CN114567670A - 一种区块链网络数据传输方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种区块链网络数据传输方法，包括：约定十六进制数H长度L，获得十六进制数H的取值范围和均值h；设定十六进制数H的分布概率为期望值等于均值H标准差等于1的正泰分布；将十六进制数H按照分布概率降序排列，分布概率相同时以数值降序排列，获得十六进制数H的序号k；区块链节点发送区块时，将区块内的哈希值截断为若干个十六进制数H，使用若干个序号k替代区块内的哈希值；接收的区块的区块链节点将区块备份，将序号k替换回十六进制数H，验证区块后向其他区块链节点转发区块的备份。本发明的实质性效果是：缩短了区块在传输时需要传输的比特长度，提高区块链网络传输数据的效率。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种区块链网络数据传输方法。
背景技术
区块链是一个共享账本，具有可追溯、不可篡改、透明和共同维护的特征。区块链网络中，节点与节点之间的平等的关系，通过共识算法实现账本的统一。在维护区块链区块统一的过程中，需要进行大量的数据交换。因而区块链网络需要承载大量的点对点的数据传输。由于区块链能够提供天然的信任基础，近年来得到快速的发展和应用。区块链上数据业务的增多，不仅导致了区块链网络的拥堵，影响区块链用户的使用时效，同时也导致区块链上的记账手续费上涨，增加了使用成本。因而需要研究提高区块链网络数据传输效率的方法。
如中国专利CN109559122A，公开日2019年4月2日，一种区块链数据传输方法及区块链数据传输系统，该方法包括：对交易数据进行至少两次哈希运算，获得第一摘要信息；利用至少两个私钥对第一摘要信息进行多次加密，获得交易数据的数字签名信息；将交易数据、交易数据的数字签名信息以及至少两个私钥对应的至少两个公钥发送给区块链网络节点。其技术方案通过至少两次哈希算法，提高了哈希内部操作复杂度和哈希输出长度，使得任意输入改变都可以产生不同的输出，提高了抵御攻击的能力。但其技术方案不能节点区块链网络数据传输效率低的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：区块链网络数据传输效率低的技术问题。提出了一种区块链网络数据传输方法，能够有效提高区块链网络的数据传输效率。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：一种区块链网络数据传输方法，包括：约定十六进制数H长度L，获得十六进制数H的取值范围和均值h；设定十六进制数H的分布概率为期望值等于均值h方等于σ^2的正泰分布；将十六进制数H按照分布概率降序排列，分布概率相同时以数值降序排列，获得十六进制数H的序号k；区块链节点发送区块时，将区块内的哈希值截断为若干个十六进制数H，使用若干个序号k替代区块内的哈希值；接收的区块的区块链节点将区块备份，将序号k替换回十六进制数H，验证区块后向其他区块链节点转发区块的备份。
作为优选，获得序号k的方法为：当H≥h时，k=2*|H-h|+1，当H<h时，k=2*|H-h|。
作为优选，将区间(0,η)划分为若干个概率区间，η为正泰分布的最高概率值，将概率区间降序排序；为每个区间生成组别霍夫曼编码；将分布概率落入同一概率区间的序号纳入一组；为同组的序号按次序升序分配次序号；将组别霍夫曼编码和次序号拼接作为序号k的编码，将编码公开；使用若干个序号k的编码替代区块内的哈希值。
作为优选，区块链网络维护活跃账户表，所述活跃账户表记录账户、活跃度和账户编码；预设考察周期内账户进行一次交易，则活跃度增加1；考察周期结束后，按照活跃度将账户降序排列，去除活跃度低于预设值的账户；将排列的前若干个账户编制霍夫曼编码，作为账户编码写入活跃账户表；区块链节点发送区块时，若区块内的账户存在于活跃账户表中，则将区块内的账户替换为对应的账户编码；收到区块的区块链节点将区块备份，将区块内的账户编码换回账户后验证存储区块；将区块的备份发送给其他区块链节点。
作为优选，两个考察周期之间设置缓冲期，在缓冲期内不对区块内的账户作替换操作。
作为优选，约定若干个一元多项式，约定单个数据交换长度L和自变量x长度，约定一元多项式的排序y；区块链节点将区块转换为二进制流数据，将二进制流数据补位后截取为若干个长度L的二进制数D；选择若干个一元多项式并生成自变量x和偏移值△的取值，使自变量x代入选择的若干个一元多项式并与偏移值△求总和后，等于二进制数D；将若干个自变量x、排序y及偏移值△发送给接收数据的节点；接收数据的节点根据收到的数据长度、自变量x和偏移值△长度，截取出自变量x、每个排序y以及偏移值△的值，进而计算获得二进制数D；全部二进制数D传输完成后，发送数据的节点将补位数量发送给接收数据的节点，接收数据的节点去除补位后，获得交换的数据。
