CN114625802A - 基于能源区块链的高并发交易优化方法和系统 - Google Patents
基于能源区块链的高并发交易优化方法和系统 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及区块链技术领域，尤其是涉及基于能源区块链的高并发交易优化方法和系统，该系统包括用户端、一个主节点、多个从节点，多个从节点中包括正常节点、故障节点和/或作恶节点，主节点和从节点均有相应的权重；用户端用于向主节点发送用户请求；主节点用于响应于用户请求，广播第一消息，第一消息至少包括用户请求；每个从节点用于响应于第一消息，广播第二消息，还用于响应于其他从节点广播的第二消息，根据广播第二消息的其他从节点的权重判断是否执行第一消息中用户请求，第二消息至少包括摘要、视图和序号；当从节点执行所述第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至所述用户端，本申请能够兼顾数据的完整和高速率交易。
Description
技术领域
本申请涉及区块链技术领域，尤其是涉及基于能源区块链的高并发交易优化方法和系统。
背景技术
综合能源服务的数据具有时间片明显，数据量大的特点，特别是能源用量数据，经常在某一个整时间点出现数据大量汇总上报的情况，现有的区块链系统一般的TPS仅能达到数千级别，对于在某一时刻大量的数据出现肯定会导致数据的大量排队，而基于能源区块链，目前还没有一种算法能够兼顾数据的完整和高速率交易。
发明内容
为了能够兼顾数据的完整和高速率交易，本申请提出了基于能源区块链的高并发交易优化方法和系统。
在本申请的第一方面，提出了一种基于能源区块链的高并发交易优化系统，包括用户端、一个主节点、多个从节点，多个从节点中包括正常节点、故障节点和/或作恶节点，所述主节点和所述从节点均有相应的权重；所述用户端用于向所述主节点发送用户请求；所述主节点用于响应于所述用户请求，广播第一消息，所述第一消息至少包括所述用户请求；每个从节点用于响应于所述第一消息，广播第二消息，还用于响应于其他从节点广播的所述第二消息，根据广播所述第二消息的其他从节点的权重判断是否执行所述第一消息中用户请求，所述第二消息至少包括摘要、视图和序号；当所述从节点执行所述第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至所述用户端。
通过采用上述技术方案，用户端向主节点发送用户请求后，主节点进行广播，在从节点进行共识确认的这个环节中，不在依赖于参与协议的节点数量，而是通过参与协议的节点的权重数来判断是否执行用户请求，这种方式可以适应于节点数量较多的区块链系统，因为公有链的网络环境较差，经常会存在节点掉线和网络不稳定的情况，而且小投票节点参与度和在线率都较低，但含有代币多，权重较高的节点参与积极性高，所以只要判断参与的节点的权重数是否达到预设值即可完成共识确认，执行用户端发送的用户请求，从而推动整个链的稳定出块。
优选地，每个从节点具体用于，
响应于所述第一消息，广播第二消息；
当接收到其他从节点广播所述第二消息后，对所述第二消息进行有效性检查，判断是否相同；
计算接收到的相同的所述第二消息对应的从节点的权重之和；
当所述权重之和大于等于二倍的作恶节点权重加一时，执行所述第一消息中的用户请求并将执行成功的消息发送给用户端。
优选地，每个从节点还用于对自身广播的所述第二消息以及其他从节点广播的所述第二消息均进行有效性检查。
优选地，每个从节点在广播第二消息之前还用于，广播第三消息；当点接收到自身及其他从节点广播的所述第三消息后，对所述第三消息进行有效性检查，判断是否相同，当接收到相同的所述第三消息所对应的从节点的权重之和大于等于二倍的作恶节点权重加一时，广播第二消息。
优选地，所述用户端具体还用于，在收到发送执行成功的消息的所有节点的权重大于等于作恶节点权重加一时，向所述主节点发送新的用户请求。
优选地，所述主节点和所述从节点的总权重之和大于三倍的作恶节点的权重加一。
在本申请的第二方面，提出了基于能源区块链的高并发交易优化方法，该方法包括，响应于主节点广播的第一消息，广播第二消息，所述第一消息至少包括用户请求；响应于其他从节点广播的所述第二消息，根据广播所述第二消息的其他从节点的权重判断是否执行所述第一消息中用户请求，所述第二消息至少包括摘要、视图和序号；在所述第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至用户端。
优选地，所示响应于其他从节点广播的所述第二消息，根据广播所述第二消息的其他从节点的权重判断是否执行所述第一消息中用户请求包括，
当接收到其他从节点广播所述第二消息后，对所述第二消息进行有效性检查，判断是否相同；
计算接收到的相同的所述第二消息对应的从节点的权重之和；
根据所述权重之和是否大于等于二倍的作恶节点权重加一来判断是否执行所述第一消息中的用户请求。
在本申请的第三方面，提出了一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第二方面中任一项所述的方法。
