CN114902632A - 基于区块链的容错 - Google Patents

Abstract

提供了用于处理基于区块链的网络系统中的容错的系统、方法和计算机程序产品。所述系统包括：计算系统，所述计算机系统具有多个处理器中的至少一个处理器，所述多个处理器中的至少一个处理器被布置为活动处理器节点；至少一个数据存储装置，所述至少一个数据存储装置包括对应于第一区块链的第一分类账和对应于第二区块链的第二分类账；至少一个待机处理器节点；和至少一个待机数据存储装置。所述至少一个活动处理器节点被编程或配置成：分析对应于通过所述网络系统接收的数据的区块并将所述区块记录在所述第一分类账和所述第二分类账上，使得所述第一分类账和所述第二分类账具有匹配数据；检测至少一个失效或预期失效；以及响应于检测到所述至少一个失效或预期失效，生成切换命令。

Description

基于区块链的容错

技术领域

本发明提供了用于产生和操作基于区块链的容错系统(blockchain enabledfault tolerant system)的系统和方法的代表性表达。

背景技术

先进的分布式和集中式控制和网络处理系统可以通过使用部件和/或系统冗余，在系统架构的一个或多个层级使用自检验处理器对，或各自的不同组合来实现必要的容错水平。此类容错方法是资源密集的。区块链技术的引进引入了新的容错考虑因素。

多种方法现在解决区块链拜占庭式容错，若干方法曾用来解决在区块链包括多个节点时，这些节点可能具有一个或多个故障过程，从而影响在区块链分布式分类账上写入交易所需的达成共识的问题。如果基于区块链的系统发生失效，或者当此类系统是任务关键的并且不能依赖基于大多数参与者的一致意见或执行工作证明所花费的时间，则此类方法无法解决网络的容错。

区块链的部署还可以使得能够以较少活动资源实现容错系统，只要依靠区块链上的区块来存档准确且不可变的数据。

发明内容

因此并且大体上，本公开的目标是提供包含基于区块链的容错系统的改进的设备、系统和方法的说明性表达。优选地，提供了用于由第一、第二和第三处理器节点和区块链分布式分类账对组成的网络系统的设备、系统和方法，其中所述系统能够检测失效状况并使用可用的第二和第三处理器节点和区块链分布式分类账对(ledger pair)重新配置自身。

根据非限制性实施例或方面，提供了一种用于处理基于区块链的网络系统中的容错的网络系统，所述网络系统包括：计算系统，所述计算系统编程或配置有多个处理器中的至少一个处理器，所述多个处理器中的至少一个处理器被布置为所述网络系统中的活动处理器节点；至少一个数据存储装置，所述至少一个数据存储装置包括对应于第一区块链的第一分类账和对应于第二区块链的第二分类账；与所述至少一个数据存储装置通信的至少一个待机处理器节点；至少一个待机数据存储装置；并且所述至少一个活动处理器节点被编程或配置成：分析对应于通过所述网络系统接收的数据的区块并将所述区块记录在所述第一分类账和所述第二分类账上，使得所述第一分类账和所述第二分类账具有匹配数据；检测所述至少一个活动处理器节点的至少一个失效或预期失效、所述至少一个活动数据存储装置的至少一个失效或预期失效或其任何组合；以及响应于检测到所述至少一个失效或预期失效，生成切换命令，所述切换命令被配置成使所述计算系统执行以下各项中的至少一者：从所述至少一个活动处理器节点切换到所述至少一个待机处理器节点，使得所述至少一个待机处理器节点记录通过所述网络系统接收的区块，并被激活作为新的至少一个活动处理器节点；从所述活动数据存储装置切换到所述待机数据存储装置；或其任何组合。

在非限制性实施例或方面，所述网络系统还包括：结合切换命令创建新的多方加密密钥；以及响应于创建所述新的多方加密密钥，在所述活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间分配所述新的多方加密密钥的份额，以建立安全、重新配置的可信网络系统。在非限制性实施例或方面，所述方法还包括比较和分析分类账的两个区块以检测所述活动处理器节点的失效或预期失效、所述活动存储装置的失效或预期失效，或其任何组合。在非限制性实施例或方面，所述方法还包括响应于网络系统重新配置，将最后可信的数据块写入重新配置的网络系统的活动数据存储装置。在非限制性实施例或方面，所述命令指示所述网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

根据非限制性实施例或方面，提供了一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括至少一个非瞬态计算机可读介质，所述至少一个非瞬态计算机可读介质包括程序指令，所述程序指令在被执行时使基于区块链的网络系统：检测包括以下当中的至少一者的失效：活动处理器节点失效、数据存储装置失效、分类账失效或其任何组合；以及响应于检测到所述失效，向待机处理器节点发布命令以使所述待机处理器节点激活作为活动处理器节点并且/或者使待机数据存储装置激活作为活动数据存储装置。在非限制性实施例或方面，对数据存储装置的两个区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点的失效或预期失效、活动数据存储装置的失效或预期失效，或其任何组合。

