CN114723564B - 一种区块链生成方法以及区块链结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区块链生成方法以及区块链结构，其中生成方法包括以下步骤：接收为形成当前区块而积累的交易集合，根据交易主题在所述交易集合中查找增量交易，根据所述交易主题获取所述增量交易的初始交易区块；根据所述初始交易区块生成最新增量区块，将对应的增量交易加入所述最新增量区块中；链接所述最新增量区块与所述初始交易区块，并在当前区块中存储所述增量交易的位置信息；根据所述交易集合中所有交易的摘要值获得所述当前区块的摘要值，生成区块集合并广播。通过将交易集合中的增量交易关联到初始交易区块上，可以方便后续的查找步骤，还可以根据同一交易主题下的最后一笔交易快速了解到当前交易主题的进展程度。

Description

一种区块链生成方法以及区块链结构

技术领域

本发明涉及区块链，具体涉及一种区块链中的增量交易。

背景技术

区块链技术是一种历史数据不断累加的计算及存储技术，运用区块链技术存储数据时历史数据较为完备，但随着存储的数据总量增大，在大数据量的区块链数据中搜索需要的信息一般需要遍历所有数据，查找过程效率低下，结果显示慢。

发明内容

为了解决在区块链中的查找效率低的问题，本申请提供一种便于查询的区块链生成方法和区块链结构。

一种区块链生成方法，包括如下步骤：

接收为形成当前区块而积累的交易集合，根据交易主题在所述交易集合中查找增量交易，根据所述交易主题获取所述增量交易的初始交易区块或关联增量区块；

根据所述初始交易区块或关联增量区块生成最新增量区块，将对应的增量交易加入所述最新增量区块中。其中关联增量区块对于初始交易区块来说也是最新增量区块。

链接所述最新增量区块与所述初始交易区块或所述关联增量区块，并在当前区块中存储所述增量交易的位置信息。最先生成的增量区块链接初始交易区块，之后生成的增量区块，链接前一个增量区块。通过将交易集合中的增量交易关联到初始交易区块或前一增量区块上，可以方便后续的查找步骤。

根据所述交易集合中所有交易的摘要值获得所述当前区块的摘要值，生成区块集合并广播。

进一步地，所述所有交易的摘要值包括所述增量交易的摘要值，所述增量交易的摘要值根据所述最新增量区块对应的初始交易区块或关联增量区块的摘要值计算得到。根据前一区块来计算最新增量区块的摘要值，可以避免最新增量区块数据被篡改，并使下载区块链的各个用户达成共识。

进一步地，所述交易主题根据交易时间、交易对象、交易主体、交易规则或交易费用生成，或以编号生成。不同的交易在全局有唯一的交易主题，方便区块链的建立与后续查询。

进一步地，所述交易集合包括增量交易和初始交易。

进一步地，所述接收当前区块的交易集合还包括验证所述交易集合中的所有交易的交易签名。

进一步地，将所述最新增量区块替换为单独增量集合。

一种区块链结构，用于存储交易，包括当前区块以及其他区块，所述交易包括初始交易和增量交易，所述区块包括初始交易区块以及最新增量区块，所述增量区块与所述初始交易区块或其他的增量区块链接，所述增量区块存储所述增量交易，所述初始交易区块存储所述初始交易。

