CN114697343B - 一种抗网络破坏的区块链系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种抗网络破坏的区块链系统及方法，构建一组区块链节点，包括中微子通讯模块和区块链节点数据库，区块链节点数据库，用于维护区块链节点信息，包括活跃表、待发送表和已发送表，活跃表用于记录当前活跃的区块链节点的节点信息，节点信息包括区块链节点位置空间信息和节点身份ID，区块链节点的活跃程度是根据当前区块链节点接收到自身已有的区块与发送该区块的时间差确定，待发送表用于记录需要发送区块信息的接收方区块链节点信息，通过活跃表进行创建，区块链节点根据中微子通讯模块的最小调整方位角，从待发送表中选取接收方区块链节点信息，进行区块链数据包的发送，已发送表用于记录发送过区块信息的区块链节点。

Description

一种抗网络破坏的区块链系统及方法

技术领域

本发明涉及计算机区块链技术领域，尤其是涉及一种抗网络破坏的区块链系统及方法。

背景技术

传统区块链底层基于网络通讯，基于P2P网络传输，P2P的概念是指节点之间是相互独立的，节点代表的独立实体有自己的独立的权益，每个点地位相同。从逻辑角度看网络上点到点直接通信，即一个节点可以直接和其他任何节点通信，而不必经过中间环节。例如传统广播电台是一个中心站发射信号，而每个收音机接收信号，P2P的模式则是每个节点都是发射站和接收台，同时发送和接收信号，并且发送和接收距离在系统范围内，可以无限远。所发送和接收的内容是按照统一的协议确定的，并且按照一致的规则写入自身节点的区块链。这样就能保证所有节点已经写入的内容一致。但实际上网络是基于网状结构的，存在有骨干网，接入路由器等关键节点，当网络出现问题时，尤其是骨干网断网时，会导致区块链裂解，区块链便会失效，出现不一致的问题，进而区块链被破坏。

发明内容

为解决现有技术的不足，实现抗网络破坏的同时，提供P2P多点传播的效率，提高通讯建立速度，降低能耗目的，本发明采用如下的技术方案：

一种抗网络破坏的区块链系统，包括一组区块链节点，区块链节点包括中微子通讯模块和区块链节点数据库，区块链节点之间通过中微子通讯传输区块链数据包；

中微子传输就高度指向型，基本上无法阻挡的穿透力，无法被其他干扰破坏；

所述中微子通讯模块，采用中微子通讯，通过立体的360度全方位旋转机构，使得中微子通讯模块可以根据指令向任意方向发送中微子数据；采用中微子通讯方式，作为底层通讯方式，利用中微子高强度抗干扰破坏性能达到抗破坏的能力；

区块链数据包，包括区块、区块链节点信息和哈希值，区块链节点信息包括区块链节点位置空间信息；

进一步地，区块链节点数据库，用于维护区块链节点信息，包括基础表、活跃表、待发送表和已发送表，基础表用于保存所有的区块链节点的节点信息，活跃表用于记录当前活跃的区块链节点的节点信息，区块链节点的活跃程度是根据当前区块链节点是否接收到自身已有的区块确定，待发送表用于记录需要发送区块信息的接收方区块链节点信息，通过活跃表进行创建，由于中微子未定向传播，无法高效的进行P2P多点传播信息，因此本系统中的区块链节点根据中微子通讯模块的最小调整方位角，从待发送表中选取接收方区块链节点信息，进行区块链数据包的发送，已发送表用于记录发送过区块信息的区块链节点。

进一步地，区块链节点位置空间信息，通过XYZ轴构建三维立体的位置空间坐标系，位置空间坐标系中的点表示区块链节点的位置，依据空间坐标系中区块链节点的位置，来确定本区块链节点和其他区块链节点之间的相对角度，以依据相对角度和本区块链节点中微子通讯模块的当前发射角度确定最小调整角度。