在非限制性实施例或方面，对在相同时间间隔内写入所述活动数据存储装置的每个区块的区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点或数据存储装置的失效或预期失效。在非限制性实施例或方面，在网络系统重新配置时，最后可信的数据块被写入重新配置的基于区块链的网络系统的活动数据存储装置。在非限制性实施例或方面，所述程序指令生成或执行所述基于区块链的网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。在非限制性实施例或方面，所述多个处理器中的第三处理器变得被配置为待机处理器节点，所述多个数据存储装置中的第三数据存储装置变得被配置为待机数据存储装置，并且多方加密密钥被计算并在重新配置的网络系统的活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间共享，以重新建立并维持组成所述重新配置的基于区块链的网络系统的处理器节点和数据存储装置之间的信任。

在以下编号条款中阐述了其它优选的和非限制性表达或方面。

条款1：一种用于处理基于区块链的网络系统中的容错的网络系统，所述网络系统包括：计算系统，所述计算系统编程或配置有多个处理器中的至少一个处理器，所述多个处理器中的至少一个处理器被布置为所述网络系统中的活动处理器节点；至少一个数据存储装置，所述至少一个数据存储装置包括对应于第一区块链的第一分类账和对应于第二区块链的第二分类账；与所述至少一个数据存储装置通信的至少一个待机处理器节点；至少一个待机数据存储装置；并且至少一个活动处理器节点被编程或配置成：分析对应于通过所述网络系统接收的数据的区块并将所述区块记录在所述第一分类账和所述第二分类账上，使得所述第一分类账和所述第二分类账具有匹配数据；检测所述至少一个活动处理器节点的至少一个失效或预期失效、所述至少一个活动数据存储装置的至少一个失效或预期失效，或其任何组合；以及响应于检测到所述至少一个失效或预期失效，生成切换命令，所述切换命令被配置成使所述计算系统执行以下各项中的至少一者：从所述至少一个活动处理器节点切换到所述至少一个待机处理器节点，使得所述至少一个待机处理器节点记录通过所述网络系统接收的区块并被激活作为新的至少一个活动处理器节点；从所述活动数据存储装置切换到所述待机数据存储装置；或其任何组合。

条款2：根据条款1所述的网络系统，其中所述第一区块链和所述第二区块链是同一区块链的不同形式。

条款3：根据条款1或2所述的网络系统，其中从所述网络系统接收的数据涉及网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

条款4：根据条款1-3中任一项所述的网络系统，其中创建多方加密密钥并在所述活动处理器、待机处理器、第一数据存储装置和待机数据存储装置之间共享所述多方加密密钥，以建立安全的可信网络系统。

条款5：根据条款1-4中任一项所述的网络系统，其中结合切换命令创建新的多方加密密钥，作为响应，密钥的各部分分布在组成重新配置的网络系统的被激活和配置的活动处理器、待机处理器、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间。

条款6：根据条款1-5中任一项所述的网络系统，其中对分类账的两个区块进行比较和分析，以检测所述网络系统或所述至少一个活动处理器节点的失效或预期失效。

条款7：根据条款1-6中任一项所述的网络系统，其中对在相同时间间隔内写入所述第一分类账和第二分类账的每个区块的区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点或所述活动数据存储装置的失效或预期失效。

条款8：根据条款1-7中任一项所述的网络系统，其中在网络系统重新配置时，将最后可信的数据块写入所述重新配置的网络系统的数据存储装置的第一分类账和第二分类账。

条款9：一种方法，所述方法包括：利用至少一个活动处理器节点分析网络系统和活动处理器数据；利用至少一个活动处理器节点检测至少一个失效，所述至少一个失效包括以下当中的至少一者：正在发生的或预期的系统失效、正在发生的或预期的活动处理器节点失效、正在发生的或预期的活动数据存储装置失效或其任何组合；响应于检测到所述至少一个失效，利用至少一个处理器节点发布命令以引起以下当中的至少一者：系统关闭，从失效的或预期失效的活动处理器节点切换到激活作为新的活动处理器节点的待机处理器，从失效的或预期失效的活动数据存储装置切换到激活作为活动数据存储装置的待机数据存储装置，或其任何组合；以及响应于所述命令，进行以下各项中的至少一者：将多个处理器中的第三处理器配置为待机处理器节点，将多个数据存储装置中的第三数据存储装置配置为待机数据存储装置，或其任何组合。

条款10：根据条款9所述的方法，其中创建多方加密密钥并在所述活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间共享所述多方加密密钥，以建立安全、重新配置的可信网络系统。