进一步地，所述当前区块包括区块头与区块体，所述区块体存储所述增量交易的位置信息以及所述初始交易，所述区块头存储当前区块的摘要值。

一种区块链生成装置，其特征在于，包括：

查找模块，用于接收为形成当前区块而积累的交易集合，根据交易主题在所述交易集合中查找增量交易，根据所述交易主题获取所述增量交易的初始交易区块或关联增量区块；

生成模块，根据所述初始交易区块或关联增量区块生成最新增量区块，将对应的增量交易加入所述最新增量区块中；

链接模块，用于链接所述最新增量区块与所述初始交易区块或所述关联增量区块，并在当前区块中存储所述增量交易的位置信息；

计算模块，用于根据所述交易集合中所有交易的摘要值获得所述当前区块的摘要值，验证区块集合；

广播模块，用于在区块链中广播区块集合。

本发明的有益效果为：

本发明中将交易集合中与其他区块中的初始交易有关的增量交易进行挪动存储，建立增量交易与初始交易或其他增量交易的链接，方便用户在后续查询中查询交易主题相同的所有交易，提高了查询业务的便利性，增加了查询的效率，还可以根据同一交易主题下的最后一笔交易快速了解到当前交易主题的进展程度。

并且，本发明中将增量区块与前一增量区块建立连接，利用前一增量区块的摘要值计算最新增量区块的摘要值，可以避免最新增量区块被篡改，既可以保护数据的可靠性，也可以使得其他区块链用户下载后通过验证达成区块链共识。

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简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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是实施例1中区块链生成的结构示意图；

图2是实施例2中区块链生成的结构示意图；

图3是当前区块的组成示意图。

具体实施方式

为使得本申请的申请目的、特征、优点能够更加地明显和易懂，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、完整的描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而非全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明。

实施例1

本实施例提供一种区块链的生成方法，包括如下步骤：

步骤1，接收用于生成当前区块Bn的交易集合Bn-temp，根据每笔交易的发起用户的公钥来验证交易集合Bn-temp中的所有交易的交易签名，验证不通过的被排除出交易集合中。所有交易验证完毕后，此时的交易列表为实际待提交的Bn对应的交易列表。

其中，区块的命名按生成的时间顺序排序，区块链中拥有区块B1、B2、……Bm、……Bn，m<n ，其中Bn是当前时间即将要生成的当前区块，Bm是在Bn之前已经生成的其中一个区块，在区块Bm下还有不同的交易标号Bm-1、 Bm-2、 ……Bm-x、……Bm-y，x<y，接下来会用区块Bm和当前区块Bn来举例。

步骤2，交易集合中有一交易的交易主题为PID，根据交易主题PID在之前的区块中查找相同主题的交易，查找到交易主题为PID的交易已经在初始交易区块Bm中建立了初始交易Bm-x，则该交易为增量交易，该增量交易位于交易集合Bn-temp的第y个位置，将此增量交易暂时命名为Bn-y。如果不能在已有的区块中查找到主题为PID的交易，则表示这个交易为初始交易。

交易集合中包括增量交易和初始交易，每一交易主题下的第一笔交易被称为初始交易，相同主题的后续交易被称为增量交易；所有交易要么属于初始交易，要么属于增量交易。初始交易按照现有技术的存储方法存储在当前区块中。本发明将增量交易进行挪动，并形成互相链接的最新增量区块。

交易主题PID可根据交易时间、交易对象、交易主体、交易规则或交易费用生成，或以编号生成。交易主题由一个全局唯一的ID所表示，是由一个或多个交易所组成的交易事务。例如一个电子商务的交易事务由合同发起、合同签订、合同履行等多个环节组成，其交易主题可以为“A与B在T时刻确定的电子交易合同，编号123456789”，也可以是一个无意义但全局唯一的字符串。

步骤3，生成内容为空的最新增量区块Bm(n)，将对应的增量交易Bn-y拷贝到最新增量区块Bm(n)中，如果交易集合Bn-temp中还有其他交易是Bm中其他交易的增量交易，也一并拷贝到Bm(n)中。步骤4，将最新增量区块Bm(n)与初始交易区块Bm存储在一起或链接在一起，存储在一起的方式一般为存储在相邻存储空间，链接在一起的方式可以为链表也可以是url等可表明资源位置的方式。最新增量区块Bm(n)表示区块Bm的第n号增量区块，即该最新增量区块的内容来自于Bn。该Bm(n)区块对于后续的增量区块而言则为关联增量区块。