作为优选，区块链节点一次发送m个二进制数D，发送m个二进制数D的方法包括：约定偏移值△的长度，使用固定长度的偏移值△和与自变量x等长的拼接0生成每个二进制数D的二进制流；将若干个二进制数D的二进制流拼接，首尾添加报文头和报文尾后，发送给接收数据的节点；接收数据的节点收到二进制流后，获得第一个二进制数D的最后一个排序y后，将得出下一个自变量x的值为0，丢弃该0值后向后读取预设长度的二进制位，即获得偏移值△的值；而后开始读取第二个二进制数D，直到读取全部二进制流；将获得的二进制数D拼接，即获得交换的数据。
本发明的实质性效果是：通过替换区块中的内容，缩短了区块在传输时需要传输的比特长度，能够直接的提高区块链网络传输数据的效率；通过哈希值接近随机的特点为哈希值关联分布概率，与霍夫曼编码结合实现进一步缩短区块传输比特长度的效果；能够通过计算直接获得十六进制数H的序号k，简化了需要节点存储的内容；通过活跃账户表对账户地址进行霍夫曼编码，能够进一步的缩短区块内对应账户地址部分的长度，缩小区块大小，提高区块链网络传输效率。
附图说明
图1为实施例一数据传输方法示意图。
图2为实施例一制定序号编码方法示意图。
图3为实施例二账户编码生成方法示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步具体说明。
实施例一：
一种区块链网络数据传输方法，请参阅附图1，包括：步骤A01）约定十六进制数H长度L，获得十六进制数H的取值范围和均值h；步骤A02）设定十六进制数H的分布概率为期望值等于均值h方差等于σ^2的正泰分布；步骤A03）将十六进制数H按照分布概率降序排列，分布概率相同时以数值降序排列，获得十六进制数H的序号k；步骤A04）区块链节点发送区块时，将区块内的哈希值截断为若干个十六进制数H，使用若干个序号k替代区块内的哈希值；步骤A05）接收的区块的区块链节点将区块备份，将序号k替换回十六进制数H，验证区块后向其他区块链节点转发区块的备份。在步骤A04）中，本实施例进行以下判断，判断若干个序号k占用长度是否超过长度L，若超过长度L则直接发送十六进制数H。获得序号k的方法为：当H≥h时，k=2*|H-h|+1，当H<h时，k=2*|H-h|。本实施例不需要存储替代值与原值之间的对应关系。通过简单的直接计算即可获得，便于进行部署实施，节省存储空间。值得注意的是，本实施例认为二进制数D符合以d为数学期望值，方差为σ^2的正态分布，并非是要求十六进制数H真实符合正态分布，而是利用正态分布的概率计算式，确定十六进制数H的排序序号。当标准差σ足够大时，正态分布在一定区间内，基本接近均匀分布。从而能够利用正态分布概率计算式，确定十六进制数H的排序。
本实施例中，约定十六进制数H长度L=4，即十六进制数H的取值范围为0x0000~0xFFFF，均值h为0x7FFF。以分布概率降序排列，分布概率相同时以数值降序排列，则前5个排序为：0x7FFF、0x8000、0x7FFE、0x8001和0x7FFD。其中0x7FFF的分布概率最高，0x8000和0x7FFE的分布概率次之。因而序号1代表0x7FFF，序号2代表0x8000，序号3代表0x7FFE。
本实施例对于序号k使用编码表示，请参阅附图2，获得序号k的编码的方法包括：步骤B01）将区间(0,η)划分为若干个概率区间，η为正泰分布的最高概率值，将概率区间降序排序；步骤B02）为每个区间生成组别霍夫曼编码；步骤B03）将分布概率落入同一概率区间的序号纳入一组；步骤B04）为同组的序号按次序升序分配次序号；步骤B05）将组别霍夫曼编码和次序号拼接作为序号k的编码，将编码公开；步骤B06）使用若干个序号k的编码替代区块内的哈希值。本实施例将区间(0,η)划分为8概率区间，为每个区间生成组别霍夫曼编码为：0,10,110,1110,11110,111110,1111110,1111111，其中落入第一个区间的十六进制数H共有8个，分别为：0x7FFF、0x8000、0x7FFE、0x8001、0x7FFD、0x8002、0x7FFC和0x8003。对应的次序号为：000,001,010,011,100,101,110和111。则0x7FFF使用0000替换，0x8000使用0001替换，0x7FFE使用0010替换，0x8001使用0011替换，0x7FFD使用0100替换。类似的，0x8002使用0101替换，0x7FFC使用0110替换，0x8003使用0111替换。接收区块的节点收到区块后，获得对应HASH值的二进制流，尝试寻找组别霍夫曼编码，获得组别霍夫曼编码为0。