进一步地，区块链节点的活跃程度是根据当前区块链节点接收到自身已有的区块与发送该区块的时间差确定。

一种抗网络破坏的区块链方法，包括如下步骤：

步骤S101，发送方区块链节点获取初始活跃表；

步骤S102，发送方区块链节点发送新区块时，从发送方的活跃表中创建待发送表，并在待发送表增加上次发送新区块以后新加入基础表中的新增加节点，遍历活跃表，选取接收方区块链节点，中微子通讯模块从待发送表中选取最近的区块链节点，发送包含新区块的区块链数据包，将已发送的区块链节点信息移送至已发送列表中，直至待发送表清空，最近的区块链节点是使中微子通讯模块调整发射角度最小的区块链节点；

步骤S103，接收方区块链节点接收区块链数据包并进行解析，确认区块链数据包有效后，将区块链数据包中解析得到的区块与接收方区块链节点已有的区块进行比较，当接收到的区块是已知区块时，则根据发送方的位置空间信息，更新活跃表；中断原来的发送任务，根据收到的新区块，更新需要发送的新区块和待发送表，并返回步骤S102开始新的发送。

进一步地，步骤S101中还包括获取初始基础表，用于保存所有的区块链节点的节点信息；步骤S103中，当接收到的区块是已知区块时，则根据发送方的位置空间信息，更新基础表和活跃表；当接收到的区块是新区块时，则根据发送方的位置空间信息，更新基础表。

进一步地，步骤S102中，基于所述待发送表中的所有待发送区块链节点的组合，计算中微子通讯模块的最小总移动角度，根据最小总移动角度对应组合中区块链节点的顺序进行逐个发送。从而从整体上把握角度方位调整的能耗，另一方面，相较于每次选择最优的发射方位角，提高了待发送表中整体的发送效率，使得发送包更早的被接收，发送方节点也将更早的被列为活跃节点，从而使节点的活跃表更精准。

进一步地，当发送活跃表节点数量超过数量阈值时，定期用已发送表更新活跃表，用已发送表和活跃表进行比较，删除活跃表中不在已发送表中的节点。通过增加一个活跃表清除机制，控制表大小。

进一步地，区块链节点信息还包括节点身份ID，便于理解和管理。

本发明的优势和有益效果在于：

本发明通过采用中微子通讯，进行P2P方式传输，跳过中间传输阶段，利用中微子高强度抗干扰破坏性能达到抗破坏的能力；采用中微子通讯时，增加中微子本地位置空间信息，使得通讯建立速度极大的加快，区块链节点通过收到的信息，来确认已经收到消息的其他节点的活跃程度，更新自己的节点库，使得区块链系统可以高效的传播实现P2P传播，也使得区块链系统得到更加严格保护。

附图说明

图1是本发明的系统结构示意图。

图2是本发明的方法流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，一种抗网络破坏的区块链系统，包括一组区块链节点，区块链节点包括中微子通讯模块和区块链节点数据库，区块链节点之间通过中微子通讯传输区块链数据包；

中微子通讯模块，采用中微子通讯，通过立体的360度全方位旋转机构，使得中微子通讯模块可以向任意方向发送中微子数据；采用中微子通讯方式，作为底层通讯方式，利用中微子高强度抗干扰破坏性能达到抗破坏的能力；

区块链数据包，包括区块、区块链节点信息和哈希值，区块链节点信息包括区块链节点位置信息（空间坐标XYZ轴）、节点身份ID；区块链节点位置信息是通过XYZ轴构建一个三维立体的位置空间坐标系，位置空间坐标系中的某个点表示区块链节点的位置，根据该点相对于三个坐标轴作垂线段，确定坐标，不同节点有不同的XYZ值，依据空间坐标系中区块链节点的位置，计算其他区块链节点与本区块链节点的中微子通讯模块的相对角度，以依据相对角度和本区块链节点中微子通讯模块的当前发射角度确定最小调整方位角，在区块链中，每个块都有前一个块的哈希值，前一个块被称为当前块的父块，当更改当前块中的任何数据时，块的哈希值将被更改，这将影响前一个块，因为它有前一个块的地址，即如果需要更改当前块中的数据，还需要更改父块，哈希值保留了记录和查看的数据的真实性，以及区块链作为一个整体的完整性。