条款11：根据条款9或10的所述的方法，还包括：结合切换命令创建新的多方加密密钥；以及响应于创建所述新的多方加密密钥，在所述活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置中分配所述新的多方加密密钥的份额，以建立安全、重新配置的可信网络系统。

条款12：根据条款9-11中任一项所述的方法，还包括比较和分析分类账的两个区块以检测所述活动处理器节点的失效或预期失效、所述活动存储装置的失效或预期失效，或其任何组合。

条款13：根据条款9-12中任一项所述的方法，其中对在相同时间间隔内写入所述第一分类账和所述第二分类账的每个区块的区块进行比较和分析以检测所述失效。

条款14：根据条款9-13中任一项所述的方法，还包括响应于网络系统重新配置，将最后可信的数据块写入所述重新配置的网络系统的活动数据存储装置。

条款15：根据条款9-14中任一项所述的方法，其中所述命令指示所述网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

条款16：一种计算机程序产品，其包括至少一个非瞬态计算机可读介质，所述至少一个非瞬态计算机可读介质包括程序指令，所述程序指令在被执行时使基于区块链的网络系统：检测包括以下当中的至少一者的失效：活动处理器节点失效、数据存储装置失效、分类账失效或其任何组合；以及响应于检测到所述失效，向待机处理器节点发布命令以使所述待机处理器节点激活作为活动处理器节点并且/或者使待机数据存储装置激活作为活动数据存储装置。

条款17：根据条款16所述的计算机程序产品，其中对数据存储装置的两个区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点的失效或预期失效、活动数据存储装置的失效或预期失效，或其任何组合。

条款18：根据条款16或17所述的计算机程序产品，其中对在相同时间间隔内写入所述活动数据存储装置的每个区块的区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点或数据存储装置的失效或预期失效。

条款19：根据条款16-18中任一项所述的计算机程序产品，其中在网络系统重新配置时，最后可信的数据块被写入重新配置的基于区块链的网络系统的活动数据存储装置。

条款20：根据条款16-19中任一项所述的计算机程序产品，其中所述程序指令生成或执行所述基于区块链的网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

条款21：根据条款16-20中任一项所述的计算机程序产品，其中所述多个处理器中的第三处理器变得被配置为待机处理器节点，所述多个数据存储装置中的第三数据存储装置变得被配置为待机数据存储装置，并且多方加密密钥被计算并在所述重新配置的网络系统的活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间共享，以重新建立和维持组成所述重新配置的基于区块链的网络系统的处理器节点和数据存储装置之间的信任。

根据非限制性表达，提供了一种基于区块链的容错系统，该容错系统使用多方加密和相关协议，以确保网络安全，并在失效条件正当时支持安全网络重新配置。

附图说明

并入本文中的附图说明基于区块链的容错系统设备、系统和方法的一种或多种表达，并且帮助解释所述系统设备、系统和方法的一种或多种表达的不同方面。因此，附图不被视为限制基于区块链的容错系统的设备、系统和方法的任何表达的任何一个方面。在附图中：

图1是根据本发明的原理的系统元件的非限制性表达或方面。

图2是根据本发明的原理的分布式分类账的非限制性表达或方面。

图3是根据本发明的原理的分布式分类账区块的非限制性表达或方面。

图4是根据本发明的原理的系统失效的非限制性表达或方面。

图5是根据本发明的原理的系统监测元件的非限制性表达或方面。

图6是根据本发明的原理的分布式分类账监测元件的非限制性表达或方面。

图7是根据本发明的原理的过程步骤的非限制性表达或方面。

图8是根据本发明的原理的过程步骤的非限制性表达或方面。

具体实施方式

出于以下描述的目的，术语“端部”、“上部”、“下部”、“右侧”、“左侧”、“竖直”、“水平”、“顶部”、“底部”、“横向”、“纵向”和其派生词应如其在图式中定向的那样与本发明的表达相关。然而，应理解，除非明确指定为相反情况，否则本发明的表达可以采用各种替代变型和步骤顺序。还应理解，附图中所示的并且在以下说明书中描述的装置和过程仅仅是本发明的示例性表达。因此，与本文公开的实施例或方面有关的特定尺寸和其它物理特性不应被视为限制。

如本文所用，术语“基于区块链的网络系统”是指由多个处理器和数据存储装置中的活动和待机处理器节点和数据存储装置组成的计算系统。

如本文所用，术语“通信(communication)”和“传送(communicate)”是指接收或传递一个或多个信号、消息、命令或其它类型的数据。对于要与另一单元通信的一个单元(例如，任何装置、系统、处理器、服务器、分布式分类账或其部件)，意味着所述一个单元能够直接或间接从另一单元接收数据和/或将数据直接或间接发送到另一单元。这可以指代本质上是有线的、光学的和/或无线的直接或间接连接。另外，尽管所发送的数据可在第一单元与第二单元之间被修改、处理、中继和/或路由，但所述第一单元和所述第二单元也可彼此通信。例如，尽管第一单元被动地接收数据且不会主动地将数据发送到第二单元，但第一单元也可与第二单元通信。作为另一实例，如果中间单元处理来自一个单元的数据且将经处理的数据发送到第二单元，则第一单元可与第二单元通信。应当理解，可能有许多其它布置。

