准传输单元进行信息的传递验证。

一种锥体区块链的存储系统所涉及的区块包括：节点区块、分项单元区块、个人用户区块或法人用户区块、二级单元区块、二级用户区块、微区块。人证机合一认证区块、个人身份认证区块、法人身份认证区块等。

其中人证机合一区块为运营商锥体区块里的一个核心分项单元区块。个人身份认证为公安局锥体区块里的一个核心分项单元区块。法人身份认证为工商锥体区块里的一个核心分项单元区块。

标准广播单元：区块之间信息传输的通道。传递与之共识的区块相关信息和对应的哈希值，对应的区块有节点区块、分项单元区块、用户区块或法人用户区块、二级单元区块、二级用户区块、微区块。

标准传输单元：客户端之间信息传输区块认证的通道，传递登录锥体区块链，个人或法人认证信息，包括信息和对应的哈希值，对应的区块有人证机合一认证区块、个人身份认证区块、法人身份认证区块等认证区块。

上述锥体区块以及锥体区块链在专利申请号为202010797084.1的一种锥体区块、锥体区块链结构和方法中记载了详细的说明，故在此进行简要说明：

如图5和6所示，节点区块为锥体区块的顶层区块；分项单元区块为锥体区块的中层区块，属于节点区块的分类区块，是节点区块的子区块；用户区块为锥体区块的底层区块。

锥体区块中的每个子区块是由区块头和区块体组成，其中区块头主要含有区块编码、关联区块哈希值、服务网络地址、服务器标识、时间戳、管理员信息哈希值、区块内容哈希值，区块体含有管理员信息，区块内容。其中管理员信息包括，管理员的注册、更改、注销；区块内容包括验证内容、关联验证内容、其他区块内容。

用户区块根据自身服务内容，如提供公共平台的，可申请二级单元区块及二级用户区块；用户区块、二级单元区块和二级用户区块之间也构成锥体区块。有些机构也存在没有用户区块，或者没有分项单元区块的情况。

锥体区块链结构，包括若干锥体区块，其中有一个锥体区块为总锥体区块，其它锥体区块按照所属类别或性质进行划分：同一类别或性质的锥体区块位于同一列，且同一列上各锥体区块中的节点区块连接形成线形链；根据所属类别或性质的不同，形成若干列的线形链；不同列的线形链之间相交于总锥体区块中的节点区块，整体构成锥体区块链结构。

同一条列上的锥体区块按照等级分层并按照关联共识关系形成一个私有链；不同列的线形链按照共识关系形成锥体联盟链；等级相同的锥形区块在同一层，即同一条列上的同一层上包括一个以上等级相同的锥形区块。

私有链：同一性质的机构，位于锥体区块链的同一列，各个锥体区块按照共识关系形成私有链；联盟链：不同性质的机构，位于锥体区块链的不同列，各个锥体区块按照共识关系形成联盟链；具体的：可按照权属等级（或从属等级）分为不同的层级3-6。

例如：山西省公安，朔州市公安，平鲁区公安之间连接是私有链；山西省公安，山西省民政局，山西省劳动局，等等之间连接是联盟链。

层级关系从上向下为：节点区块、分项单元区块、用户区块、二级单元区块、二级用户区块、微区块。

节点区块、分项单元区块和用户区块分别生成有各自对应的管理员及管理员哈希值，其中节点区块管理员哈希值包含下级分项单元区块管理员的哈希值，分项单元区块管理员哈希值包含下级用户区块管理员哈希值；各管理员中的信息变化可以形成哈希值并通过锥体区块链进行广播。

进一步，锥体区块链的存储系统和共识方法，由节点区块、分项单元区块、二级单元区块、用户区块、微区块组成，其中各区块按共识关系以标准广播单元进行验证智能存储，标准广播单元结构如图1，客户端按共识关系以标准传输单元进行验证，标准传输单元结构图如图2。