进而获知对应组别内共有8个十六进制数H，使用3位比特表示，因而向后读取3位，从而获得对应的次序号，即可获得对应的十六进制数D。4位十六进制数H共有65536个，假设最后一组内的十六进制数D的数量为9361个，需要使用14个比特位表示则最后一组内的十六进制数需要使用21个比特位表示。然而最后一组内的数字会在执行步骤A04）中，通过判断若干个序号k占用长度是否超过长度L，若超过长度L则直接发送十六进制数H。本实施例的实质性效果是：通过替换区块中的内容，缩短了区块在传输时需要传输的比特长度，能够直接的提高区块链网络传输数据的效率；通过哈希值接近随机的特点为哈希值关联分布概率，与霍夫曼编码结合实现进一步缩短区块传输比特长度的效果；能够通过计算直接获得十六进制数H的序号k，简化了需要节点存储的内容。
实施例二：
为进一步压缩区块的比特长度，本实施例在实施例一的基础上对用户的账户地址进行了压缩。请参阅附图3，包括：步骤C01）区块链网络维护活跃账户表，活跃账户表记录账户、活跃度和账户编码；步骤C02）预设考察周期内账户进行一次交易，则活跃度增加1；步骤C03）考察周期结束后，按照活跃度将账户降序排列，去除活跃度低于预设值的账户；步骤C04）将排列的前若干个账户编制霍夫曼编码，作为账户编码写入活跃账户表；步骤C05）区块链节点发送区块时，若区块内的账户存在于活跃账户表中，则将区块内的账户替换为对应的账户编码；步骤C06）收到区块的区块链节点将区块备份，将区块内的账户编码换回账户后验证存储区块；步骤C07）将区块的备份发送给其他区块链节点。两个考察周期之间设置缓冲期，在缓冲期内不对区块内的账户作替换操作。
表1 本实施例的活跃账户表
| 账户 | 活跃度 | 账户编码 |
| 0xBEA59C06980DFB2 | 1024141 | 0 |
| 0x942E6286DF39FAE | 1001365 | 10 |
| 0xBD3230D9E2A3A4 | 965210 | 110 |
| 0x73751305E208B9 | 860120 | 1110 |
| 0x7827B26ACEAC7A | 6240256 | 1111 |
请参阅表1，若收到区块的节点，在对应账户的位值获得数值1110，则表明对应的账户地址为0x73751305E208B9，将区块内的1110替换回0x73751305E208B9。相对于实施例一，本实施例通过活跃账户表对账户地址进行霍夫曼编码，能够进一步的缩短区块内对应账户地址部分的长度，缩小区块大小，提高区块链网络传输效率。
以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
Claims (5)
1.一种区块链网络数据传输方法，其特征在于，包括：
约定十六进制数H长度L，获得十六进制数H的取值范围和均值h；
设定十六进制数H的分布概率为期望值等于均值h方差等于σ^2的正泰分布；
将十六进制数H按照分布概率降序排列，分布概率相同时以数值降序排列，获得十六进制数H的序号k；
区块链节点发送区块时，将区块内的哈希值截断为若干个十六进制数H，使用若干个序号k替代区块内的哈希值；
接收的区块的区块链节点将区块备份，将序号k替换回十六进制数H，验证区块后向其他区块链节点转发区块的备份。
2.根据权利要求1所述的一种区块链网络数据传输方法，其特征在于，
获得序号k的方法为：当H≥h时，k=2*|H-h|+1，当H<h时，k=2*|H-h|。
3.根据权利要求1或2所述的一种区块链网络数据传输方法，其特征在于，
将区间(0,η)划分为若干个概率区间，η为正泰分布的最高概率值，将概率区间降序排序；
为每个区间生成组别霍夫曼编码；
将分布概率落入同一概率区间的序号纳入一组；
为同组的序号按次序升序分配次序号；
将组别霍夫曼编码和次序号拼接作为序号k的编码，将编码公开；
使用若干个序号k的编码替代区块内的哈希值。
4.根据权利要求3所述的一种区块链网络数据传输方法，其特征在于，
区块链网络维护活跃账户表，所述活跃账户表记录账户、活跃度和账户编码；
预设考察周期内账户进行一次交易，则活跃度增加1；
考察周期结束后，按照活跃度将账户降序排列，去除活跃度低于预设值的账户；
将排列的前若干个账户编制霍夫曼编码，作为账户编码写入活跃账户表；
区块链节点发送区块时，若区块内的账户存在于活跃账户表中，则将区块内的账户替换为对应的账户编码；
收到区块的区块链节点将区块备份，将区块内的账户编码换回账户后验证存储区块；
将区块的备份发送给其他区块链节点。
5.根据权利要求4所述的一种区块链网络数据传输方法，其特征在于，
两个考察周期之间设置缓冲期，在缓冲期内不对区块内的账户作替换操作。
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