本发明的非限制性实施例涉及一种用于实施基于区块链的容错控制或处理系统或其任何组合的基于区块链的网络系统、方法和计算机程序产品。例如，这种系统可以控制工业、商业或住宅过程，或者用于处理交易，所述交易的实例不限于购买交易、保险交易、银行交易、支付交易或商业交易。通过利用区块链技术并且通过维护基于区块链的网络中的不同参与者的权限，提供了一种允许透明、一致且容易使用的技术改进的网络架构。

如本文所用，术语“区块链”是指区块链、区块链或分布式分类账或功能等同的存储器系统或结构，作为非限制性实例，其可以用作关系数据库、大容量存储存储器系统、数据仓库或其任何组合。

如本文所用，术语“区块”是指分布式分类账上的区块、存储在存储器数据库、存储介质或结构(例如分布式分类账)中的记录，或其任何组合。

如本文所用，术语“数据存储装置”包括用于互连组成集中式或分布式基于区块链的网络系统的处理器的对应于第一区块链的第一分类账和对应于第二分类账的第二分类账。在随后的说明书材料中，数据存储装置被称为“分类账对”。如在下面的公开内容中通篇使用，第一分类账对被认为是活动数据存储装置，第二分类账对被认为是待机数据存储装置，并且第三分类账对被认为是多个数据存储装置中的处理器，当网络系统检测到或预期网络系统或活动数据存储装置失效时，所述处理器可以被配置为成为基于区块链的网络系统的一部分(定义如下)。

如本文所用，术语“多个数据存储装置”是指集中式或分布式、量身定制(fit-for-purpose)云或专用服务器场、计算机集群、云或专用网络或其任何组合中的至少一个数据存储装置。至少一个数据存储装置(包括多个数据存储装置)可以在至少一个数据存储装置与多个处理器中的至少一个处理器之间建立可信关系，以形成临时对等通信。另外，多个数据存储装置中的每个数据存储装置可以具有注册表、所有处理器的证书列表，以及有资格添加到网络系统或从网络系统删除的分类账对。

如本文所用，术语“处理器”或“处理器节点”是指区块链上的处理节点或者分布式或集中式网络系统、服务器场、多个处理器、计算机集群、云计算网络、业务网络或其任何组合的一个或多个处理器或服务器。如在下面的公开内容中通篇使用，第一处理器被认为是活动处理器节点，第二处理器被认为是待机处理器节点，并且第三处理器被认为是多个处理器中的一个处理器，在网络系统检测到或预测网络或活动处理器节点或数据存储装置失效时，所述处理器可被配置为成为基于区块链的网络系统的一部分(定义如下)。

如本文所用，术语“多个处理器”是指集中式或分布式、量身定制云或专用服务器场、计算机集群、云或专用网络或其任何组合。多个处理器中的至少一个处理器可以在多个处理器中的至少一个处理器与多个数据存储装置中的至少一个数据存储装置之间建立可信关系，从而使得它们能够形成临时对等通信。另外，每个处理器可以具有注册表、所有处理器的证书列表，以及有资格添加到网络系统或从网络系统删除的分类账对。

如本文所用，术语“网络系统”是指量身定制处理器或服务器配置，或云计算服务器或处理器配置，或其任何组合，其中术语“量身定制”是指能够执行一个或多个特定的或定义明确的控制、处理和/或网络系统功能的处理系统配置、架构或部署。

如本文所用，术语“网络系统数据”或简称“数据”是指与网络系统的操作、控制、处理、管理和/或其它网络功能有关的数据。

如本文所用，“失效条件”是指检测到满足预定义失效标准的实际失效或即将发生的失效或其任何组合。

如本文所用，“切换命令”是指引起网络系统、网络处理器或处理器、分布式分类账或分类账对或其任何组合的重新配置的至少一个处理命令或指令。

如本文所用，“共享密钥”是指在多个处理器或分类账之间或之中共享的密钥值或基准，例如，密钥被分割，使得多个处理器或分类账(或其任何组合)各自具有该密钥的一小部分。

如本文所用，“秘密共享”是指源自一方或分类账拥有的共享秘密的值或基准。秘密共享在与许多其它秘密共享组合时可以再现共享秘密。

如本文所用，“加密密钥”是指由加密算法使用的一系列位，所述加密算法用于安全地加密或解密文本、信息和/或数据，使得其不再是人或机器可读的。

如本文所用，术语“加密”和“解密”是指以仅经授权方可以访问文本、信息和/或数据并读取它们的方式分别编码和解码文本、信息和/或数据的过程。

如本文所用，术语“配置”是指设置、启动和发起控制或处理系统操作所需的计算机程序的参数和初始设置。参数和初始设置可包括如本文所用的“配置文件”。一些计算机系统可能仅在启动时读取其配置文件，而其它计算机系统可能定期评估配置文件的更改。

