CN113139807A - 区块链记账方法、电子设备及存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请公开了区块链记账方法、电子设备及存储介质。该方法包括：确定并行记账的区块数量和选举比例；按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，每个待写入区块的关联记账节点用于对待写入区块进行记账；若属于关联记账节点，则对对应的待写入区块进行记账。通过上述方式，能够实现区块链中各区块同时并行记账，从而提高区块链记账的效率。

Description

区块链记账方法、电子设备及存储介质

技术领域

本申请涉及区块链领域，尤其涉及区块链记账方法、电子设备及存储介质。

背景技术

区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。

现有技术中区块链使用全局记账方式进行数据同步和存储，区块链中的所有记账节点参与每个区块的记账。随着区块链规模的扩大，其中记账节点数的增加，每个区块完成记账所占用的资源和时长也随之增加，使得区块链的性能，即交易处理能力降低。反之，若记账节点的数量过少，虽然区块链的交易处理能力有所提升，但是系统的可靠性和可信度也会随之下降。

发明内容

本申请主要解决的技术问题是提供区块链记账方法、电子设备及存储介质，能够解决现有技术中随着区块链规模扩大性能随之降低的问题。

为解决上述技术问题，本申请提供了区块链记账方法，该方法包括：确定并行记账的区块数量和选举比例；按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，每个待写入区块的关联记账节点用于对待写入区块进行记账；若属于关联记账节点，则对对应的待写入区块进行记账。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种电子设备，该电子设备包括处理器以及与处理器耦接的存储器，该存储器存储有用于在处理器运行后实现本申请所涉及的区块链记账方法的程序指令。

为解决上述技术问题，本申请提供了一种计算机存储介质，该计算机存储介质存储有计算机程序，计算机程序被执行时实现本申请所涉及的区块链记账的方法。

本发明的有益效果是：

本申请公开了区块链记账方法、电子设备及存储介质。该方法包括：确定并行记账的区块数量和选举比例；按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，每个待写入区块的关联记账节点用于对待写入区块进行记账；若属于关联记账节点，则对对应的待写入区块进行记账。通过上述方式，能够实现对多个区块并行记账，并且参与每个区块记账的关联记账节点独立选取，从而提高区块链记账的效率。

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，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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他的附图。

图1是本申请区块链记账方法第一实施例的流程示意图；

图2是图1中步骤S200的一实施方式的流程示意图；

图3是图1中步骤S200的又一实施方式的流程示意图；

图4是图1中步骤S200中的关联记账节点选择的流程示意图；

图5是图1中步骤S300的一实施方式的流程示意图；

图6是本申请区块链记账方法第二实施例的流程示意图；

图7是本申请区块链记账方法第二实施例中并行处理的多个区块的关联记账节点的一个例子的示意图；

图8是本申请提供的一种电子设备的结构示意图；

图9是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本申请中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。需注意的是，对于下述方法实施例，若有实质上相同的结果，本申请的方法并不以图示的流程顺序为限。

请参阅图1，图1为本申请区块链记账方法第一实施的流程图。如图1所示，本实施例提供的区块链记账方法可以包括以下步骤：

S100：确定并行记账的区块数量和选举比例。

本实施例的执行主体可以为区块链中的一个记账节点。本实施例提供的区块链记账方法可应用于区块链中的每个记账节点。为便于描述，本实施例中将记账节点简称为节点，本实施例的执行主体简称为本节点。

区块链中的每个记账节点都拥有相同的全局设备清单表，里面包括了区块链中所有记账节点的信息。全局设备清单表可以实时更新并且在各个记账节点之间保持同步。

可以根据全局节点数和每个区块所需要参与的成员数，确定同时参与记账的区块数量M和选举比例。选举比例表示从所有节点中选择多少比例的节点参与单个区块的记账。

为保证区块链的可靠性和可信度，参与单个区块链记账的节点的数量不能太少。为此可以设计区块链规模(即节点数量)、并行区块数量与选举比例之间的对应表格，表格中的并行区块数量与区块链规模正相关，选举比例与并行区块数量负相关。可以根据全局设备清单表中所有节点的数量查询该表格，得到并行区块数量M和选举比例。表格的一个示例如下表所示。

