CN112347522B

CN112347522B - 一种基于utxo架构的第三方数据上链实现方法

Info

Publication number: CN112347522B
Application number: CN202110005122.XA
Authority: CN
Inventors: 石宁; 赖石辉; 魏笑
Original assignee: Nanjing Jinninghui Technology Co ltd
Current assignee: Nanjing Jinninghui Technology Co ltd
Priority date: 2021-01-05
Filing date: 2021-01-05
Publication date: 2021-07-06
Anticipated expiration: 2041-01-05
Also published as: CN112347522A

Abstract

本申请公开了一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，包括创建区块链系统的公私钥对，在全节点查询与公钥相关的UTXO数据，按照预先设定的接口规则新增用来存储第三方数据的第一数据结构并对第三方数据进行标准化处理，将标准化处理后的第三方数据存入第一数据结构，根据UTXO数据查询结果及处理后的第三方数据创建未签名原始交易，将第一数据结构嵌入原始交易的交易数据结构，用私钥对原始交易进行签名得到签名交易，将签名交易广播给任意全节点，如果签名交易被打包及签名交易所在区块被链接到最长链，则第三方数据上链成功。本申请通过对第三方数据进行标准化处理后，存入基于UTXO架构的交易中实现了任意第三方数据的上链。

Description

一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法

技术领域

本申请涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法。

背景技术

在区块链中，UTXO（Unspent Transaction Outputs）代表未花费的交易输出，它是比特币交易生成及验证的一个核心概念。交易构成了一组链式结构，所有合法的比特币交易都可以追溯到前向一个或多个交易的输出，这些链条的源头都是挖矿奖励，末尾则是当前未花费的交易输出。所有的未花费的输出即是整个比特币网络的UTXO。

目前采用UTXO架构的区块链多为公链系统，而这些应用了UTXO架构的公链系统都是存粹的数字货币体系系统，链上搭载的是存粹的交易本身，只有与数字货币相关的币，没有其他的数据。

可见，目前采用UTXO架构的区块链往往不支持任意类型的数据上链存储操作，即，它的系统中，只能容纳基本的交易数据，无法实现任意的数据上链操作。

发明内容

基于上述技术问题，本申请要解决的问题在于，提供一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，以解决目前采用UTXO架构的区块链无法实现任意数据上链的问题。

本申请提供了一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，方法包括：

创建区块链系统用于第三方数据上链的公私钥对；

在全节点查询与公钥相关的所有UTXO数据；

按照预先设定的接口规则在UTXO架构中新增用来存储第三方数据的第一数据结构；

按照所述接口规则对所述第三方数据进行标准化处理；

将标准化处理后的所述第三方数据存入所述第一数据结构；

根据所述UTXO数据的查询结果以及标准化处理后的所述第三方数据，创建未签名的原始交易；

将所述第一数据结构嵌入所述原始交易的交易数据结构；

利用所述用于第三方数据上链的私钥对所述原始交易进行签名，得到签名交易；

将所述签名交易广播给任意所述全节点；

如果所述签名交易被打包，以及，所述签名交易所在区块被链接到最长链，则第三方数据上链成功。

由以上技术方案可知，本申请提供一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，包括创建区块链系统的公私钥对，在全节点查询与公钥相关的所有UTXO数据，按照预先设定的接口规则在UTXO架构中新增用来存储第三方数据的第一数据结构，按照接口规则对第三方数据进行标准化处理，将标准化处理后的第三方数据存入第一数据结构，根据UTXO数据的查询结果以及标准化处理后的第三方数据，创建未签名的原始交易，将第一数据结构嵌入原始交易的交易数据结构，利用私钥对原始交易进行签名，得到签名交易，将签名交易广播给任意全节点，如果签名交易被打包，以及签名交易所在区块被链接到最长链，则第三方数据上链成功。本申请通过对第三方数据进行标准化处理后，存入基于UTXO架构的交易中实现了任意第三方数据的上链，同时还能提供有关的RPC接口，以实时查询其对应的数据上链状态。基于区块链架构中的密码学特性保证了已上链数据的不可篡改，从而实现对原始第三方数据的一种保护。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，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，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的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法流程示意图；