区块链节点数据库，包括基础表、活跃表、待发送表和已发送表，用于维护区块链节点信息，基础表用于保存所有的区块链节点的节点信息，活跃表用于记录当前反应较快的区块链节点信息，待发送表用于记录需要发送区块信息的接收方区块链节点信息，已发送表用于记录发送过区块信息的区块链节点。一个区块链节点发送一个或几个新的区块链数据包后，接收到其他区块链节点发送的新进的区块链数据包，发现该包中包括自身新发送的区块，说明发送该包的区块链节点比较活跃，反映快慢，即本区块链节点发出包和收到包含该发出包区块的其他包之间的时间差。

由于中微子未定向传播，无法高效的进行P2P多点传播信息，因此设计如图2所示的一种抗网络破坏的区块链方法，区块链节点的每次发送都传播自身的空间位置，每次接收都检查哪些区块链节点接收到自身的区块链数据包，更新自身的区块链节点数据库中，待发送的节点列表，已发送节点列表。从而高效的传播实现P2P传播，进而保证区块链的安全，包括如下步骤：

步骤S101，初始（第一次）发送时，基础表和活跃表为其他方式取得，例如：系统默认或者从网站下载，根据更新的自身区块链节点数据库中的活跃表，随机选取一个区块链节点，调整中微子通讯模块的发射角度，向选取的区块链节点发送区块链数据包。为了使中微子通讯模块转动的角度最小，最佳方法是历遍待活跃表所有节点坐标，找出使转动角度最小的区块链节点发送。

步骤S102，需要发送新区块时，发送方区块链节点创建新的区块，或者本区块链节点收到新的区块时，从当前活跃表中创建待发送表，并在待发送表增加上次发送新区块以后新加入基础表中的新增加节点，遍历活跃表，选取接收方区块链节点，中微子通讯模块从待发送表中选取最近的区块链节点，发送包含新区块的区块链数据包，选取最近的区块链节点是根据当前中微子通讯模块发送角度方位，从待发送表中选择一个中微子通讯装置移动方位（角运动量）最少的区块链节点，发送后将已发送的区块链节点信息移送至已发送列表中。不断发送直到待发送表清空，发送完毕。

例如：区块链节点1向区块链节点2发送区块链数据包，当前角度为（0,0,0），需要知道区块链节点1自身的的位置空间坐标（X1,Y1,Z1）和区块链节点2的位置空间坐标（X2,Y2,Z2），调整中微子通讯模块，使其发送方向指向区块链节点2，即发射角度为（（X2-X1),(Y2-Y1),(Z2-Z1））所确定的立体的三维方向。当发送完区块链节点2后，再向区块链节点3发送。区块链节点1和区块链节点3的发射角度是（（X3-X1),(Y3-Y1),(Z3-Z1）），则发射角度需要调整调整幅度为：（（X2-X1),(Y2-Y1),(Z2-Z1））-（（X3-X1),(Y3-Y1),(Z3-Z1））。为了降低调整幅度，可以算出所有节点需要调整的幅度，选择调整幅度最小的区块链先发送。

另一个实施例中，基于所述待发送表中的所有待发送区块链节点的组合，计算中微子通讯模块的最小总移动角度，根据最小总移动角度对应组合中区块链节点的顺序进行逐个发送。从而从整体上把握角度方位调整的能耗，另一方面，相较于每次选择最优的发射方位角，提高了待发送表中整体的发送效率，使得发送包更早的被接收，发送方节点也将更早的被列为活跃节点，从而使节点的活跃表更精准。

步骤S103，接收方区块链节点接收区块链数据包并进行解析，确认区块链数据包有效后，将解析得到的区块，与接收方区块链节点已有的区块进行比较，如果是已知区块，则根据发送方的三维位置信息，更新基础表和活跃表；如果是新区块，则根据发送方的三维位置信息，更新基础表和活跃表，中断原来的发送任务，根据收到的新区块，更新需要发送的新区块，形成新的要发送的区块、新的待发送表，并返回步骤S102开始新的发送。即所有发送方的区块链节点发送只发送自身的节点信息、区块和哈希值，接收方区块链节点收到后，根据区块内容进行判断是否收到，当收到接收方区块链已经有的区块时，则说明发送方区块链节点仍在积极工作，便将其列入活跃表。新收区块和已有区块的比较，是将接收到的区块链数据包进行解析，剔除其中的发送方区块链节点身份信息后，便是普通区块的部分比较区块内容。