表1

上述表一仅仅是一个示例，参与并行记账的区块数量及各区块参与记账的节点的选取方法并不限于表一所涉及的情况。

S200：按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，每个待写入区块的关联记账节点用于对待写入区块进行记账。

待写入区块是指已经创建或者将要创建的，等待向其中写入交易记录、智能合约等区块链业务数据的区块，为便于描述，以下可将待写入区块简称为区块。每个待写入区块具有一生命期，每个待写入区块创建后，在生命期内，关联记账节点可以对其进行记账。为了保证待写入区块可以按顺序上链，每个待写入区块的生命期可以相同，并且按照序号从小到大的顺序依序创建。同时并行记账的不同的待写入区块的关联记账节点可以有重叠，即存在某个记账节点同时参与至少两个区块的记账，也可以都不相同。

可以采用预设算法，按照选举比例从多个记账节点中为多个并行的待写入区块中的每个待写入区块选择关联记账节点。由于预设算法及其参数对于所有记账节点都是已知的，结合全局设备清单表，每个记账节点可以算出每个待写入区块的所有关联记账节点，即选出每个待写入区块的关联记账节点。确定某个待写入区块的关联记账节点后，本节点可以根据自身是否在选出的关联记账节点中来确定是否需要参与该待写入区块的记账。

对于步骤S200按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，可进一步请参阅图2，图2为图1中步骤S200的一实施方式的流程示意图，具体包括：

S210：对待写入区块的记账完成后，按照选举比例从多个记账节点中选出下轮待写入区块的关联记账节点，下轮待写入区块在待写入区块之后，且与待写入区块之间的序号差为并行记账的区块数量。

本实施方式中，每个并行区块的处理(记账和上链)不受其他区块的影响，对于并行区块的处理类似多进程。

S211：预生成所述下轮待写入区块。

本步骤与S210之间的执行顺序并无限制。

可以看出，正在处理中的多个并行区块中序号最靠前的区块处理完成后，无需考虑其他正在处理中的区块而自行创建对应的下轮待写入区块以及选择关联记账节点，形成区块链的滚动记账，确保区块链中同时有M个区块在并行记账。

假设刚完成记账的待写入区块的序号为N，并行区块数量为M，并行的其他区块的序号为N+1至N+M-1，下轮待写入区块的序号为N+M。完成区块N的写入后，预生成区块N+M并为其选择关联记账节点。

由于区块链中各区块有顺序限制，在区块N之后完成记账的区块的序号为N+1，对应的下轮写入区块的序号为N+M+1，以此类推。

对于步骤S200按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，还可进一步请参阅图3，图3为图1中步骤S200的又一实施方式的流程示意图，具体包括：

S220：按照选举比例从多个记账节点中选出同一批次中总数为并行记账的区块数量的待写入区块的关联记账节点。

同一批次中的待写入区块的总数为M。

S221：按照预设时间间隔，依次生成同一批次中的待写入区块。

本实施方式中，可以将区块分为多组，同一组中包括M个并行处理的区块，一组区块处理完之后再开始下一组区块的处理。同一组中的各个区块的生成时间的先后顺序与序号大小顺序一致，序号小的在先，并且相邻两个区块之间的生成时间间隔为预设时间间隔。

例如，以第A组并行区块为例，第A组并行区块中各区块序号依次为A×M、A×M+1、A×M+2、A×M+3.....(A+1)×M-1，区块创建时间间隔为10秒。在第A组并行区块中，t时刻生成区块A×M，t+10s时刻生成区块A×M+1，t+20s时刻生成区块A×M+2，t+30s时刻生成区块A×M+3，依次类推。