图2为一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法中第三方数据上链状态查询示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，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。以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

目前采用UTXO架构的区块链都是存粹的数字货币体系系统，链上搭载的是存粹的交易本身，只有与数字货币相关的币，没有其他的数据。本申请提供一种使用在UTXO架构上的、支持任意第三方数据经过数据标准化后，把标准化后的第三方数据存入区块链上进行永久保存的方法，此方法可以实现标准化后的数据在基于UTXO架构区块链上的永久性保存、查询和仿篡改。

参见图1，图1为一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法流程示意图，以创建一笔要上链存储的第三方数据为例，由图1可见，该方法具体包括：

S1:创建区块链系统用于第三方数据上链的公私钥对；

在对要上链存储的第三方数据进行实际上链操作之前，需要说明的是，第三方数据输入操作基于json格式，即，任意第三方应用系统中操作的上链数据，所有的操作都基于json格式操作，所有输入的第三方数据需要采用json格式，这是对数据格式的具体要求。并且，在第三方数据上链过程中，按照预设规则，根据不同的接口函数，制定相对应的参数输入顺序。即，在对第三方数据进行上链的流程中需要用到不同的接口函数，本实施例将示例性的对接口函数进行简要说明，并不代表实际操作流程（因为实际操作流程涉及到太多的接口及函数调用代码，限于篇幅不在此描述，本申请仅示意性的举例）。本实施例中，针对不同的接口函数，输入的参数有不同的顺序要求，在实施过程中利用功能函数进行支持时，先后顺序根据实现流程进行匹配即可。本申请实施例中接口调用顺序并不代表实际操作固定顺序，只是示例性的说明各个步骤中的接口设计及对函数的调用举例。

首先，基于UTXO架构的区块链应用系统事先准备好自己的用于提供第三方数据上链的公私钥对信息，并且要求该公钥余额不为0，这是第三方数据上链的前提。如果没有用于第三方数据上链的公私钥对，可以通过以下两种方式获取：

第一种方式为，区块链系统本地运行全节点钱包，通过全节点钱包手动创建生成公私钥对，并自己保存好私钥信息。例如，区块链系统自己运行一个全节点钱包，手动创建生成自己的公私钥对，并保存好。

第二种方式为，区块链系统远程调用任意一个全节点，全节点随机生成公私钥对返回给区块链系统，即，区块链系统通过远程调用全节点的方式获取公私钥对，全节点随机生成一个公私钥对返回给应用系统，随即删除节点上的公私钥对信息，即区块链系统接收到公私钥后，全节点删除生成的公私钥，不做任何保存。

需要说明的是，区块链系统的公私钥对刚创建时，公钥上的余额都是0，但为了将第三方数据上链，需要保证公钥余额大于0，所以，在公私钥对创建之初，需要从其他余额不为0的地址中转账过来或进行购买，关于余额的来源本申请不作限定。

S2:在全节点查询与公钥相关的所有UTXO数据；

在全节点查询与该公钥相关的所有UTXO数据，主要是为了查询可用的UTXO数据，以便用来创建上链交易。因为在全节点上都有完整的UTXO全套记录，因此是可以通过全节点来查询每个公钥地址上相关的UTXO数据的。例如，可以按照实际的流程需求输入查询条件，根据查询条件输出返回结果，例如，输出的结果中可以包括UTXO数据的交易ID、地址、关联账户、公钥脚本、金额、是否可消费、是否可用等信息，根据查询的所有UTXO数据，可以按照实际需求筛选可用的UTXO数据。

