CN113439424B - 建立具有包括可调数量的事务区块和多个中间区块的区块的区块链 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及由计算机执行的用于建立区块链的方法以及参与分布式数据库系统的具有这种区块链的装置的存储介质，区块链具有区块，区块包括能调整的数量的事务区块和多个中间区块。在此设置第一中间区块并且生成至少一个第二中间区块，其中，第二中间区块引用在其之前的区块以及至少一个第一中间区块。
Description
技术领域
本发明涉及由计算机执行的用于建立区块链的方法以及参与分布式数据库系统的装置的具有这种区块链的存储介质，区块链具有区块，区块包括能调整的数量的事务区块和多个中间区块。
背景技术
在工业环境中日益关注的是，将装置本身或装置所在的自动化系统的数据或者在装置的自动化系统中运行的过程的数据安全地存放在装置上。在此特别关注的是来自自动控制系统的质量数据或进行的操作行为或检测的状态数据的历史。针对这种数据在装置上防篡改式的存放提供区块链并且涉及区块链网络。
在此，在工业环境中例如使用所谓的公开或公共区块链或私人区块链。在公共区块链中，共识方法是公开的，即例如公开的互联网中的未知的用户组能够确认或验证区块链，或者更确切地说各个区块链通过所谓的挖掘验证。在私人区块链中在联盟之内实施共识方法，其会员例如相互已知或已知管理机制或满足确定的信任等级。
区块链技术实现了在数据库中能防篡改地存储由参与的节点生成的事务的、分布式非中心的数据库。对此，事务在区块中存放并且借助于利用后置区块的校验和方法使区块成链。区块链技术的阐述例如从英文的维基百科https://en.wikipedia.org/wiki/Blockchain获悉。在区块中除了一个或多个事务之外例如还存放前置区块的散列值。区块由生成其的节点发送到区块链网络。保护通过实施区块验证的区块链网络中的大多数值得信赖的节点生成。参与区块链的节点的网络中以均匀的间距形成新区块并且在此一同存放产生的区块的散列值。如果在区间中不存在事务，那么就在一些区块链中放弃生成区块。
因此，区块链存储事务，事务为了确认而被送至区块链中或者被提供给区块链网络。如果区块以相应的共识方法被确认，那么有效的区块链在其长度进而大小方面随着每个已确认的区块而增长。因此，继续进行或确认的区块链的存储空间需求总是进一步增长。
因为将前置区块的校验和、特别是散列值插入到相应的新区块中，所以形成链。另一方面，前置区块的校验和与当前区块的事务共同形成用于以后的区块的校验和的数据记录。区块也引用先前的区块。因此，防止事务被篡改，因为直到也被称为起源区块的最初区块的链能够通过区块的成链被追溯。因为事务由区块链网提供，所以能够追溯从链中的哪个区块起例如事务的内容不再与先前的版本一致。因此，事务防篡改地存放在每个认证的区块链中。当经由存在的区块复核或检查校验和形成时，能够追溯已经在先前的时间点在网络中形成的区块中的事务的改动。由于在区块链中不断增长的区块的数量，在具有有限资源的装置中采用区块链技术时存在的风险为长时间后没有足够的存储空间。例如，与基于云端的系统相比，在自动化装置、HMI(人机接口)装置或终端装置或IoT(物联网)装置中的存储空间资源受到限制。
发明内容
基于该背景，本发明的目的在于，将区块链的应用设置为能够减少节点上用于区块链的存储空间需求。
本发明涉及一种由计算机执行的用于建立区块链的方法，区块链具有区块，区块包括能调整的数量的事务区块和多个中间区块，
-其中，区块链是分布式数据库系统的组成部分；
-其中，在区块链之内生成区块，并且相应的区块引用相应的先前的区块，
-其中，设置第一中间区块；
-其中，生成至少一个第二中间区块；
-其中，第二中间区块引用在其之前的区块以及至少第一中间区块。
区块链是分布式数据库系统的组成部分。在此，分布式数据库系统意味着，数据库的信息、特别是区块链形式的链能在多个地点或在多个参数者上被提供或存储。分布式数据库系统中的数据链的原理的基础在于，非中心地设有来自区块链的信息。分布式数据库系统的参与者能够在新区块链的建立方面合作或者检查或认证区块链。此外，参与者也能够仅访问一个或多个区块链或者应用区块链的一个或多个单独的区块。
根据当前的申请，作为区块设置的是事务区块以及中间区块。引用先前的事务区块的事务区块在现有技术中已知。特别地，通过利用将事务传递到分布式数据库系统中并且与现存的事务区块成链地建立事务区块实现区块链的组建。以该方式在一定程度上继续或扩展现存的区块链。