关于关联记账节点的选择，可以采用预设算法至少利用每个待写入区块的序号以及选举比例从多个记账节点中选出每个待写入区块的关联记账节点。

还可进一步请参阅图4，图4是图1中步骤S200中的关联记账节点选择的流程示意图，关联记账节点的选择可以具体包括：

S231：至少利用每个待写入区块的序号及每个记账节点的标识计算每个记账节点的哈希值。

对于某个记账节点，可以对该记账节点的标识与混杂数的组合进行哈希计算，得到该记账节点的哈希值。组合的方式可以包括拼接、插入、运算等，在此不做限制。混杂数包括待写入区块的序号。例如，混杂数可以为待写入区块的序号本身，或者待写入区块的序号本身与待写入区块的前一轮区块的哈希值的组合，待写入区块的前一轮区块在当前待写入区块之前，且与当前待写入区块之间的序号差为并行记账的区块数量。

S232：对每个记账节点的哈希值进行抽取和/或统计得到每个记账节点的参考值，参考值有多种可能的取值，每种取值具有对应的取值概率。

统计可以是求和，统计的对象可以是哈希值的全部位或者抽取出的部分位。

S233：按照选举比例确定至少一种目标取值，所有目标取值的取值概率之和等于选举比例或者与选举比例之间的误差在预设范围内。

一种目标取值的取值概率是指参考值为该目标取值的概率。

S234：选出参考值为目标取值的记账节点作为待写入区块的关联记账节点。

哈希(HASH)，也可以被称为散列、杂凑是把任意长度的输入通过散列算法变换成固定长度的输出，该输出就是哈希(HASH)值。在输入的数量足够大的情况下，可以认为输出的所有HASH中每个位的不同取值的概率是相同的。HASH值一般是16进制的数字串，意味着数字串中每个位的取值范围为0-f(等于10进制的15)，每种区中的概率均为1/16。

假设选举比例为25％，参考值是从HASH值中抽取出的某一位(例如首位)，则目标取值可以为0-f中不同的4个，例如1-4等。若选举比例为75％，参考值是从HASH值中抽取出的某一位(例如首位)，则目标取值可以为0-f中不同的12个，例如1-C。目标取值可以连续，也可以不连续，可以从0开始，也可以自行指定开始值、结束值。满足选举比例的要求即可。

在上面给出的例子中，参考值是抽取得到的，参考值的各种取值是唯一的，不同取值的概率是相同的，可以直接计算选举比例与参考值的所有可能取值总数的乘积作为目标取值的数量而不考虑概率问题。若参考值是对HASH值中的至少两位求和得到的，由于不同的位的取值的和可能一样，不同取值的参考值对应的取值概率可能不同，在选择目标取值时需要考虑到具体的取值概率而不能单纯考虑数量。

该预设算法是基于“在输入的数量足够大的情况下，可以认为输出的所有HASH中每个位的不同取值的概率是相同的”这一假设实现的。实际应用中，可能出现选择(抽取)出的记账节点的数量与理论值并不相同的情况。

使用该预设算法，无需二次信息同步，使用相同算法及参数即可抽取出相同的结果。

S300：若属于关联记账节点，则对对应的待写入区块进行记账。

若本节点不属于关联记账节点，则不对对应的待写入区块进行记账，待写入区块的关联记账节点也不会接受本节点的记账。

请继续参阅图5，图5是本申请图1中步骤S300的一实施方式的流程示意图，具体如下：

S310:在待写入区块的生命期内，向待写入区块写入业务数据。

业务数据是生命期内关联记账节点写入的区块链中提交的交易数据，包括交易记录、智能合约等。可以对收到的交易申请进行验证/达成共识后将业务数据写入待写入区块，或者同步其他关联记账节点写入的业务数据。