在本申请的第四方面，提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如第二方面中任一项所述的方法。
附图说明
结合附图并参考以下详细说明，本申请各实施例的上述和其他特征、优点及方面将变得更加明显。在附图中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元素，其中：
图1为本申请实施例中基于能源区块链的高并发交易优化系统中各节点之间的交互示意图。
图2为本申请实施例中基于能源区块链的高并发交易优化方法的流程图。
图3示出了本申请实施例的一种电子设备的结构图。
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。
另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A 和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
综合能源服务的数据具有时间片明显，数据量大的特点，特别是能源用量数据，经常在某一个整时间点出现数据大量汇总上报的情况，现有的区块链系统一般的TPS仅能达到数千级别，对于在某一时刻大量的数据出现肯定会导致数据的大量排队现象。
又由于区块链是分布式网络，所以必须经过数据打包、数据分发、共识确认等步骤之后，数据才会真正的入链，特别是共识确认环节，需达到安全共识的标准后才能认为数据是可靠的，又因为区块链的分布式特性，导致网络延迟高，数据传输不及时，因此想要快速的形成交易模型又能够兼顾数据的完整，必须得有更高效的共识算法。为解决上述问题，本申请提出了一种基于能源区块链的高并发交易优化方法和系统。
图1所示为本申请实施例中基于能源区块链的高并发交易优化系统中各节点之间的交互示意图，下面结合图1对本申请的基于能源区块链的高并发交易系统做详细介绍。
本申请中，基于能源区块链的高并发交易优化系统包括用户端、一个主节点、多个从节点，多个从节点中包括正常节点、故障节点和/或作恶节点，主节点和从节点均有相应的权重，需要说明的是，本申请中的主节点和从节点两种角色之间是可以相互转换的，转换方式参考PBET算法中节点之间角色的转换方式；每个节点都有自己的代币，使用代币进行质押(POS)投票，可以确定自身的权重。在一些申请实施例中，主节点和从节点的总权重要大于三倍的作恶节点的权重加一，系统中故障节点和作恶节点的权重数量不得超过所有节点的三分之一，容错率相对于PBFT算法来说是比较高的。
参照图1，用户端用于向主节点发送用户请求；主节点用于响应于用户请求，广播第一消息，第一消息至少包括用户请求；每个从节点用于响应于第一消息，广播第二消息，还用于响应于其他从节点广播的第二消息，根据广播第二消息的其他从节点的权重判断是否执行第一消息中用户请求，第二消息至少包括摘要、视图和序号；当从节点执行所述第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至所述用户端。
首先用户端发送用户请求给主节点，主节点在接收到用户请求后就进入了共识阶段，主节点首先会将用户请求进行处理构造消息结构体形成第一消息，然后将第一消息进行广播，这里的第一消息至少要包括用户请求，在一些实施例中，第一消息与PBFT算法中主节点构造的pre-prepare消息构造体的结构相同，除了包括用户请求外，还包括当前消息所处的协议阶段的标识、当前视图编号的标识、主节点广播消息的唯一递增序号以及用户请求的摘要。
从节点在接收到主节点广播的第一消息后，首先会对第一消息进行检查，在一种可实现的方式中，检查内容包括，检查第一消息中的摘要是否和自身对用户请求生成的摘要一致，检查第一消息中的视图是否和当前视图一致，检查序号是否在水线之间，检查之前是否接收过相同的序号和视图，但是不同摘要的消息，这里的检查过程与PBFT中副本pre-prepare过程的检查相同，检查通过后会将第一消息存储在本节点，然后生成第二消息并广播第二消息，这里的第二消息至少包括摘要、视图和序号，即用户请求的摘要、当前视图编号的标识和广播消息的递增序号。每个从节点在接收到其他从节点广播的第二消息后，根据广播第二消息的其他从节点的权重判断是否执行第一消息中用户请求，具体的，每个从节点在接收到其他从节点广播第二消息后，对第二消息进行有效性检查，判断接收第二消息是否一致，在一些申请实施例中，每个从节点会对自身广播的所述第二消息以及其他从节点广播的所述第二消息均进行有效性检查，判断是否一致。然后计算接收到的相同的第二消息对应的从节点的权重之和；当权重之和大于等于二倍的作恶节点权重加一时，执行已存储的第一消息中的用户请求，并将执行成功的消息发送给用户端。
本申请实施例中，共识阶段的计算效率依赖于参与节点的权重数量来判断是否执行用户请求，这种方式可以适应于节点数量较多的区块链系统，因为公有链的网络环境较差，经常会存在节点掉线和网络不稳定的情况，而且小投票节点参与度和在线率都较低，但含有代币多，权重较高的节点参与积极性高，所以只要判断参与的节点的权重数是否达到预设的二倍的作恶节点权重加一这个值，即可完成共识确认，执行用户端发送的用户请求，快速打成协议，从而推动整个链的稳定出块。