通过选择区块链中的引用的区块而确定的是，在哪个位置或在哪个最后事务或哪个最后区块的基础上继续该链。特别地，在建立区块链时引用的区块的选择能够任意实现。有利地，为引用选择当前通过分布式数据库系统确认的区块。以该方式在其有效性方面有效率扩展确认或验证的链。
现在提出，生成至少一个中间区块。中间区块除了具有常规的前置区块的引用之外还具有第二引用，更确切地说引用前置中间区块。引用的概念例如被理解为与另外的区块的成链或者借助于生成校验和经由集成或成链的区块来接合另外的区块。通过这种双重引用能够实现的是，以灵活的方式验证这样生成并且通过非中心的区块链网络确认的区块链，一方面能够实施生成的区块、特别是所有生成的区块的完整的追溯。同样能够追溯基于中间区块和对先前的中间区块的引用的链。在追溯链的有关中间区块的完整性时，在两个中间区块之间的区块能够在验证时被省略。
例如在由事务区块组成的链中生成第二中间区块。第二中间区块建立为，其近似正常地引用先前的区块。也就是说，第二中间区块作为区块在区块链之内生成，在其中其扩展或继续现存的区块链。
附加地，第二中间区块至少引用第一中间区块。因此，第二中间区块包括至少两个引用。在此，例如涉及区块链的两个不同状态的校验和。一方面通过先前的区块的成链以通常方式继续区块链。特别地，先前的区块是常规的事务区块。
经由直接前置的区块，第二中间区块包括区块链的直到第二中间区块自身的校验和，此外，第二中间区块还包括区块链的用于生成的第一中间区块的状态的校验和。例如，状态是在生成或验证了第一中间区块之后的区块链的状态。
因此，借助于引用第一中间区块的第二中间区块实现回到区块链的先前的状态的引用。
能够以有利的方式在第二中间区块的基础上继续区块链。即使当在第一中间区块与第二中间区块之间生成的事务区块自身不再存在时，在区块链中存放的事务的完整性能够借助于第二中间区块和第一中间区块实现。
以有利的方式，在所提出的方法中能够利用事务区块的可用性在区块链网络中为所有节点提供当前的事务，当前的事务被提供用于并且应嵌入区块链网络中。因此特别地，用于建立具有能调整的数量的事务区块的区块链不涉及当前的事务区块的可用性。
中间区块能够类似于事务区块的已知的生成方法例如以挖掘通过区块链网络确认。例如，中间区块借助基于工作量证明或权益证明或权威证明的机制被生成。
特别地，在生成中间区块之后的另外的区块时不必以特别的方式注意中间区块对先前的中间区块的回溯引用。特别地，也以常规方式实现中间区块的验证和链接。
因此，另外的节点、例如分布在区块链网络的云端中的节点能够正常处理具有一个或多个中间区块的区块链，并且例如仅注意对相应的中间区块的先前的事务区块的引用。
区块链的完整性在引用第一中间区块的基础上在第二中间区块中能够在第一与第二中间区块之间没有生成的区块的条件下实现。
根据一个设计方案，第一中间区块是起源区块。第一中间区块在该设计方案中具有特别的作用并且自身是起源区块。随后，第二中间区块作为前置区块的附加引用起源区块。因此，在第一中间区块是起源区块的变体方案中，区块的验证能够从第二中间区块起在引用起源区块的基础上进行。在起源区块与第二区块之间的区块中存储的事务对于区块的完整性的回溯来说从第二中间区块起就不再需要。
根据一个设计方案，设置起源区块，并且还生成第一中间区块，其中，第一中间区块引用在其之前的区块以及至少起源区块。第一中间区块以有利的方式能够随着链的特性或生成的区块、特别是生成的事务区块的频率与起源区块无关地用作为用于第二中间区块的校验和或散列值形成的引用和数据记录。
根据一个设计方案，在第一中间区块与第二中间区块之间生成至少一个事务区块。第二中间区块有利地根据规定生成，其引用区块链应用的实际情况或者区块链的特性并且在确定数量的事务区块之后想要相应地实现中间区块。在此，规定能够设置各种机制以便实现该目的，在中间区块之间设置越多的事务区块，则在基于中间区块和其对先前的中间区块的引用检查区块链时就能够忽略越多的区块。
根据一个设计方案，为了缩短区块链，至少减少在第二中间区块与第一中间区块之间的事务区块的数量。特别地，消除所有在第二中间区块与第一中间区块之间生成的事务区块。
消除位于第一中间区块与第二中间区块之间的一个或多个事务区块，从而减少了节点上区块链的大小以及需要的存储容量。
实现缩短的节点能够是参与区块链网络的任意节点。有利地，在参与的节点中的至少一个上应当存储包含所有的事务区块的整个区块链，以便能够在需要时回溯在缩短的区块链上不再存在的事务区块。