在本实施例中，以还没有生成增量区块的初始交易区块举例，在其他实施例中，也可以是已经生成过增量区块的初始交易区块，此时，该最新增量区块则与关联增量区块链接，或存储在关联增量区块的相邻存储空间。初始交易区块和增量区块按照时间顺序呈链状连接。

在当前区块Bn中原本增量交易Bn-y的地方存储其在最新增量区块中的位置信息Bm(n)-j，Bm(n)-j表明增量交易Bn-y存储于Bm(n)中的第j个位置。当增量交易挪动并存储完毕后会形成如图1所示的区块结构。本步骤完成后，所有的增量交易都进行了挪动后，除了形成最新增量区块，还形成了当前区块Bn的区块体。

步骤5，根据交易集合中所有交易的摘要值计算获得当前区块Bn的摘要值，生成区块集合并广播。

所有交易的摘要值包括增量交易的摘要值，增量交易的摘要值根据所述最新增量区块在初始交易区块即最新增量区块的前一区块的摘要值计算得到，计算方法具体为：

根据其当前位置信息Bm(n)-j找到Bm(n)，计算结果=Hash(HBpre||Bm(n))。其中当Bm(n)前一区块为Bm时，HBpre为Bm的摘要Hash(Bm)。当Bm(n)前一区块为Bm(k)时，HBpre=Hash(Bm(k))，此时Bm(k)是Bm(n)的关联增量区块。

本计算方式可以将最新增量区块与前一区块建立链接，且由于摘要值无法修改，最新增量区块及其两边的区块也无法被修改，能够防止数据被篡改。

初始交易的摘要值为自己本身的摘要值，增量交易的摘要值用上述方法计算出来，交易集合中的所有交易的摘要值计算完成后，根据区块体的摘要计算方式得到当前区块Bn的摘要值。形成区块Bn后生成区块合集并在区块链上进行广播。区块集合包括当前区块Bn以及多个增量区块，多个增量区块其中有一个是Bm(n)。

如图3所示，当前区块Bn包括区块头与区块体，将Bn的摘要值填入Bn的区块头，优选为，根据工作量证明得到满足条件的随机数并填入Bn的区块头，区块头中还包括时间戳、目标哈希等。

以上述方法形成的区块链当被下载到其他区块链成员中后，可以进行验证，验证通过后存储到本地。

假定本次上链之前的区块链数据均已被验证通过。在验证时，计算Bn区块体的摘要值的方法如上述的计算Bn摘要值的方法。可见，如果Bn的任何值被修改，则Bn区块验证无法通过，区块集合不会被接受；如果Bn没有被修改，而任意一个最新增量区块被修改，这将导致增量交易的摘要值发生变化，从而导致Bn区块体的摘要值发生变化，最终导致Bn区块验证无法通过，区块集合不会被接受。由此可见，一旦生成区块集合并在区块链达成共识，对其的任何改动都将不会被接受，从而反过来让大部分用户对合法的区块集合达成共识。

实施例2

本实施例提供一种区块链的生成方法，包括如下步骤：

步骤1，接收用于生成当前区块Bn的交易集合Bn-temp，根据每笔交易的发起用户的公钥来验证交易集合Bn-temp中的所有交易的交易签名，验证不通过的被排除出交易集合中。所有交易验证完毕后，此时的交易列表为实际待提交的Bn对应的交易列表。

其中，区块的命名按生成的时间顺序排序，区块链中拥有区块B1、B2、……Bm、……Bn，m<n ，其中Bn是当前时间即将要生成的当前区块，Bm是在Bn之前已经生成的其中一个区块，在区块Bm下还有不同的交易标号Bm-1、 Bm-2、 ……Bm-x、……Bm-y，x<y，接下来会用区块Bm和当前区块Bn来举例。