标准广播单元传递的信息包括区块编码、时间戳、广播内容和标准广播单元的哈希值，

广播内容包括区块管理员信息变更，区块内容变更；

标准传输单元传递的信息包括锥体区块链终端编码、时间戳、传输内容和标准传输单元哈希值。传输内容主要包括人证机合一认证区块认证信息、个人身份认证区块认证信息和法人身份认证区块认证信息。

如图3和4所示，一种锥体区块链共识存储方法：

节点区块，分项单元区块共识存储主要依据三个共识关系：同列上下、同列同层、非列同层。共识存储哈希值；用户区块、微区块等主要依据其他关联共识关系：非列不同层，共识存储哈希值。其中共识存储的哈希值就包括，管理员信息哈希值，区块内容哈希值。不同区块共识存储的内容不同。

节点区块共识存储方法：

节点创世区块生成后，按同列上下级、同列同层和非列同层共识关系获取上下级、同列同层和非列同层节点区块编码地址，节点创世区块以标准广播单元向上下级、同列同层和非列同层节点区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

上下级、同列同层和非列同层节点区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

例如：节点创世区块为山西省公安厅，山西省公安厅作为创世区块生成后，按共识关系获取同列上级国务院公安部区块的编码地址，获取同列下级朔州市、太原市、大同市等公安部区块的编码地址，获取同列同层河北省、河南省、湖北省等公安部区块的编码地址，获取非列同层山西省民政局、山西省工商局、山西省教育局等区块的编码地址，向这些共识节点区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

相关共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于同列上级国务院公安部区块，同列下级朔州市、太原市、大同市等公安部区块，同列同层河北省、河南省、湖北省等公安部区块，非列同层山西省民政局、山西省工商局、山西省教育局等节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

节点区块的标准广播单元广播流程：按照共识关系获取共识节点区块编码地址，按标准广播单元，发送区块编码、时间戳、广播内容和标准广播单元的哈希值；

标准广播单元中区块管理员信息的变更、区块内容的变更也按上述方法进行共识存储。

标准广播单元中区块管理员信息的变更和区块内容的变更不排除仅一种情况的变更。

节点区块的标准传输单元认证流程：按照共识关系获取共识节点区块编码地址，按标准传输单元，发送锥体区块链终端编码、时间戳、传输内容和标准传输单元哈希值。

标准传输单元中的认证信息，不拘泥于人证机合一认证，个人身份认证和法人身份认证还有其他认证信息。

分项单元区块共识存储方法：

节点创世区块生成后，节点区块按业务不同生成不同的分项单元区块和分项单元区块编码，由节点区块法人授权生成分项单元区块管理员，管理员申请生成分项单元区块内容；按同列上下级、同列同层和非列同层共识关系获取共识分项单元区块编码地址；

分项单元区块以标准广播单元向同列上下级、同列同层和非列同层共识分项单元区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成或信息、区块内容生成或变更信息和标准广播单元的哈希值；

同列上下级、同列同层和非列同层共识分项单元区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本分项单元区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

例如：山西省教育厅作为节点区块会生成机关处，如：省教育厅办公室、政策法规处、发展规划处、综合改革处、教师工作处等分项单元区块，山西省教育厅法人授权生成各处室管理，各处室管理员申请生成各自区块内容，如教师工作处向同列上级国家教育部教师工作处区块，同列下朔州市、太原市、大同市等教育局教师处区块，同列同层河北省、河南省、湖北省等教育局教师处区块，非列同层山西省民政局、山西省工商局、山西省教育局等区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成或信息、区块内容生成或变更信息和标准广播单元的哈希值；

同列上级国家教育部教师工作处区块，同列下朔州市、太原市、大同市等教育局教师处区块，同列同层河北省、河南省、湖北省等教育局教师处区块，非列同层山西省民政局、山西省工商局、山西省教育局等区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本分项单元区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

用户区块共识存储方法：

用户区块生成后，按共识关系获取对应区块编码地址，以标准广播单元向共识区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本用户区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