缩短的区块链一如既往地能检查完整性和可靠性，检查方式为使用第二中间区块对第一中间区块的引用。以该方式能够检查从起源区块直到第二中间区块的区块的完整性，因为链不会由于对第一中间区块的引用以及由于第一中间区块与第二中间区块之间缺失的事务区块而中断。以有利的方式，能够追溯在第一中间区块之前在缩短的区块链中仍可用的事务的真实性、以及在第二中间区块之后的事务的真实性，尤其通过实施关于包括中间区块的所有区块的校验和形成的方式实现。因为第二中间区块也具有第一中间区块的校验和，所以也能够通过消除的事务区块的空隙借助于校验和实现区块的连续的追溯。因此，未消除的事务区块的事务也继续防篡改地存放在缩短的区块链中。
因为能够信任第二中间区块以及所有另外的区块，由此确保了中间区块也像在常规的区块链网络中那样通过区块链的共识机制被确认。
特别地，缩短的区块链对于在具有受限的存储容量的装置上设置的节点来说是有利的。例如，在此在工业环境中涉及所谓的边缘装置，其用作为到云端的接口并且同时能够在本地在工业设备中被制备或处理用于设备相关的数据。
特别地，消除两个中间区块之间的所有事务区块。当能够像常规的区块链的情况中那样回溯所有存在并且相应所有的校验和时，两个中间区块之间的事务能被无缝隙地检查。因此，区块链的缩短能够在需要的存储空间方面有利地优化，优化方式为使缩短的区块链在第二中间区块与第一中间区块之间不包含事务。在特别的情况，例如在由于实现中间区块的生成所根据的政策或者由于生成的事务区块的消失在两个中间区块之间不生成事务区块的情况下，能够类似地进行缩短。中间区块在该情况下例如包含关于先前的中间区块的双重的、由于引用直接的前置区块和由于引用先前的中间区块引起的校验和。区块链的缩短在该特殊情况下不实现存储空间减少。
根据一个设计方案，由参与分布式数据库系统的装置、特别是云端中的装置或边缘装置或IoT装置存储已缩短的区块链。以该方式，具有受限的存储容量的装置能够灵活地存储缩短的区块链，其要求较少的存储空间。例如，装置受限存储未缩短的区块链并且随后通过删除任意的中间区块之间的事务区块将其缩短。
根据一个设计方案，为了扩展区块链，从存储的未缩短的区块链查询并且插入第一中间区块与第二中间区块之间的事务区块。因此，能够以有利的方式再次将缩短的区块链扩展到未缩短的区块链。该扩展能够实施用于选定的中间区块之间的事务区块或者所有去掉的事务区块、即所有在其间之前缩短的中间区块之间的事务区块。
根据一个设计方案，待引用的区块的引用包括：将待引用的区块的校验和或待引用的区块的一部分的校验和存放或存储在引用的区块中。特别地，校验和是散列值或者加密的散列值。
根据一个设计方案，中间区块各自不包含事务。中间区块类似于事务区块以已知的生成方法、例如挖掘通过区块链网络确认。在该设计方案中仅生成的中间区块的内容不包含有效数据。随后特别地，在缩短的区块链的情况下在缩短的区块链中剩余较少的事务数据。作为中间区块根据另一个变体方案标记自身包含事务的区块。因此，中间区块能够占据双重功能并且一方面是区块链之内的事务区块并且同时通过附加地引用先前的中间区块占据中间区块的功能。中间区块的事务也是防篡改式的，因为跟随中间区块的事务区块也引用中间区块自身并且因此使得在那里存放的事务入链。然而在中间区块中存储的事务在缩短区块链时不被消除。
消除所有存在的中间区块之间的、例如起源区块与第一中间区块之间的以及第一中间区块与第二中间区块之间的以及第二中间区块与另外的中间区块等之间的事务区块导致：在缩短的区块链中仅存在最后生成的中间区块之后的事务。这在最后生成的中间区块之前入链的事务数据的历史的不再有利的应用中是特别有利的。在这种场景中能够释放特别多的存储空间或者区块链需要特别少的存储空间，并且尽管如此较新的过往的所有事务数据是可用的。对于执行历史可用的时间段能有利地经由用于生成中间区块的规定或在有关要删除的事务区块的预设的可替换方案中被控制。
根据一个设计方案，生成另外的中间区块，其中，相应的另外的中间区块引用相应先前的区块以及相应先前的中间区块。该方法能够扩展到任意多的中间区块，其中依次的中间区块分别类似于第一和第二中间区块地设计。因此，第三中间区块能在第二之后，第四中间区块能在第三之后等。
根据一个改进方案，基于规则地实现或者手动地实现第二中间区块的生成或相应的另外的中间区块的生成，尤其在能预设的时间点、或者以距先前的区块的能预设的时间间隔、或者以距先前的中间区块的能预设的时间间隔、或者在生成的能预设的数量的事务区块之后、或者借助基于上下文触发的条件实现。以有利的方式能够实现的是，生成的中间区块的频率和规律经由用于生成中间区块的调节确定。根据应用情况，中间区块能被生成，以能够从确定的时间区域中灵活地消除事务区块。