如本文所用，术语“激活”是指起动、发起或启动处理器节点或分类账对。

如本文所用，术语“停用”是指使处理器节点、数据存储或分类账对或其任何组合关闭或安全地失效。

根据一个非限制性表达或方面，图1描绘了在多个处理器10内建立的代表性基于区块链的容错网络系统100。在任何一个时刻，基于区块链的容错网络系统100包括三个处理器和三个分类账对。存在第一处理器节点110、第二处理器节点120和第三处理器节点130。这些处理器节点可以使用包括第一分类账对140或第二分类账对150和第三分类账对160的分类账结构在其上存储数据并进行通信。总而言之，这些处理器和分类账对包括动态的、可信的对等基于区块链的网络，其中只有一个处理器节点和分类账对可在任何一个时刻都处于活动状态，从而节约在任何一个时刻的能源、计算和数据库资源利用。

可以使用多方加密生成的共享密钥在任何一个时刻建立和维护组成网络系统100的部件之间的信任。使用此类密钥允许根据需要添加和删除联网处理器节点和分类账对，并且确保系统安全，使得其不会在单个攻击点处受损或由于简单的消息拦截而受损。由于加密密钥被分割成在当前指定的第一、第二和第三处理器节点和分类账对之间分布的份额，因此它需要攻击者侵入多个部件以构建加密密钥。此外，密钥及其份额可以在从基于区块链的网络系统100移除基于区块链的网络部件以及将新部件添加到基于区块链的网络系统的任何时间重新生成和重新分配。每当新的处理器节点或新的分类账对在基于区块链的网络系统内被激活或作为基于区块链的网络系统的一部分被激活时，这种情况就可以安全的方式发生。

基于区块链的网络系统100的第一处理器节点110接收网络系统数据200。网络系统数据可包括网络系统配置数据、操作数据、健康数据或其任何组合。配置数据可以指定多个处理器10内的将用作第一处理器节点110、第二处理器节点120和第三处理器节点130的处理器。类似地，它可以指定将用作分类账对140、150和160的分类账。

配置数据可以进一步指定与网络系统操作相关联的参数。这些参数本身可以定义构成正常或稳定操作的内容，所使用的操作设定点，包括必须在其内执行的操作的上限和下限(例如，六西格玛确定的上限或下限或一些其它统计确定的限值或绝对限值)。

基于区块链的网络系统100操作数据可包括用于控制或管理过程的命令功能，以及从传感器或监视器接收的数据，所述传感器或监视器测量可与上限和下限比较的过程变量。它们还可以包括用于对处理和/或控制系统信息流进行管理和控制的指令。

系统健康监测数据可包括用于监测网络系统资源利用率、性能和操作条件的数据。这可包括所监测的数据是否落入可接受的操作参数内。实例可包括CPU使用和频率、费用空间、过程和/或控制相关条件及其趋势和随时间的变化。另外的实例可包括但不限于操作温度和环境温度、电压、上传和下载速率。

根据一个非限制性表达或方面，图2示出了配置基于区块链的网络系统数据和健康监测数据如何以预定义时间间隔t写入第一分类账对。图2示出了包括第一分类账对140的两个分类账300、350。在每个t间隔处，向每个分类账写入新区块。举例说明，区块310、360分别在时间间隔t处写入分类账300、350上，其中区块320、370分别在前一时间间隔期间写入分类账300、350上。

图2还表示，在每个间隔t处，相同的信息作为区块写在包括分类账对140的分类账300、350上。例如，相同的区块N在间隔t处作为区块310、360写入分类账300、350。与此相关，相同的区块N-1在前一时间间隔期间作为区块320、370写入两个分类账，其中相同的区块N-2、N-3在此之前的两个时间间隔内写入每个分类账。

根据一个非限制性表达或方面，图3示出了区块400的结构，其可以表示N区块310、360的结构。虽然该图示出了N区块的结构，但要指出的是，相同的结构适用于分类账的每个区块。因此，在图2中，这是构成第一分类账对140的分类账300、350的标记为N-1、N-2和N-3的区块的结构。

每个N区块都是散列化的。每个包括区块N标头，该标头可包括版本标识符、N-1区块的散列、表示创建时的间隔t的时间戳、随机数(nonce)，以及用于散列化区块的散列。每个区块N的主体可包括区块号，以及与间隔t相关联的配置、操作和健康数据、检测到的数据变化(在图中显示为“Δ数据”)，多方加密密钥份额，以及系统设计者可以选择包括的其它数据的占位符。