步骤2，交易集合中有一交易的交易主题为PID，根据交易主题PID在之前的区块中查找相同主题的交易，查找到交易主题为PID的交易已经在初始交易区块Bm中建立了初始交易Bm-x，则该交易为增量交易，该增量交易位于交易集合Bn-temp的第y个位置，将此增量交易命名为Bn-y。如果不能在已有的区块中查找到主题为PID的交易，则表示这个交易为初始交易。

交易集合中包括增量交易和初始交易，每一交易主题下的第一笔交易被称为初始交易，相同主题的后续交易被称为增量交易；所有交易要么属于初始交易，要么属于增量交易。初始交易按照现有技术的存储方法存储在当前区块中。本发明将增量交易进行挪动，并形成互相链接的增量交易。

交易主题PID可根据交易时间、交易对象、交易主体、交易规则或交易费用生成，或以编号生成。交易主题由一个全局唯一的ID所表示，是由一个或多个交易所组成的交易事务。例如一个电子商务的交易事务由合同发起、合同签订、合同履行等多个环节组成，其交易主题可以为“A与B在T时刻确定的电子交易合同，编号1010010011”，也可以是一个无意义但全局唯一的字符串。

步骤3，在初始交易区块Bm边上生成内容为空的单独增量集合Bm-x(n)，将对应的增量交易Bn-y拷贝到单独增量集合Bm-x(n)中，如果交易集合Bn-temp中还有其他交易是Bm-x的增量交易，也一并拷贝到Bm-x(n)中。单独增量集合Bm-x(n)为只属于交易Bm-x的相关单独增量集合。

步骤4，将单独增量集合Bm-x(n)与初始交易Bm-x存储在一起或链接在一起，存储在一起的方式一般为存储在相邻存储空间，链接在一起的方式可以为链表也可以是url等可表明资源位置的方式。单独增量集合Bm-x(n)表示交易Bm-x的来自第n区块的单独增量集合，即该单独增量集合的内容来自于Bn。

在当前区块Bn中原本增量交易Bn-y的地方存储其在单独增量集合中的位置信息Bm-x(n)-j，Bm-x(n)-j表明增量交易Bn-y存储于Bm-x(n)中的第j个位置。当增量交易挪动并存储完毕后会形成如图2所示的区块结构。本步骤完成后，所有的增量交易都进行了挪动，除了形成单独增量集合，还形成了当前区块Bn的区块体。

步骤5，根据交易集合中所有交易的摘要值计算获得当前区块Bn的摘要值，生成区块集合并广播。

所有交易的摘要值包括增量交易的摘要值，增量交易的摘要值根据交易集合在初始交易区块中的前一区块的摘要值计算得到，计算方法具体为：

根据其当前位置信息Bm-x(n)-j找到Bm-x(n)，计算结果=Hash(HBpre||Bm-x(n))。其中当Bm-x(n)前一交易为Bm-x时，HBpre为Bm-x的摘要Hash(Bm-x)。当Bm-x(n)前一单独增量集合为Bm-x(k)时，HBpre=Hash(Bm-x(k))。

这种计算方式可以将单独增量集合与前一交易或单独增量集合建立类似现有区块链中的连接，即由于摘要值无法修改，该单独增量集合及其两边的交易或单独增量集合也无法修改。

初始交易的摘要值为自己本身的摘要值，增量交易的摘要值用上述方法计算出来，交易集合中的所有交易的摘要值计算完成后，根据区块体的摘要计算方式得到当前区块Bn的摘要值。形成区块Bn后生成区块合集并在区块链上进行广播。区块集合包括当前区块Bn以及多个单独增量集合，多个单独增量集合其中有一个是Bm-x(n)。

如图3所示，当前区块Bn包括区块头与区块体，将Bn的摘要值填入Bn的区块头，优选为，根据工作量证明得到满足条件的随机数并填入Bn的区块头，区块头中还包括时间戳、目标哈希等。