例如能够特别细粒度地从能选的时间间隔中消除生成的区块，例如当事务的历史在该时间区间具有较小的兴趣时。对于根据本发明仅对之后在自动化设备之内的装置上的最新的行为数据感兴趣的应用情况来说，例如能够以更大的间隔建立中间区块。通过从这种区域消除事务区块能够通过用于删除两个中间区块之间的行为一次节省大的存储空间量。
在另外的应用情况中能够以更小的间距生成中间区块，例如当根据本发明仅对历史分析来说对生成的事务区块的确定的部分感兴趣并且能够从历史中删除其它的部分时。
以有利的方式仅当生成确定数量的事务区块时生成中间区块。这导致仅当删除直到先前的中间区块的事务区块超过作为阈值的确定的存储空间储蓄时生成中间区块。因此例如避免的是，删除两个中间区块之间的事务区块仅很小地影响整体的区块链的大小和长度。
以有利的方式，在基于上下文的条件中进行中间区块根据背景、例如自动化项目的背景的生成。例如，申请系统控制中间区块的建立。以有利的方式能够因此例如在装载开始和完成之后建立中间区块。因此，能够选择删除中间区块之间的事务区块或同样将这些区块保留在用于确定的装载或确定的申请的区块链中。
此外，当在自动化系统中、例如在机床中更换刀具之后或在生产机器中匹配调节器作为对环境影响的反应之后应用新的参数设置时，例如能够建立中间区块。
根据一个设计方案，另外的中间区块中的至少一个引用先前的中间区块中的至少两个，例如通过使多个先前的中间区块的散列值包含在相应的时间点的区块链的状态实现。因此，能够实现从双重引用的中间区块出发将区块链缩短到不同的长度。也就是说，例如能够从区块链中删除双重引用的中间节点和旧的引用的中间节点之间或双重引用的中间节点和较新的引用地中间节点之间的链的部段。
在一个改进方案中，中间区块例如能够引用所有先前的中间区块。这虽然一方面由于中间区块中的引用的扩大而提高了复杂程度，然而以该方式能够在进程中从区块链中删除非常多数量的区块、即事务区块和先前的中间区块并且因此使区块链有效地缩短。
根据一个设计方案，相应的中间区块引用相应先前的中间区块，并且选定的中间区块附加地引用另外的先前的中间区块。以该方式能够实现折衷，从而一方面使得引用的数量不随着新生成的中间区块的扩大而升高，并且尽管如此使得选定的中间区块引用两个或更多先前的中间区块。
根据一个设计方案，在能预设的时间点，或者以距先前的或预先已选定的中间区块的能预设的时间间隔，或者在生成的能预设的数量的事务区块或中间区块之后，或者借助基于上下文触发的条件，或者手动地，将中间区块生成为选定的中间区块。触发生成具有双重或更多倍引用的选定的中间区块的生成机制能够类似于建立中间区块那样被选择。
此外，本发明涉及一种参与分布式数据库系统的装置、特别是云端中的装置或者边缘装置或IoT装置的存储介质，存储介质具有区块链，区块链具有区块，区块包括能调整的数量的事务区块和多个中间区块，
-其中，区块链是分布式数据库系统的组成部分；
-其中，相应的区块引用相应的先前的区块；
-区块具有第一中间区块和至少一个第二中间区块；
-其中，第二中间区块引用在其之前的区块以及至少第一中间区块。
根据一个设计方案，存储介质实施在边缘装置或IoT装置上并且已存储有根据上述方法缩短的区块链。
以有利的方式，在区块链网络中生成、分布、确认、非中心地管理或存储具有上述中间区块的区块链。因此，区块链的网络的节点能够以任意的方式决定，其是否存储包括生成的事务区块和中间区块的完整的区块链，或者其是否根据上述方法缩短区块链并且存储缩短的区块链。特别地，提供受限的存储容量的网络的节点、例如自动化设备内的边缘装置或IoT装置能够以有利的方式存储缩短的区块链。
根据一个设计方案，存储介质实施在边缘装置或IoT装置上并且已存储有根据上述方法扩展的区块链。有利地，在区块链网络中设置至少一个节点，其可靠地存储整个区块链。在连接云端的自动化设备中其能够是设备运行商的区块链节点或者云服务的区块链节点，对于其来说设备运行商确定规则以及哪个存储包含所有的事务区块的整个区块链。由此，随后例如仅存储缩短的区块链的自动化设备的装置能够查询在缩短的区块链中未包含的事务区块，并且其再次接入到区块链中。特别地，在该进程中检查：通过追溯区块的校验和，是否所有的请求和提供的事务区块完整并且未篡改地存在。以该方式，具有存储的缩短的区块链的装置在连入来自完整的区块链的区块之后再次包含扩展的区块链。在此，所有或者仅一部分消除的区块能被查询，从而扩展区块链，然而消除的区块总是与完整的区块链相比减少地设置在边缘装置或IoT装置上。
此外，本发明涉及边缘装置，其具有根据存储介质的上述设计方案之一的存储介质。