S3:按照预先设定的接口规则在UTXO架构中新增用来存储第三方数据的第一数据结构；

本申请中，以第一数据结构为CcustomSupport为例，在UTXO架构中，新增一个专门用来存储上链的第三方数据的数据结构CcustomSupport，这个数据结构里面包含了若干个第三方数据的各类数据成员，比如包含了标准化之后的第三方数据摘要，创建者的基本信息等等，CcustomSupport从技术上来讲是一个标准化的数据类，专门用来存储第三方数据的信息载体，以第一数据结构为基准将第三方数据形成标准化的数据结构之后再存储到区块链系统中，也即，CcustomSupport专门用来存储各业务数据即第三方数据上链的信息载体，让任意的第三方应用系统数据都以此形成一套标准化的数据结构留存在区块链中。

S4:按照接口规则对第三方数据进行标准化处理；

本申请中，所谓的数据上链操作，指的是链下第三方数据经过标准化处理之后，把标准化之后的第三方数据存入UTXO架构的实现方法，该上链操作虽然可以支持对原始第三方数据序列化后上链的操作，但是因为存储过大的第三方数据到链上，会影响区块链的传输效率，所以本发明中所说的上链都是基于原始第三方数据经过标准化处理之后的信息摘要的数据上链。也就是说，本申请虽然不对上链数据大小做特殊限定，但是为了保证系统运行效率，针对第三方数据的上链操作，建议限制数据的大小，但是第三方数据上链过程中，并不对数据本身语义进行限定，这样就对上链的第三方数据提供了任意可能性，例如，不限定数据种类、不限定数据领域等。

S5:将标准化处理后的第三方数据存入第一数据结构；

第三方数据经过标准化处理之后，存入第一数据结构，例如，存入CcustomSupport中，为上链作准备，其中，标准化处理的执行可根据实际情况自定义执行标准。

S6:根据UTXO数据的查询结果以及标准化处理后的第三方数据，创建未签名的原始交易；

结合图1，利用步骤S2查询到的UTXO数据，以及步骤S4中按照接口规则标准化处理之后的第三方数据创建未签名的原始交易，这笔交易可以是转账给公链上的另外任意一个合法公钥地址，包括自己。例如，为了描述方便，本申请中未签名的原始交易可以描述为RawTransaction（Raw Transaction即为原生交易，尚未签名的交易），Raw Transaction中包含了要上链的第三方数据。在区块链中，创建新的交易，实质上就是消耗一个旧的UTXO，生成一个新的UTXO的过程。

为了便于对本申请的进一步理解，现以函数调用为例，列举两种创建原始交易的方式：

方式一：

函数原型：UniValue createrawtransaction(const UniValue& params, boolfHelp)

输入：格式要求：json格式

参数要求：

1.输入的是一组有序的参数序列，可以同时有多组。其中每一组输入的参数标准为：

2.顺序为：owerPubkey + nDataType + nOwnerId + nOwenerProductInfo +nUploadSource + 需要花费的输出(即UTXO)txid+输出的序号+接收者的地址+支付的金额+(锁定时间)；

3.fHelp 不用输入；

例如，输入函数内容可以为：

createrawtransaction '[{"SYCi3n1PekcHHtUxXWnJekVdcYknnBoZ2m",0,"440921******1635","40c625e052c67dcfeacbe876d3ecaeea86e344a154242d19ef9ea7c6f1bb7819","www.xxx.com"}]' '[{"txid" : "9ca8f969bd3ef5ec2a8685660fdbf7a8bd365524c2e1fc66c309acbae2c14ae3", "vout" : 0}]'

'{"1LnfTndy3qzXGN19Jwscj1T8LR3MVe3JDb":0.025, "1hvzSofGwT8cjb8JU7nBsCSfEVQX5u9CL": 0.0245}'

输出：

1.输出同为json格式，用户收到返回数据之后需要自己保存好，这个只是RawTransaction，还没有做签名，没有签名的交易是不能广播出去的；

2.输出的内容可以包括：原始的交易信息，里面包含输入、输出等详细信息，未签名状态等已经序列化的字符串。

方式二：

函数原型：UniValue CreateCustomSupportRawTransaction(const UniValue&params, bool fHelp)