另一个实施例中，当发送活跃表节点数量超过数量阈值时，定期用已发送表更新活跃表，用已发送表和活跃表进行比较，删除活跃表中不在已发送表中的节点。通过增加一个活跃表清除机制，控制表大小。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种抗网络破坏的区块链系统，包括一组区块链节点，其特征在于，所述区块链节点包括中微子通讯模块，区块链节点之间通过中微子通讯传输区块链数据包；

所述中微子通讯模块，采用中微子通讯，通过全方位旋转机构，使得中微子通讯模块向任意方向发送中微子数据；

区块链数据包，包括区块、区块链节点信息和哈希值，区块链节点信息包括区块链节点位置空间信息；

所述区块链节点还包括区块链节点数据库，所述区块链节点数据库，用于维护区块链节点信息，包括基础表、活跃表、待发送表和已发送表，基础表用于保存所有的区块链节点的节点信息，活跃表用于记录当前活跃的区块链节点的节点信息，区块链节点的活跃程度是根据当前区块链节点是否接收到自身已有的区块确定，待发送表用于记录需要发送区块信息的接收方区块链节点信息，通过活跃表进行创建，区块链节点根据中微子通讯模块的最小调整方位角，从待发送表中选取接收方区块链节点信息，进行区块链数据包的发送，已发送表用于记录发送过区块信息的区块链节点。

2.根据权利要求1所述的一种抗网络破坏的区块链系统，其特征在于，所述区块链节点位置空间信息，通过XYZ轴构建三维立体的位置空间坐标系，位置空间坐标系中的点表示区块链节点的位置，依据空间坐标系中区块链节点的位置，来确定本区块链节点和其他区块链节点之间的相对角度，以依据相对角度和本区块链节点中微子通讯模块的当前发射角度确定最小调整角度。

3.根据权利要求1所述的一种抗网络破坏的区块链系统，其特征在于，区块链节点的活跃程度是根据当前区块链节点接收到自身已有的区块与发送该区块的时间差确定。

4.根据权利要求1所述的一种抗网络破坏的区块链系统，其特征在于，所述区块链节点信息还包括节点身份ID。

5.一种抗网络破坏的区块链方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S101，发送方区块链节点获取初始活跃表；

步骤S102，发送方区块链节点发送新区块时，从发送方的活跃表中创建待发送表，并在待发送表增加上次发送新区块以后新加入基础表中的新增加节点，遍历活跃表，选取接收方区块链节点，中微子通讯模块从待发送表中选取最近的区块链节点，发送包含新区块的区块链数据包，将已发送的区块链节点信息移送至已发送表中，直至待发送表清空，最近的区块链节点是使中微子通讯模块调整发射角度最小的区块链节点；

步骤S103，接收方区块链节点接收区块链数据包，将区块链数据包中的区块与接收方区块链节点已有的区块进行比较，当接收到的区块是已知区块时，则根据发送方的位置空间信息，更新活跃表；根据收到的新区块，更新需要发送的新区块和待发送表，并返回步骤S102开始新的发送。

6.根据权利要求5所述的一种抗网络破坏的区块链方法，其特征在于，所述步骤S101中还包括获取初始基础表，用于保存所有的区块链节点的节点信息；步骤S103中，当接收到的区块是已知区块时，则根据发送方的位置空间信息，更新基础表和活跃表；当接收到的区块是新区块时，则根据发送方的位置空间信息，更新基础表和活跃表。

7.根据权利要求5所述的一种抗网络破坏的区块链方法，其特征在于，所述步骤S102中，基于所述待发送表中的所有待发送区块链节点的组合，计算中微子通讯模块的最小总移动角度，根据最小总移动角度对应组合中区块链节点的顺序进行逐个发送。

8.根据权利要求5所述的一种抗网络破坏的区块链方法，其特征在于，当发送活跃表节点数量超过数量阈值时，定期用已发送表更新活跃表，用已发送表和活跃表进行比较，删除活跃表中不在已发送表中的节点。