此外，本发明涉及计算机程序产品，其具有计算机程序，当计算机程序为了实施而安装在程序控制的设备上时，计算机程序产品具有用于执行根据上述设计方案之一的方法的构件。
附图说明
接下来根据实施例借助于附图详细阐述本发明。附图示出：
图1示出根据第一实施例的两个区块链的示意图；
图2示出根据本发明的第二实施例的两个区块链的示意图；
图3示出根据本发明的第三实施例的两个区块链的示意图；
图4示出根据本发明的第四实施例的两个区块链的示意图；
图5示出云环境内的区块链网络节点和自动化设备中的区块链网络节点的示意图。
具体实施方式
根据本发明的第一实施例，区块链生成为，除了常规的事务区块以外以均匀的间距生成中间区块。在此，区块链基于起源区块G。事务区块在起源区块G的基础上建立并且链入到区块链中。在图1中示例性地示出了这种事务区块T。为了简单起见为仅一个用于解释的事务区块设有标号。在到起源区块G的能预设并且能灵活选择的时间上的间距之后建立第一中间区块A1。其自身不包含事务，然而类似地实现区块生成，其作为广播被发送给区块链网络，通过在区块链中应用的共识机制确认并且链入到区块链中。在此，其如常规那样直接引用先前的事务区块以及附加地引用起源区块G。
如果第一中间区块A1成功地通过在应用区块链的分布式数据库系统中参与的节点确认，特别是通过所谓的挖掘，因此第一中间区块A1像常规的区块那样使区块链延伸。
以到第一中间区块A1的确定的时间上的间隔生成另外的中间区块。以该次序也生成第(n-1)个中间区块An-1。再次以对于此的时间上的间隔生成第n个中间区块An。因此生成的区块链10根据本发明的第一实施例在区块链网络之内、例如在个人区块链网络中分布。例如，区块链网络在公司集会之内设置，其为了生产产品而在各种运行级别上合作。在此，完整的区块链10例如存储在参与的公司的每个节点中。
同样地，位于自动化网络之内的各个公司的节点是区块链网络的组成部分。其与区块链网络NW连接。例如，区块链网络的节点中的一个设置在IoT装置上。在该IoT装置上限制了能提供的存储空间。例如，IoT装置进行设备之内的控制任务并且同时与办公或IT网络连接。特别地，IoT装置能访问互联网。IoT装置访问区块链，以便例如为当前的自动化工程或为当前的装载防篡改地提供事务。这些事务例如能够由参数记录或配置参数组成。
同样地，事务数据能够包括订货的预订数据。例如，对于IoT装置来说感兴趣的是包含在第(n-1)个中间区块An-1之后建立的区块链的区域。
以有利的方式，IoT装置能够存储缩短的区块链11。对此将在时间上在(n-1)个中间区块之前建立的事务区块从区块链中去除。在此，中间区块保持包含在区块链中。因此，链由起源区块G、第一中间区块A1、可能的另外的中间区块第(n-1)个中间区块An-1和在其之后的事务区块。这样缩短的区块链11和在其中包含的当前的事务区块能够从起源区块G出发进行验证，这通过能够回溯关于各个区块的校验和形成的方式实现。由于在中间区块中包含相应的先前的中间区块的校验和，能像其在缩短的区块链11中所包含的那样验证区块上的链。
对于缩短的区块链11来说所需要的存储空间减少了所有消除的事务区块的大小。不仅(n-1)个中间区块An-1的建立、还有选出其作为用于删除先前的事务区块的中间区块能够匹配自动化项目地进行。如果中间区块的生成取决于距先前的中间区块的能选的时间上的间距，那么能够在缩短区块链时相应地选出中间区块，其在区块链的感兴趣的部段之前生成。
图2示出了本发明的第二实施例，其中区块链20与在图1的范畴中描述的区块10类似地建立。与第一实施例不同，对于区块链20的缩短来说通过消除中间区块An之前的事务区块从对中间区块的消除中将区块链的部段取出。在第(b-1)个中间区块Ab-1和第b个中间区块Ab之间的事务区块根据本发明的第二实施例不被消除。因此，建立缩短的区块链21，其消除在中间区块An之前的较旧的事务区块直到第(b-1)个中间区块Ab-1和第b个中间区块Ab之间的事务区块。
因此，将区块链20有效地减小到缩短的区块链21，并且在此，节省了通过消除的事务区块释放的存储空间。然而合适地提取时间范围，从而使得该时间范围中的事务区块也在缩短的区块链21中是可用的。因此，例如在缩短的区块链21中在区块变化中保留所谓的从方法技术中已知并且代表用于当前生产批次的黄金批次作为能调用的事务数据，以便能够也在缩短的区块链中实施批次数据的相应的比较。附加地例如保留最新的事务数据作为历史，其在中间区块An之后生成。