S320:待写入区块的生命期结束后，停止向待写入区块写入业务数据，写入管理数据后将待写入区块设为不可写入状态，管理数据包括待写入区块的前一区块的哈希值。

管理数据用于对该区块进行管理，例如，用于后续查验的本区块的默克尔树值、将本区块与前一区块联系起来的前一区块的HASH值。

S330:待写入区块的生命期结束后，将待写入区块的哈希值发送给待写入区块的后一区块的至少一个关联记账节点。

S320和S330之间的执行顺序仅为示意，实际可以调换先后顺序或者同时执行。

举例说明，待写入区块N的生命期结束后，停止写入业务数据，写入区块N的默克尔树值和区块N-1的HASH值，并将区块N的HASH值发送给区块N+1的至少一个关联记账节点。

通过本实施例的实施，确定并行记账的区块数量和选举比例；按照选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，每个待写入区块的关联记账节点用于对待写入区块进行记账；若属于关联记账节点，则对对应的待写入区块进行记账。通过上述方式，能够实现对多个区块并行记账，并且参与每个区块记账的关联记账节点独立选取，从而提高区块链记账的效率。

下面结合附图举例说明一种区块链记账方法的具体流程。

请继续参阅图6，图6是本申请区块链记账方法第二实施例的流程示意图。本实施例是对本申请区块链记账方法第一实施例的进一步扩展，与之相同的部分不再重复。本实施例包括：

S401：记账节点获取全局设备清单表。

记账节点可以为服务器、路由器、智能盒子、NAS等。全局设备清单表包含：设备ID信息、IP信息、是否参与记账等信息。当各个全局参与区块链所涉及的设备获取到设备清单后，能明确知道自己的设备ID信息、IP信息及各设备是否参与记账(即是否为记账节点)等。

S402：交易产生设备发起对目标区块的记账申请。

当有交易产生时，交易产生设备就会根据设备清单表中记录的信息向交易申请节点发送针对对应的目标区块的记账申请，此时目标区块的生命期尚未结束。交易与目标区块之间的匹配方式在此不做限制。

例如：当有交易产生，且产生交易的设备为X，根据设备清单表确定的目标区块为区块N，则交易产生设备X向交易申请节点发送针对区块N的记账申请。

S403：交易申请节点根据目标区块的序号，按照选举比例从多个记账节点中选出目标区块的关联记账节点。

S404：交易申请节点同步记账申请信息到目标区块的至少一个关联记账节点。

记账申请信息是根据来自交易产生设备的记账申请而得到的，包括完成交易产生设备参与的交易所必需的信息。

并行处理的多个区块的关联记账节点的一个例子如图7所示，从图中可以看出，区块N的关联记账节点有节点1、节点4、节点6及节点n，则将记账申请信息发送给节点1、节点4、节点6及节点n中的至少一个。

S405：收到记账申请信息的记账节点确定自己是否应该参与目标区块的记账。

收到记账申请信息的记账节点可以利用全局设备清单表计算目标区块的关联记账节点，若自身属于关联记账节点，则参与目标区块的记账，否则不参与。

S405与步骤S401-S404之间的执行顺序仅为示意，实际并无限制。

S406：对记账申请信息的验证和共识通过后，将记账申请信息对应的交易写入目标区块。

S407：将目标区块的更新同步给其他关联记账节点。

S408：在目标区块生命期计数结束后，各关联记账节点停止写入业务数据，填入本区块的默克尔树值及前一区块的HASH值，并将目标区块的HASH值发送给下一区块的至少一个关联记账节点。

S409：记账节点选择目标区块的下轮待写入区块的关联记账节点。

若记账节点自身属于关联记账节点，则执行S410，否则不执行。

S410：预生成目标区块的下轮待写入区块。

请参阅图8，图8为本申请提供的一种电子设备的结构示意图。如图8所示，该电子设备800包括处理器801、与处理器801耦接的存储器802，其中，存储器802存储有用于实现上述任一实施例的方法的程序指令；处理器801用于执行存储器802存储的程序指令以实现上述任一实施例的方法。其中，处理器801还可以称为CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)。处理器801可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。处理器801还可以是通用处理器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