根据一个非限制性表达或方面，图4描绘了失效表500，该失效表描述基于区块链的容错系统可以处理的失效类型。系统可以检测和/或预测可能属于至少三个类别的系统失效：处理或控制参数超限、对症处理或控制参数状态改变，和操作失效。实例可以包括高于或低于公差限值和/或设定点的功率或操作温度；高于或低于正常范围波动的吞吐量，或以指示不稳定性和/或即将发生的失效的速率发生变化；或突然的吞吐量或资源停止。满足此类预定义标准的任何失效模式可能需要网络系统处理器的安全关闭以及切换到冗余或备用处理器。

另外，关于图4中的失效表500，也可能发生分类账失效。区块可能被错误地编写，使得分类账对的相应区块N不再相同，和/或分类账或托管分类账的平台本身可能失效。满足此类预定义标准的任何失效模式可能需要网络系统分类账/分类账对/数据存储装置的安全关闭，以及切换到冗余或备用分类账/分类账对/数据存储装置。

根据一个非限制性表达或方面，在图5中，将基于区块链的网络系统数据200传送到第一处理器节点110，作为响应，可以执行若干数据分析，其结果可以被格式化以写在第一分类账300、350上。数据比较器610可以将一个时间间隔t的控制参数和健康数据与下一时间间隔的控制参数和健康数据进行比较。每次比较的结果可以传送到失效分析器620和健康分析器640，所述失效分析器和所述健康分析器可以是同一个或者可以不是同一个。失效分析器620可确定与控制参数相关联的控制和传感器数据是否保持在预定义网络系统控制限制内，或者一个或多个数据是否满足一个或多个预定义失效指标。类似地，健康分析器640可以评估传送的传感器和控制数据以确定随时间推移的任何变化是否可指示一个或多个即将发生的失效。在每个时间间隔t内，失效分析器620分析和健康分析器640分析的产物可以传送到区块格式器650，作为响应，区块格式器650可以根据在组成第一分类账对140的第一分类账310、350的每个区块N 310、360内使用的结构400来构建所接收的数据。

根据另一非限制性表达或方面，在图5中，第一处理器节点的性能数据600(包括其在每个时间间隔t内的配置、控制与健康数据)可以传送到数据比较器610，作为响应，其可由失效分析器620和健康分析器640进行类似处理，其结果可以由区块格式器650根据块结构400进行格式化，传送到分类账写入器660，并最终作为时间t的N区块310、360的一部分写在构成第一分类账对140的第一分类账300、350上。

进一步参考图5，从网络系统数据200接收的配置数据和第一处理器性能数据600可以通过配置分析器630与控制和健康数据分开。配置分析器数据可确定配置是否从一个时间间隔t到下一时间间隔发生改变。配置改变可以传送到区块格式器650，使得它们可以并入到区块结构400中。一旦失效分析器620、健康分析器640和配置分析器630的分析结果根据区块结构400进行格式化，区块格式器650可以将结构化数据传送到分类账写入器660，该分类账写入器可以将时间间隔tn的N区块310、350写在组成第一分类账对140的第一分类账310、350上。

根据一个非限制性表达或方面，图6示出了可由第一处理器节点110执行的额外处理。虽然图5中所示的非限制性表达集中于可以为检测正在发生或预期的基于区块链的网络系统100和第一处理器节点110失效执行的分析，但图6中所描绘的非限制性方面突出显示了可以为检测可能发生且可由基于区块链的容错系统检测到的一个或多个代表性实际或未决的分类账内和/或跨分类账失效执行的分析。

根据一个非限制性表达或方面，图6示出了跨区块分析器720可以接收时间间隔t的结构化N区块310、360数据。如果时间间隔tn的N区块310、360数据不相同，则可以假设第一处理器节点110和/或分类账对140已经失效或可能失效。

根据另一非限制性表达或方面，图6进一步示出了区块内分析器710可以接收时间间隔t和其之前的时间间隔的活动区块300的结构化N-1和N区块数据。类似地，区块内分析器715可以接收时间间隔t和其之前的时间间隔的活动区块350的结构化N-1和N区块数据。区块内分析器710、715可以评估基于区块链的网络系统和第一处理器节点配置、控制和健康数据在时间间隔之间的变化，并且识别是否有任何符合指示实际或预期失效的标准。

进一步参考图6，来自区块内分析器710、715以及跨区块分析器720的输出可以被传送到切换处理器730。当存在指示分类账失效、基于区块链的网络系统失效、第一处理器节点失效或其任何组合可能正在发生或可能预期发生的指示时，切换处理器730可以指示切换命令740。如果指示网络系统失效正在发生或预期发生，则切换命令740可以指示发起失效保护操作模式。如果指示第一处理器节点110失效正在发生或预期发生，则切换命令740可指示停用第一处理器节点110，第二处理器节点120发起操作作为第一处理器节点，将第三处理器节点130置于待机模式，并且多个处理器10内的另一处理器(例如，图1中出现的未编号的处理器中的一个)成为新的第三处理器节点。