根据本发明的第三实施例，区块变化30建立的方式为，例如第n个中间区块An除了直接前置的事务区块和最后生成的第(n-1)个中间区块An-1之外附加地例如引用第一中间区块A1。在一个变体方案中，第n个中间区块An还引用另外的中间区块(未示出)。在将区块链30缩短为缩短的区块链31时能够因此在选定的时间范围之间、例如第一中间区块A1和第n个中间区块An之间除了该时间段中的事务区块之外还消除在该时间段生成的中间区块、特别是第n-1个中间区块An-1。
尽管如此，区块链的完整的可验证性在缩短的区块链31中通过第n个中间区块An到第一中间区块A1的引用保障。有利地提出，不是所有的中间区块都引用多个先前的中间区块，以便避免引用的扩张以及相关的复杂度。然而，以更大的时间上的间距设置这种中间区块，其特别地包含附加的中间区块作为校验和。
图4示出了另外可行的可替换方案，即建立具有中间区块的区块链40。在此，生成的中间区块中的多个或尤其全部也都引用起源区块G。随后，缩短的区块链41能够生成的方式为，删除第(n-1)个中间区块An-1之前的事务数据。因此，区块链自动减少到最小可能的长度。该设计方案能够对这种应用情况感兴趣，在其中事务数据在开始阶段与区块链不相关，例如因为涉及测试数据或测试配置数据，在另外的方法中不应当回溯其，例如因为其导致差或不优化的设备条件。
在实施例1至4中描述的中间区块的引用的可行性方案和相应的用于缩短区块链的可行性方案也能够组合地应用。例如能够在区块链的各种时间上的部段应用用于生成中间区块的各种机制。同样地，用于在区块链之内建立中间区块的触发机制能够变化。例如能够在自动化设备启动时新建立的区块链开始时设置固定的时间上的间距，同时与之相反在另外的过程曲线中基于上下文地触发中间区块。
根据图5表明，如何在自动化设备的应用场景中采用缩短的区块链11、21、31。图5示出了由区块链节点151、152、101、201、301组成的区块链网络NW。出于简明原因仅示出五个在区块链网络NW中参与的节点。特别地在图5上半部分示出的云150中有多个节点参与。云150中的节点151、152经由区块链网络NW与自动化设备101、201、301之内的节点连接。
自动化设备的节点在图5的下半部分示出。在此例如能够涉及工业设备，在其中节点101、201、301能够空间上相近地在一起并且在自动化设备的各种装置100、200、300上设置。同样地，节点能够布置在多个在空间上隔开的设备中，其例如属于一个公司。此外，图5所示的节点能够设置在不同公司的网络中。
应当根据图5表明的是，对于云150中的节点通常提供足够的存储空间。在自动化设备内的装置100、200、300上的节点中现存的存储器与之相反通常是限制因素。
例如，在第一自动化设备中设置边缘装置100，其作为调节自动化装置的控制系统的自动化网络和云150中的通信网络之间的网关。在此，边缘装置100收集自动化系统的数据，其对于服务来说能够在云150中使用。例如以该方式收集监视数据，其应当提供给云150中的大数据分析。例如，边缘装置100在发送到云端中之前预先处理收集的数据。在此例如使记录的数据匿名或者收集确定的时间部段的数据或者根据时间部段分类提供。
在另一个自动化设备中设置边缘装置200，其附加地负责与云服务的加密的交流。
在另一个自动化设备中设置IoT装置300，其例如控制包装过程并且同时具有经由互联网到物流供应商的通信连接。
在此，边缘装置100、边缘装置200和IoT装置300是一起的，即现存的存储空间是受限的。因此，装置感兴趣的是节省存储空间。在装置上附加地根据本发明的第五实施例执行区块链应用。在此，涉及操作行为和质量识别的数据分别经由区块链存储。这些数据应当可论证地未篡改地存在于区块链中。
同时，上述装置、也就是边缘装置100、边缘装置200和IoT装置300在产品的生产和加工中近乎自动化地应用。也就是说，检测的数据的通常较早较新的历史在本地是相关的。因此，来自该短时间归档的数据应当有利地能够在相应的装置上提供。然而同时，相应的装置上的区块链也要求尽可能少的存储空间。该要求如下地实现，即相应的装置100、200、300上的相应的节点101、201、301分别存储缩短的区块链11、21、31。可以考虑上述区块链作为缩短的区块链11、21、3。
存在多种可行性方案，如相应的节点101、201、301到缩短的区块链那样。例如，只要存在足够的存储器，就能够正常地保留区块链而不必缩短其。只要存储空间的确定的部分由区块链占据，就触发机制以缩短区块链。在该方法中相应的自动化装置上的相应节点只要具有可能多数量的事务区块以及进行的事务、例如记录质量数据，现存的存储空间不够用。从该时间点起例如定期删除区块链的一部分或者例如一次性删除区块链的更大的部段，直到对于存储空间占用来说再次超过阈值为止。