例如：小王和小李登记结婚，小王和小李同来自于太原市，太原市民政局需要采集小王和小李的身份信息，小王和小李的身份信息备案于太原市小店区公安分局用户区块，这样太原市民政局通过广播获取太原市小店区公安分局小王和小李的用户区块编码，时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；通过认证，将标准广播单元的哈希值储存于太原市民政局用户区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于太原市民政局用户区块体所对应的位置。

二级单元区块，二级用户区块按照分项单元区块，用户区块存储方法进行共识存储。

分项单元区块，用户区块，二级单元区块，二级用户区块按照节点区块的标准传输单元认证流程进行认证共识存储。

微区块相邻级共识存储方法：

主微区块生成后，按共识关系获取对应共识区块编码地址，以标准广播单元向共识区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

次微区块直接获取对应主区块编码地址，直接获取对应的主微区块标准广播单元。次微区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

上面仅对本发明的较佳实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锥体区块链的存储系统，其特征在于：包括标准广播单元和标准传输单元，锥体区块链中的各区块之间按照共识关系通过标准广播单元进行信息的传递及验证存储；锥体区块链的客户端之间按共识关系通过标准传输单元进行信息的传递及认证。

2.根据权利要求1所述的一种锥体区块链的存储系统，其特征在于：

标准广播单元传递的信息包括区块编码、时间戳、广播内容和标准广播单元的哈希值，

广播内容包括区块管理员信息变更，区块内容变更；

标准传输单元传递的信息包括锥体区块链终端编码、时间戳、传输内容和标准传输单元哈希值；传输内容包括人证机合一认证区块认证信息、个人身份认证区块认证信息和法人身份认证区块认证信息。

3.一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

节点创世区块生成后，按同列上下级、同列同层和非列同层共识关系获取上下级、同列同层和非列同层节点区块编码地址，节点创世区块以标准广播单元向上下级、同列同层和非列同层节点区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

上下级、同列同层和非列同层节点区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

4.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

节点区块的标准广播单元广播流程：按照共识关系获取共识节点区块编码地址，按标准广播单元，发送区块编码、时间戳、广播内容和标准广播单元的哈希值；

标准广播单元中区块管理员信息的变更、区块内容的变更也按上述方法进行共识存储。

5.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

节点区块的标准传输单元认证流程：按照共识关系获取共识节点区块编码地址，按标准传输单元，发送锥体区块链终端编码、时间戳、传输内容和标准传输单元哈希值。

6.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：节点创世区块生成后，节点区块按业务不同生成不同的分项单元区块和分项单元区块编码，由节点区块法人授权生成分项单元区块管理员，管理员申请生成分项单元区块内容；按同列上下级、同列同层和非列同层共识关系获取共识分项单元区块编码地址；

分项单元区块以标准广播单元向同列上下级、同列同层和非列同层共识分项单元区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成或信息、区块内容生成或变更信息和标准广播单元的哈希值；

同列上下级、同列同层和非列同层共识分项单元区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本分项单元区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

7.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

用户区块生成后，按共识关系获取对应区块编码地址，以标准广播单元向共识区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本用户区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

8.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

二级单元区块，二级用户区块分别按照分项单元区块，用户区块存储方法进行共识存储；

分项单元区块，用户区块，二级单元区块，二级用户区块按照节点区块的标准传输单元认证流程进行认证共识存储。

9.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

主微区块生成后，按共识关系获取对应共识区块编码地址，以标准广播单元向共识区块发起广播，广播本区块编码、时间戳、区块管理员生成信息、区块内容生成信息和标准广播单元的哈希值；

共识区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

10.根据权利要求3所述的一种锥体区块链共识存储方法，其特征在于：

次微区块直接获取对应主区块编码地址，直接获取对应的主微区块标准广播单元；次微区块接收到广播后，将广播单元中的标准广播单元的哈希值储存于本节点区块头相应的位置，管理员生成信息哈希值和区块内容生成信息储存于区块体所对应的位置。

Images