输入：

格式要求：json格式

3.fHelp 不用输入；

输出：

1.输出同为json格式，用户收到返回数据之后需要应自己保存好，这个只是RawTransaction，还没有做签名，没有签名的交易是不能广播出去的；

2.内容：原生的交易信息，里面包含输入、输出等详细信息，未签名状态等已经序列化的字符串；

3.该txid为创建上链交易成功返回的交易ID，需要应用层自己保管好，后续需要用来查找对应的交易记录。

S7:将第一数据结构嵌入原始交易的交易数据结构；

本申请将第三方数据基于UTXO进行上链的实现机制是，在原始交易的交易数据结构输入中，把CcustomSupport的结构体嵌入到交易数据结构中，这样CcustomSupport的结构体就成为了交易的一部分信息，在真正将第三方数据进行上链的过程中，可以利用原始交易做载体，以此实现第三方数据上链。

在此对CcustomSupport的结构体如何嵌入到交易数据结构中进行进一步说明，在交易数据结构中，交易的输出中有一个数据结构为CvaluableTxOut，它记录了输出的具体内容，包括输出金额、接收方的地址等等。CvaluableTxOut这个数据结构，它存放在交易的输出里，是交易的一部分。这里的把CcustomSupport结构体嵌入到交易数据结构中的意思是，把新增的CcustomSupport供第三方数据上链的结构体放到CvaluableTxOut里面，这样CcustomSupport就会成为交易输出中的一部分，在构建一笔新的交易的时候，就可以利用交易做载体，很方便的实现数据上链，而且，在第三方数据上链的过程中，并未对UTXO架构进行实质性改变，即，本申请可以在不改变原有UTXO架构和系统稳定性的前提下，实现安全的第三方数据的上链操作。

S8:利用用于第三方数据上链的私钥对原始交易进行签名，得到签名交易；

在基于UTXO架构的区块链应用系统本地，利用系统用于第三方数据上链的私钥对步骤S6中创建的Raw Transaction进行签名，也就是对对已经内嵌了经过标准化处理的第三方数据的原始交易进行签名，得到内嵌了经过标准化处理的第三方数据的签名交易，签名后的交易可以进行广播。

S9:将签名交易广播给任意全节点；

把经过签名后的Transaction广播给任意一个全节点，也就是将内嵌了经过标准化处理的第三方数据的签名交易广播给任意所述全节点，全节点收到广播信息后，将签名交易相关信息进行存储。

S10:如果签名交易被打包，以及，签名交易所在区块被链接到最长链，则第三方数据上链成功。

如果签名交易已被矿工打包，同时，区块被链已经接到最长链，则第三方数据上链成功。即，当附带了CcustomSupport的原始交易被成功广播到区块链网络，并被网络中的矿工打包进区块时，这笔原始交易就会永久性的保存于区块链中，并且不可篡改；同样的，搭载在此原始交易之上的CcustomSupport就会永久性保存在区块链中，并且同样不可篡改，从而实现第三方数据上链的目的。

需要说明的是，在创建原始交易的过程中，如果原始交易为普通交易，则第一数据结构CcustomSupport内容为空，否则CcustomSupport为搭载的上链的第三方数据详细内容，即如果原始交易不为普通交易，则第一数据结构CcustomSupport的内容为搭载的第三方数据的详细信息。当将第三方数据进行上链过程中，还可以通过预设接口对数据上链状态进行查询，例如，预设接口可以为confirmations，通过confirmations数值范围判断数据上链状态。例如：

如果confirmations=0，表示第三方数据的状态为上链中；

如果confirmations= 1，表示第三方数据的状态为已上链或上链成功；

如果confirmations大于或等于6，表示第三方数据的状态为已确认。

参考图2，图2为一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法中第三方数据上链状态查询示意图，confirmations为用来查询数据上链状态的预设接口，也可以称之为RPC（即Remote Procedure Call，远程过程调用）接口，可以实时查询其对应的第三方数据的链上状态，本申请实施例中，针对confirmations有三种数值状态结果，参见图2，图2中示出的confirmations数值状态有三种，相应的，第三方数据上链状态也分为三种，即上链中、已上链或上链成功、已确认。