如果指示组成第一分类账对140的一个或多个分类账失效或预期要失效，则切换命令740可以指示停用第一分类账对140，启动第二分类账150作为第一分类账对，第三分类账对160成为第二分类账对，并且多个处理器10内的另一分类账对(也是图1中未示出的一个)变成新的第三分类账对。

每当第一处理器节点110被停用时，最后一个区块N的结构化数据可以传送到第二处理器节点，并且用于启动它以用作基于区块链的网络系统的新的第一处理器节点。每当第一分类账对被停用时，最后N-1区块的结构化数据可以传送到新的分类账对作为时间间隔t的区块N，使得它能够用作基于区块链的网络系统的新的分类账对。然后，它可以用作随后时间间隔的初始区块N-1。

响应于任何第一处理器节点110和/或第一分类账对140被指示停用以及第二处理器节点120和/或第二分类账对150被激活，多方加密技术可用于计算新密钥，该新密钥接着可在新的第一、第二和第三处理器节点和/或分类账对之间共享。因此，可以更新和保持新构成的基于区块链的网络系统100的安全性。

根据另一非限制性表达或方面，图7示出了处理步骤800，该处理步骤可以由基于区块链的网络系统100来执行以支持其能够容错地操作。在步骤810中，第一处理器节点可以接收每个时间间隔t内的基于区块链的网络系统和第一处理器节点数据，然后可以在步骤820中将这些数据与前一时间间隔的数据进行比较。

可以在步骤830中分析由步骤820产生的比较结果，以评估失效是否已经发生或可能预期发生。来自步骤830的这些失效结果和在步骤810中接收的数据可以接着在步骤840中格式化，使得它们可以根据区块结构400写在第一分类账对上作为时间间隔t的区块N。在步骤850中，可以将N个区块写在当前第一分类账对上。

根据另一非限制性表达或方面，图8表征了基于区块链的网络系统重新配置步骤900，其可以在第一处理器节点失效、第一分类账对失效或其任何组合发生或可以预期发生时执行。在步骤910中，可以检测到正在发生或预期的失效，作为响应，可以在步骤920中传送命令，该命令指示重新配置基于区块链的网络系统100。在步骤930中，失效处理器节点和/或分类账对接收停用指令。在步骤940中，可以指示第二处理器节点和/或分类账对将自身(它们自己)配置为新的第一处理器节点和/或分类账对。步骤950可以接着指示网络的第三处理器节点和/或分类账对成为新的第二处理器节点和/或分类账对。类似地，步骤960接着可以指示多个处理器10内的处理器和/或分类账对配置为新的第三处理器节点和/或分类账对。在步骤970中，激活新的第一处理器节点和/或分类账对，从而在步骤980中使新激活的装置读取和/或写入可假定为可靠的最后数据块(最后区块N和/或N-1，如检测到的失效可能需要的)。最后，步骤990指示创建新的多方加密密钥，并将其份额分配给新配置的网络系统100，以保持和维护其安全性。

尽管已出于说明的目的而基于当前被认为是最实用和优选的实施例或方面详细描述了非限制性实施例，但应理解，此类细节仅用于所述目的，并且本公开不限于所公开的实施例或方面，而相反，旨在涵盖在所附权利要求书的精神和范围内的修改和等效布置。例如，应理解，本公开预期，在可能的范围内，任何实施例的一个或多个特征可以与任何其它实施例或方面的一个或多个特征组合。

Claims (21)

1.一种用于处理基于区块链的网络系统中的容错的网络系统，所述网络系统包括：

计算系统，所述计算系统编程或配置有多个处理器中的至少一个处理器，所述多个处理器中的至少一个处理器被布置为所述网络系统中的活动处理器节点；

至少一个数据存储装置，所述至少一个数据存储装置包括对应于第一区块链的第一分类账和对应于第二区块链的第二分类账；

与所述至少一个数据存储装置通信的至少一个待机处理器节点；

至少一个待机数据存储装置；并且

至少一个活动处理器节点被编程或配置成：

分析对应于通过所述网络系统接收的数据的区块并且将所述区块记录在所述第一分类账和所述第二分类账上，使得所述第一分类账和所述第二分类账具有匹配数据；

检测所述至少一个活动处理器节点的至少一个失效或预期失效、至少一个活动数据存储装置的至少一个失效或预期失效或其任何组合；以及

响应于检测到所述至少一个失效或预期失效，生成切换命令，所述切换命令被配置成使所述计算系统执行以下各项中的至少一者：从所述至少一个活动处理器节点切换到所述至少一个待机处理器节点，使得所述至少一个待机处理器节点记录通过所述网络系统接收的区块，并且被激活作为新的至少一个活动处理器节点；从所述活动数据存储装置切换到所述待机数据存储装置；或其任何组合。