在一些申请实施例中，每个从节点在广播第二消息之前还用于，广播第三消息；当接收到自身及其他从节点广播的第三消息后，对第三消息进行有效性检查，判断是否相同，当接收到相同的第三消息所对应的从节点的权重之和大于等于二倍的作恶节点权重加一时，广播第二消息。在一些实施例中，第三消息至少包括摘要、视图和序号，这里的第三消息的生成和广播以及对其进行的有效性检查与PBFT算法中prepare阶段中副本对接收到的prepare 消息进行广播和检查一致。
在一些申请实施例中，用户端具体还用于，在收到发送执行成功的消息的所有节点的权重大于等于作恶节点权重加一时，向所述主节点发送新的用户请求。
以上是关于系统实施例的介绍，以下通过方法实施例，对本申请所述方案进行进一步说明。
图2所示为本申请实施例中基于能源区块链的高并发交易优化方法的流程图，如图2所示，该方法包括，
步骤S201，响应于主节点广播的第一消息，广播第二消息，第一消息至少包括用户请求。
步骤S202，响应于其他从节点广播的第二消息，根据广播第二消息的其他从节点的权重判断是否执行第一消息中用户请求，第二消息至少包括摘要、视图和序号。
步骤S203，在第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至用户端。
在一些申请实施例中，响应于其他从节点广播的第二消息，根据广播第二消息的其他从节点的权重判断是否执行第一消息中用户请求包括，当接收到其他从节点广播第二消息后，对第二消息进行有效性检查，判断是否相同；计算接收到的相同的第二消息对应的从节点的权重之和；根据权重之和是否大于等于二倍的作恶节点权重加一来判断是否执行所述第一消息中的用户请求。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，所述描述的装置的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本申请并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本申请，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于可选实施例，所涉及的动作和模块并不一定是本申请所必须的。
本申请实施例中提供了一种电子设备，如图3所示，图3所示的电子设备300包括：处理器301和存储器303。其中，处理器301和存储器303相连，如通过总线302相连。可选地，电子设备300还可以包括收发器304。需要说明的是，实际应用中收发器304不限于一个，该电子设备300的结构并不构成对本申请实施例的限定。
处理器301可以是CPU(Central Processing Unit，中央处理器)，通用处理器，DSP(Digital Signal Processor，数据信号处理器)，ASIC (Application SpecificIntegrated Circuit，专用集成电路)，FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)或者其他可编程逻辑器件、晶体管逻辑器件、硬件部件或者其任意组合。其可以实现或执行结合本申请公开内容所描述的各种示例性的逻辑方框，模块和电路。处理器301也可以是实现计算功能的组合，例如包含一个或多个微处理器组合，DSP和微处理器的组合等。
总线302可包括一通路，在上述组件之间传送信息。总线302可以是PCI(Peripheral Component Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA (ExtendedIndustry Standard Architecture，扩展工业标准结构)总线等。总线302可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图3中仅用一条粗线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。
存储器303可以是ROM(Read Only Memory，只读存储器)或可存储静态信息和指令的其他类型的静态存储设备，RAM(Random Access Memory，随机存取存储器)或者可存储信息和指令的其他类型的动态存储设备，也可以是 EEPROM(Electrically ErasableProgrammable Read Only Memory，电可擦可编程只读存储器)、CD-ROM(Compact DiscRead Only Memory，只读光盘) 或其他光盘存储、光碟存储(包括压缩光碟、激光碟、光碟、数字通用光碟、蓝光光碟等)、磁盘存储介质或者其他磁存储设备、或者能够用于携带或存储具有指令或数据结构形式的期望的程序代码并能够由计算机存取的任何其他介质，但不限于此。