在此对已上链或上链成功以及已确认进行进一步说明，其中查询结果为已上链或上链成功表示交易已经被区块打包，并延长到了最长链，但是由于区块仍然在区块链的末端，还有可能存在区块链重组而导致回滚的可能；而结果为已确认表示区块链状态已经被历史区块叠加确认，此时已经很稳定，基本不会出现回滚。需要说明的是，这里的“回滚”状态只是一种可能性，它的发生只是偶然的低概率事件，并不是必然事件，在此只是为了对“已上链或上链成功”及“已确认”的两种状态进行区分而进行的描述。

除了对第三方数据进行上链状态查询之外，为了支持各应用层的第三方数据上链，基于UTXO架构的区块链应用系统还可以根据实际情况新增功能模块，即，新增实现上链功能的功能接口，也可以称之为数据结构的成员，它们是用来承载上链的第三方数据的载体，以供第三方数据的上链执行者调用，例如，参见表1，表1为几种可行的数据接口设计说明表，在实际上链过程中，用户可以自定义对功能接口的应用进行选择。

表1 几种可行的数据接口设计说明表

以上仅是对数据结构设计中接口的示例性说明，并不代表详尽的操作流程，第三方数据上链之后，还可以根据实际需要对数据类别进行区分，例如，可以利用用户自定义的nDataType&nOwnerId结合使用来自行查询或分类提取需要的信息等。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。

Claims

1.一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，包括：

创建区块链系统用于第三方数据上链的公私钥对，其中，公钥余额大于0；

第三方数据输入操作基于json格式，以及，在所述第三方数据上链过程中，按照预设规则，根据不同的接口函数，制定相对应的参数输入顺序；

在全节点查询与公钥相关的所有UTXO数据；

按照所述接口规则对所述第三方数据进行标准化处理；

将标准化处理后的所述第三方数据存入所述第一数据结构；

所述第一数据结构为用来存储所述第三方数据的信息载体，以所述第一数据结构为基准将所述第三方数据形成标准化的数据结构之后再存储到区块链系统中；

根据所述UTXO数据的查询结果以及标准化处理后的所述第三方数据，创建未签名的原始交易，所述原始交易包含已序列化的字符串；

将所述第一数据结构嵌入所述原始交易的交易数据结构；

如果所述原始交易为普通交易，则所述第一数据结构内容为空；

如果所述原始交易不为普通交易，则所述第一数据结构的内容为搭载的所述第三方数据的详细信息；

将所述签名交易广播给任意所述全节点；

2.根据权利要求1所述的一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，还包括，将所述第一数据结构的结构体嵌入到所述交易数据结构中。

3.根据权利要求1所述的一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，还包括，通过预设接口对数据上链状态进行查询，所述预设接口包括confirmations，通过confirmations数值范围判断数据上链状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，通过confirmations数值范围判断数据上链状态的实现方式为：

如果confirmations=0，表示所述第三方数据的状态为上链中；

如果confirmations= 1，表示所述第三方数据的状态为已上链或上链成功；

如果confirmations大于或等于6，表示所述第三方数据的状态为已确认。

5.根据权利要求1所述的一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，通过如下方式创建区块链系统用于第三方数据上链的公私钥对：

区块链系统本地运行全节点钱包；

通过所述全节点钱包手动创建生成公私钥对。

6.根据权利要求1所述的一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，通过如下方式创建区块链系统用于第三方数据上链的公私钥对：

区块链系统远程调用任意一个全节点；

所述全节点随机生成公私钥对返回给所述区块链系统。

7.根据权利要求6所述的一种基于UTXO架构的第三方数据上链实现方法，其特征在于，在所述全节点随机生成公私钥对返回给所述区块链系统之后，还包括：

所述区块链系统接收到所述公私钥后，所述全节点删除生成的所述公私钥。