在另外的变体方案中，自动化装置的节点101定期从网络中查询区块链的状态，例如通过其与云端中的节点152通信并且在此同时删除不相关的事务区块的方式。以该方式几乎立即在边缘装置100上存储缩短的区块链。
以有利的方式防止的是，区块链在实现区块链缩短的节点上持续增长并且因此造成存储器的过载。
特别地在自身不包含事务而是仅包含对最后的区块以及进程中间区块的引用的中间区块中，中间区块的空间量恒定为小的。彼此成链的中间区块的增长对于具有有限的资源的装置来说不再表示风险。
有利地，区块的删除在本地区块链节点上实现。因此特别地，能够在现存的资源方面灵活地在不同的时间范围从本地存储的区块链中消除具有特殊限制的任意多的位于区块链网络中的装置。能够在缩短的区块链中也涉及剥离的区块链和具有由剥离的节点缩短的区块链的节点。
本发明能够实现能够在通过中间区块确定的所选的时间段合适地删除并且同时确定地保留在区块链中存储的相关有效数据。
缩短的区块链或剥离的节点能够从完整的区块链或完整的节点再次要求删除的区块并且接入到为删除选定的时间区块之间的相应区域中。当区块的删除的范围中的数据对于以后的分析是重要的、例如因为来自一个批次的产品的客户想要得到供应链的信息时，这是特别有利的。此外，删除的范围中的数据也能够针对控制设备的配置被要求作为引用数据。
同时也在缩短的区块链上确保当前的事务是本地可用的。由此出发、即中间区块对于消除来说能灵活地选择并且因此不必选出更新的中间区块，在最后生成的中间区块之后的时间范围从数据的删除中排除。
因此，当前的事务利用其区块的可用性在区块链网络中是立刻随处可用的，即最新的产品数的查询同样能够像历史数据那样经由云实现。
因此，区块链网络内的历史信息必须仅存在于区块链节点中，信息在其中也是相关的，例如长时间归档在服务器上或在云端中。同时，例如运行减少或剥离的区块链节点的IoT装置的开始明显更快地实现，因为删除的区块链范围不必被加载。
Claims (21)
1.一种由计算机执行的用于建立区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)的方法，所述区块链具有区块，所述区块包括能调整的数量的事务区块(T)和多个中间区块(A1、A(b-1)、Ab、A(n-1)、An)，
-其中，所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)是分布式数据库系统(NW)的组成部分；
-其中，在所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)之内生成区块，并且相应的区块引用相应的先前的区块，引用表示借助于生成校验和经由接合或成链的区块来接合另外的区块，
-其中，设置第一中间区块；
-其中，生成至少一个第二中间区块，
-其中，所述第二中间区块引用在所述第二中间区块之前的区块以及至少所述第一中间区块，
-其中，所述第一中间区块是前置中间区块，在所述第一中间区块与所述第二中间区块之间生成至少一个事务区块。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一中间区块是起源区块(G)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，设置起源区块(G)，并且还生成所述第一中间区块，其中，所述第一中间区块引用在所述第一中间区块之前的区块以及至少所述起源区块(G)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，为了缩短所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)，至少减少在所述第二中间区块与所述第一中间区块之间的所述事务区块的数量。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了缩短所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)，消除在所述第二中间区块与所述第一中间区块之间生成的所有所述事务区块。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，由参与分布式数据库系统(NW)的装置(100、200、300)存储已缩短的区块链，所述装置是云端中的装置或边缘装置或物联网装置。