请参阅图9，图9是本申请提供的计算机存储介质一实施例的结构示意图。本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机存储介质900来指令相关的硬件完成。计算机程序指令可存储于一计算机存储介质900中，该计算机程序被执行时能够实现上述任一实施例中的中任一实施例的方法或步骤。其中，计算机程序指令包括计算机程序代码，计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。计算机存储介质900可以包括：能够携带计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、点载波信号、电信信号以及软件分发介质等。

以上仅为本申请的实施方式，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种区块链记账方法，其特征在于，包括：

确定并行记账的区块数量和选举比例；

按照所述选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点，每个所述待写入区块的关联记账节点用于对所述待写入区块进行记账；

若属于所述关联记账节点，则对对应的所述待写入区块进行记账。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述按照所述选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点包括：

对待写入区块的记账完成后，按照所述选举比例从所述多个记账节点中选出下轮待写入区块的关联记账节点，所述下轮待写入区块在所述待写入区块之后，且与所述待写入区块之间的序号差为所述并行记账的区块数量。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，进一步包括：

预生成所述下轮待写入区块。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述按照所述选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点包括：

按照所述选举比例从多个所述记账节点中选出同一批次中总数为所述并行记账的区块数量的待写入区块的关联记账节点。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，进一步包括：

按照预设时间间隔，依次生成所述同一批次中的所述待写入区块。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述按照所述选举比例从多个记账节点中选出多个并行的待写入区块的关联记账节点包括：

采用预设算法至少利用每个所述待写入区块的序号以及所述选举比例从所述多个记账节点中选出每个所述待写入区块的关联记账节点。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于

所述采用预设算法至少利用每个所述待写入区块的序号以及所述选举比例从所述多个记账节点中选出每个所述待写入区块的关联记账节点包括：

采用预设算法，利用每个所述待写入区块的序号、所述待写入区块的前一轮区块的哈希值、以及所述选举比例从所述多个记账节点中选出每个所述待写入区块的关联记账节点，所述待写入区块的前一轮区块在所述当前待写入区块之前，且与所述当前待写入区块之间的序号差为所述并行记账的区块数量。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，

所述采用预设算法至少利用每个所述待写入区块的序号以及所述选举比例从所述多个记账节点中选出每个所述待写入区块的关联记账节点包括：

至少利用每个所述待写入区块的序号及每个所述记账节点的标识计算每个所述记账节点的哈希值；

对每个所述记账节点的哈希值进行抽取和/或统计得到每个所述记账节点的参考值，所述参考值有多种可能的取值，每种取值具有对应的取值概率；

按照所述选举比例确定至少一种目标取值，所有所述目标取值的取值概率之和等于所述选举比例或者与所述选举比例之间的误差在预设范围内；

选出所述参考值为所述目标取值的记账节点作为所述待写入区块的关联记账节点。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

所述对对应的所述待写入区块进行记账包括：

在所述待写入区块的生命期内，向所述待写入区块写入业务数据；

所述待写入区块的生命期结束后，停止向所述待写入区块写入业务数据，写入管理数据后将所述待写入区块设为不可写入状态，所述管理数据包括所述待写入区块的前一区块的哈希值。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，进一步包括：

所述待写入区块的生命期结束后，将所述待写入区块的哈希值发送给所述待写入区块的后一区块的至少一个关联记账节点。

11.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括处理器、与所述处理器耦接的存储器，其中，

所述存储器存储有用于实现如权利要求1-10中任一项所述的区块链记账方法的程序指令；

所述处理器用于执行所述存储器存储的所述程序指令以实现区块链记账。

12.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被执行时实现权利要求1-10中任一项所述方法的步骤。

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