存储器303用于存储执行本申请方案的应用程序代码，并由处理器301 来控制执行。处理器301用于执行存储器303中存储的应用程序代码，以实现前述方法实施例所示的内容。
其中，电子设备包括但不限于：移动电话、笔记本电脑、数字广播接收器、PDA(个人数字助理)、PAD(平板电脑)、PMP(便携式多媒体播放器)、车载终端(例如车载导航终端)等等的移动终端以及诸如数字TV、台式计算机等等的固定终端。图3示出的电子设备仅仅是一个示例，不应对本申请实施例的功能和使用范围带来任何限制。
本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，当其在计算机上运行时，使得计算机可以执行前述方法实施例中相应内容。
应该理解的是，虽然附图的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，其可以以其他的顺序执行。而且，附图的流程图中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，其执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其他步骤或者其他步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
以上所述仅是本申请的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
Claims (10)
1.基于能源区块链的高并发交易优化系统，其特征在于，包括，
用户端、一个主节点、多个从节点，多个从节点中包括正常节点、故障节点和/或作恶节点，所述主节点和所述从节点均有相应的权重；
所述用户端用于向所述主节点发送用户请求；
所述主节点用于响应于所述用户请求，广播第一消息，所述第一消息至少包括所述用户请求；
每个从节点用于响应于所述第一消息，广播第二消息，还用于响应于其他从节点广播的所述第二消息，根据广播所述第二消息的其他从节点的权重判断是否执行所述第一消息中用户请求，所述第二消息至少包括摘要、视图和序号；
当所述从节点执行所述第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至所述用户端。
2.根据权利要求1所述的基于能源区块链的高并发交易优化系统，其特征在于，每个从节点具体用于，
响应于所述第一消息，广播第二消息；
当接收到其他从节点广播所述第二消息后，对所述第二消息进行有效性检查，判断是否相同；
计算接收到的相同的所述第二消息对应的从节点的权重之和；
当所述权重之和大于等于二倍的作恶节点权重加一时，执行所述第一消息中的用户请求并将执行成功的消息发送给用户端。
3.根据权利要求2所述的基于能源区块链的高并发交易优化系统，其特征在于，每个从节点还用于，
对自身广播的所述第二消息以及其他从节点广播的所述第二消息均进行有效性检查。
4.根据权利要求2或3所述的基于能源区块链的高并发交易优化系统，其特征在于，每个从节点在广播第二消息之前还用于，
广播第三消息；
当点接收到自身及其他从节点广播的所述第三消息后，对所述第三消息进行有效性检查，判断是否相同，当接收到相同的所述第三消息所对应的从节点的权重之和大于等于二倍的作恶节点权重加一时，广播第二消息。
5.根据权利要求1所述的基于能源区块链的高并发交易优化系统，其特征在于，所述用户端具体还用于，
在收到发送执行成功的消息的所有节点的权重大于等于作恶节点权重加一时，向所述主节点发送新的用户请求。
6.根据权利要求1所述的基于能源区块链的高并发交易优化系统，其特征在于，所述主节点和所述从节点的总权重之和大于三倍的作恶节点的权重加一。
7.基于能源区块链的高并发交易优化方法，其特征在于，包括，
响应于主节点广播的第一消息，广播第二消息，所述第一消息至少包括用户请求；
响应于其他从节点广播的所述第二消息，根据广播所述第二消息的其他从节点的权重判断是否执行所述第一消息中用户请求，所述第二消息至少包括摘要、视图和序号；
在所述第一消息中用户请求后，将执行成功的消息发送至用户端。
8.根据权利要求7所述的基于能源区块链的高并发交易优化方法，其特征在于，所示响应于其他从节点广播的所述第二消息，根据广播所述第二消息的其他从节点的权重判断是否执行所述第一消息中用户请求包括，
当接收到其他从节点广播所述第二消息后，对所述第二消息进行有效性检查，判断是否相同；
计算接收到的相同的所述第二消息对应的从节点的权重之和；
根据所述权重之和是否大于等于二倍的作恶节点权重加一来判断是否执行所述第一消息中的用户请求。
9.一种电子设备，包括存储器和处理器，所述存储器上存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求7~8中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现如权利要求7~8中任一项所述的方法。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20220614 |