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，为了扩展所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)，从存储的未缩短的区块链查询并插入所述第一中间区块与所述第二中间区块之间的事务区块。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，待引用的区块的引用包括：将所述待引用的区块的校验和或所述待引用的区块的一部分的校验和存放或存储在进行引用的区块中。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一中间区块和所述第二中间区块各自不包含事务。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，生成另外的中间区块，其中，相应的另外的中间区块引用相应先前的区块以及相应先前的中间区块。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，基于规则地实现或者手动地实现所述第二中间区块的生成或相应的另外的中间区块的生成。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，在能预设的时间点，或者以距先前的区块的能预设的时间间隔，或者以距先前的中间区块的能预设的时间间隔，或者在生成的能预设的数量的事务区块之后，或者借助基于上下文触发的条件，实现所述第二中间区块的生成或相应的另外的中间区块的生成。
13.根据权利要求10所述的方法，其中，另外的中间区块中的至少一个引用先前的中间区块中的至少两个。
14.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，相应的中间区块引用相应先前的中间区块，并且其中，选定的中间区块附加地引用另外的先前的中间区块。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，在能预设的时间点，或者以距先前的或预先已选定的中间区块的能预设的时间间隔，或者在生成的能预设的数量的事务区块或中间区块之后，或者借助基于上下文触发的条件，或者手动地，将中间区块生成为选定的中间区块。
16.一种参与分布式数据库系统(NW)的装置(100、200、300)的存储介质，所述存储介质具有区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)，所述区块链具有区块，所述区块包括数量能调整的事务区块和多个中间区块，
-其中，所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)是分布式数据库系统(NW)的组成部分；
-其中，相应的区块引用相应的先前的区块，引用表示借助于生成校验和经由接合或成链的区块来接合另外的区块，
-区块具有第一中间区块和至少一个第二中间区块，
-其中，所述第二中间区块引用在所述第二中间区块之前的区块以及至少所述第一中间区块，
-其中，所述第一中间区块是前置中间区块，在所述第一中间区块与所述第二中间区块之间设有至少一个事务区块。
17.根据权利要求16所述的存储介质，其中，所述装置是云端中的装置或边缘装置或物联网装置。
18.根据权利要求17所述的存储介质，其中，为了缩短所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)，至少减少在所述第二中间区块与所述第一中间区块之间的所述事务区块的数量，其中，所述存储介质实施在边缘装置或物联网装置上并且已存储有缩短的区块链。
19.根据权利要求17所述的存储介质，其中，为了扩展所述区块链(10、11、20、21、30、31、40、41)，从存储的未缩短的区块链查询并插入所述第一中间区块与所述第二中间区块之间的事务区块，其中，所述存储介质实施在边缘装置或物联网装置上并且已存储有扩展的区块链。
20.一种边缘装置，具有根据权利要求16至19中任一项所述的存储介质。
21.一种具有计算机程序的计算机可读存储介质，所述计算机程序具有构件，当在由程序控制的设备上执行所述计算机程序时，所述构件用于实施根据权利要求1至15中任一项所述的方法。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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