以上述方法形成的区块链当被下载到其他区块链成员中后，可以进行验证，验证通过后存储到本地。

假定本次上链之前的区块链数据均已被验证通过。在验证时，计算Bn区块体的摘要值的方法如上述的计算Bn摘要值的方法。可见，如果Bn的任何值被修改，则Bn区块验证无法通过，区块集合不会被接受；如果Bn没有被修改，而任意一个单独增量集合被修改，这将导致增量交易的摘要值发生变化，从而导致Bn区块体的摘要值发生变化，最终导致Bn区块验证无法通过，区块集合不会被接受。由此可见，一旦生成区块集合并在区块链达成共识，对其的任何改动都将不会被接受，从而反过来让大部分用户对合法的区块集合达成共识。

实施例3

本实施例公开一种区块链结构，用于存储交易，交易包括初始交易和增量交易，区块链结构包括当前区块Bn以及其他区块，在其他区块中，有的区块可能是当前区块中存在的增量交易的初始交易区块，有的区块可能是与当前区块并无关系的区块。在本发明中，就不具体提及与当前区块无关的其他区块了。

区块包括初始交易区块和增量区块，增量区块和初始交易区块或其他增量区块链接在一起或存储在一起，方便后续用户根据交易主题能快速地查找。初始交易区块中存储着初始交易，最新增量区块中存储着与初始交易区块相同交易主题的增量交易的当前位置信息。

如图3所示，当前区块Bn包括区块头与区块体，区块体中存储着交易1~交易8 组成的交易集合，交易1~交易8中有些是初始交易，有些是增量交易，本来是增量交易的位置在将增量交易挪出去之后存储的是增量交易的当前位置信息。根据各个交易的摘要值计算出当前区块Bn的摘要值，并将该摘要值存储在区块头中。区块头中还存储着时间戳、目标哈希、与上一区块的联系等区块必要信息。

实施例4

本实施例公开一种查询方法，用于查询用实施例1和2的方法生成的区块链的数据。根据交易主题进行查询，获得包含所述交易主题的交易区块，获得所述交易区块中的所有与所述交易主题相关的最新增量区块。

当用户需要查询交易主题PID时，只需要搜索到期初始交易Bm-x，便可同时根据Bm-x的存储位置或链接信息快速得到Bm-x的最新增量区块或单独增量集合，并从中搜索到所有关于PID主题的交易。由于用户只需要在区块链上搜索到一个交易即可得到所有关心的交易，因此将大大提高用户查询业务的便利性，而且可以根据PID主题下的最后一笔交易快速了解到当前交易主题的进展程度，例如该交易主题的交易是否已开始履行、是否已结束等。

实施例5

本实施例公开一种区块链生成装置，包括：

查找模块，接收当前区块Bn中的交易集合Bn-temp，根据交易主题PID在交易集合Bn-temp中查找增量交易Bn-y，根据交易主题获取PID所述增量交易Bn-y的初始交易区块Bm或关联交易区块。

生成模块，接收到查找模块找到的增量交易的初始交易区块Bm，根据初始交易区块Bm生成最新增量区块Bm(n)，一般会将最新增量区块Bm(n)建立在初始交易区块的相邻存储空间，将对应的增量交易Bn-y加入所述最新增量区块Bm(n)中。

链接模块，当生成模块生成最新增量区块并添加增量交易后，链接模块链接所述最新增量区块Bm(n)与所述初始交易区块Bm，这一步是为了使初始交易区块和最新增量区块有存储关联，方便后续的用户查找，并在当前区块中存储所述增量交易的位置信息。

计算模块，根据所述交易集合中所有交易的摘要值获得所述当前区块的摘要值，验证区块集合。交易集合中的初始交易的摘要值为初始交易自身计算所得的摘要值，而增量交易的摘要值为实施例1中的计算方式所计算出的摘要值，然后根据现有的区块体的摘要计算方式即可得到Bn区块体的摘要值。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个装置，或一些特征可以忽略，或不执行。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种区块链生成方法，其特征在于，包括如下步骤：