2.根据权利要求1所述的网络系统，其中所述第一区块链和所述第二区块链是同一区块链的不同形式。

3.根据权利要求1所述的网络系统，其中从所述网络系统接收的数据涉及网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

4.根据权利要求1所述的网络系统，其中创建多方加密密钥并且在所述活动处理器、待机处理器、第一数据存储装置和待机数据存储装置之间共享所述多方加密密钥，以建立安全的可信网络系统。

5.根据权利要求1所述的网络系统，其中结合切换命令创建新的多方加密密钥，作为响应，密钥的各部分分布在组成重新配置的网络系统的被激活和配置的活动处理器、待机处理器、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间。

6.根据权利要求1所述的网络系统，其中对分类账的两个区块进行比较和分析，以检测所述网络系统或所述至少一个活动处理器节点的失效或预期失效。

7.根据权利要求1所述的网络系统，其中对在相同时间间隔内写入所述第一分类账和所述第二分类账的每个区块的区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点或所述活动数据存储装置的失效或预期失效。

8.根据权利要求1所述的网络系统，其中在网络系统重新配置时，将最后可信的数据块写入所述重新配置的网络系统的数据存储装置的第一分类账和第二分类账。

9.一种方法，包括：

利用至少一个活动处理器节点分析网络系统和活动处理器数据；

利用至少一个活动处理器节点检测至少一个失效，所述至少一个失效包括以下当中的至少一者：正在发生的或预期的系统失效、正在发生的或预期的活动处理器节点失效、正在发生的或预期的活动数据存储装置失效，或其任何组合；

响应于检测到所述至少一个失效，利用至少一个处理器节点发布命令以引起以下各项中的至少一者：系统关闭；从失效的或预期失效的活动处理器节点切换到激活作为新的活动处理器节点的待机处理器；从失效的或预期失效的活动数据存储装置切换到激活作为活动数据存储装置的待机数据存储装置；或其任何组合；以及

响应于所述命令，进行以下各项中的至少一者：将多个处理器中的第三处理器配置为待机处理器节点，将多个数据存储装置中的第三数据存储装置配置为待机数据存储装置，或其任何组合。

10.根据权利要求9所述的方法，其中创建多方加密密钥并且在所述活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间共享所述多方加密密钥，以建立安全、重新配置的可信网络系统。

11.根据权利要求9所述的方法，还包括：

结合切换命令创建新的多方加密密钥；以及

响应于创建所述新的多方加密密钥，在所述活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间分配所述新的多方加密密钥的份额，以建立安全、重新配置的可信网络系统。

12.根据权利要求9所述的方法，还包括比较和分析分类账的两个区块以检测所述活动处理器节点的失效或预期失效、所述活动存储装置的失效或预期失效，或其任何组合。

13.根据权利要求9所述的方法，其中对在相同时间间隔内写入所述第一分类账和所述第二分类账的每个区块的区块进行比较和分析以检测所述失效。

14.根据权利要求9所述的方法，还包括响应于网络系统重新配置，将最后可信的数据块写入所述重新配置的网络系统的活动数据存储装置。

15.根据权利要求9所述的方法，其中所述命令指示所述网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

16.一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括至少一个非瞬态计算机可读介质，所述至少一个非瞬态计算机可读介质包括程序指令，所述程序指令在被执行时使基于区块链的网络系统：

检测包括以下当中的至少一者的失效：活动处理器节点失效、数据存储装置失效、分类账失效或其任何组合；以及

响应于检测到所述失效，向待机处理器节点发布命令以使所述待机处理器节点激活作为活动处理器节点并且/或者使待机数据存储装置激活作为活动数据存储装置。

17.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中对数据存储装置的两个区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点的失效或预期失效、所述活动数据存储装置的失效或预期失效或其任何组合。

18.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中对在相同时间间隔内写入所述活动数据存储装置的每个区块的区块进行比较和分析，以检测所述活动处理器节点或所述数据存储装置的失效或预期失效。

19.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中在网络系统重新配置时，最后可信的数据块被写入重新配置的基于区块链的网络系统的活动数据存储装置。

20.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述程序指令生成或执行所述基于区块链的网络系统的配置、操作、控制、处理、网络功能或其任何组合。

21.根据权利要求16所述的计算机程序产品，其中所述多个处理器中的第三处理器变得被配置为待机处理器节点，所述多个数据存储装置中的第三数据存储装置变得被配置为待机数据存储装置，并且多方加密密钥被计算并且在所述重新配置的网络系统的活动处理器节点、待机处理器节点、活动数据存储装置和待机数据存储装置之间共享，以重新建立和维持组成所述重新配置的基于区块链的网络系统的处理器节点和数据存储装置之间的信任。

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