接收为形成当前区块而积累的交易集合，根据交易主题在所述交易集合中查找增量交易，根据所述交易主题获取所述增量交易的初始交易区块或关联增量区块；

根据所述初始交易区块或关联增量区块生成最新增量区块，将对应的增量交易加入所述最新增量区块中；

链接所述最新增量区块与所述初始交易区块或所述关联增量区块，并在当前区块中存储所述增量交易的位置信息，链接方式为链表或url；

根据所述交易集合中所有交易的摘要值获得所述当前区块的摘要值，生成区块集合并广播；

所述所有交易的摘要值包括所述增量交易的摘要值，所述增量交易的摘要值根据所述最新增量区块对应的初始交易区块或关联增量区块的摘要值计算得到；

所述交易主题根据交易时间、交易对象、交易主体、交易规则或交易费用生成，或以编号生成；所述交易主题由一个全局唯一的ID所表示；

所述初始交易为每一交易主题下的第一笔交易；

所述增量交易为相同交易主题下除初始交易以外的交易；

所述最新增量区块为最新生成的增量区块；所述增量区块由挪动后的增量交易组成；

所述关联增量区块为相同交易主题下与最新增量区块链接的上一个增量区块。

2.根据权利要求1所述的区块链生成方法，其特征在于，所述交易集合包括增量交易和初始交易。

3.根据权利要求1所述的区块链生成方法，其特征在于，接收当前区块的交易集合还包括验证所述交易集合中的所有交易的交易签名。

4.根据权利要求1-3任一所述的区块链生成方法，其特征在于，将所述最新增量区块替换为单独增量集合。

5.一种区块链结构，用于存储交易，其特征在于，通过如权利要求1-3任一所述的区块链生成方法生成，包括当前区块以及其他区块，所述交易包括初始交易和增量交易，所述区块包括初始交易区块以及增量区块，所述增量区块与所述初始交易区块或其他的增量区块链接，链接方式为链表或url，所述增量区块存储所述增量交易，所述初始交易区块存储所述初始交易；所述初始交易为每一交易主题下的第一笔交易；所述增量交易为相同交易主题下除初始交易以外的交易。

6.根据权利要求5所述的区块链结构，其特征在于，所述当前区块包括区块头与区块体，所述区块体存储所述增量交易的位置信息以及所述初始交易，所述区块头存储当前区块的摘要值。

7.一种查询方法，其特征在于，查询如权利要求1-3任一所述的区块链生成方法生成的区块链，根据所述交易主题进行查询，获得包含所述交易主题的交易区块，获得所述交易区块中的所有与所述交易主题相关的最新增量区块。

8.一种区块链生成装置，其特征在于，包括：

查找模块，用于接收为形成当前区块而积累的交易集合，根据交易主题在所述交易集合中查找增量交易，根据所述交易主题获取所述增量交易的初始交易区块或关联增量区块；所述交易主题根据交易时间、交易对象、交易主体、交易规则或交易费用生成；或以编号生成；所述交易主题由一个全局唯一的ID所表示；所述初始交易为每一交易主题下的第一笔交易；所述增量交易为相同交易主题下除初始交易以外的交易；

生成模块，根据所述初始交易区块或关联增量区块生成最新增量区块，将对应的增量交易加入所述最新增量区块中；所述最新增量区块为最新生成的增量区块；所述增量区块由挪动后的增量交易组成；所述关联增量区块为相同交易主题下与最新增量区块链接的上一个增量区块；

链接模块，用于链接所述最新增量区块与所述初始交易区块或所述关联增量区块，并在当前区块中存储所述增量交易的位置信息，链接方式为链表或url；

计算模块，用于根据所述交易集合中所有交易的摘要值获得所述当前区块的摘要值，验证区块集合；所述所有交易的摘要值包括所述增量交易的摘要值，所述增量交易的摘要值根据所述最新增量区块对应的初始交易区块或关联增量区块的摘要值计算得到；

广播模块，用于在区块链中广播区块集合。

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