CN114979167A - 一种兼顾存储优化的共识系统、方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种兼顾存储优化的共识系统、方法及装置,属于区块链技术领域。本发明利用切片去减少每个普通节点需要共识的内容,利用编码在共识的过程中完成区块的存储优化;通过对共识资源进行分片与编码,使区块链节点在达成共识的过程中同时考虑如何协作存储区块数据;在共识阶段,每个节点需要处理的数据量较比原来降低,在存储阶段,每个节点需要存储的数据量也同样降低,既提高了全局的共识效率,又降低了单个节点的存储成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种兼顾存储优化的共识系统、方法及装置,属于区块链技术领域。
背景技术
目前,大部分提高区块链存储可扩展性的解决方案都是对经过共识后产生的新区块进行处理,以达到减轻节点存储压力的目的。这些解决方案是从区块链基础架构模型的网络层进行改进,不涉及改变区块链的共识机制。
发明内容
本发明提供了一种兼顾存储优化的共识系统、方法及装置,使区块链节点在达成共识的过程中同时考虑如何协作存储区块数据,以解决区块链存储日益膨胀的问题。
本发明的技术方案是:
根据本发明实施例的一个方面,提供了一种兼顾存储优化的共识系统,包括主节点、普通节点、域;其中,主节点在所有健康节点中随机选出,主节点将普通节点划分到N个域中;
所述主节点,用于收集需要投票的内容,根据FR编码的规则生成并广播预备块给域中的普通节点;用于统计普通节点的投票结果,将投票通过的内容写入区块,生成正式区块并广播给普通节点;
所述普通节点,用于接收主节点广播的投票内容,对其进行投票并将投票结果发送给主节点;用于接收主节点广播的正式区块,并存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息。
根据本发明实施例的另一个方面,还提供了一种兼顾存储优化的共识方法,包括:
Step1:在所有健康节点中随机选出主节点;
Step2:依据主节点将普通节点划分到N个域中;
Step3:依据网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的内容进行MDS(J,M)编码,生成M个预备块;其中,J表示生成M个预备块之前的数据片段个数;
Step4:依据主节点将M个预备块按照FR(N,P,T)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域中的普通节点均获得P个预备块,同一预备块被T个域中的普通节点进行共识,满足公式NP=MT,T<N;
Step5:依据普通节点对接收到的预备块中需要投票的内容进行投票,并将投票结果发送给主节点;
Step6:依据主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃;
Step7:依据主节点将投票结果通过的内容生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
Step8:依据普通节点接收到正式区块信息,存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
根据本发明实施例的另一个方面,还提供了一种兼顾存储优化的共识装置,包括:
第一执行单元,用于在所有健康节点中随机选出主节点;
第二执行单元,用于依据主节点将普通节点划分到N个域中;
获得单元,用于依据网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的内容进行MDS(J,M)编码,生成M个预备块;其中,J表示生成M个预备块之前的数据片段个数;
共识单元,用于依据主节点将M个预备块按照FR(N,P,T)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域中的普通节点均获得P个预备块,同一预备块被T个域中的普通节点进行共识,满足公式NP=MT,T<N;
第三执行单元,用于依据普通节点对接收到的预备块中需要投票的内容进行投票,并将投票结果发送给主节点;
第四执行单元,用于依据主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃;
广播单元,用于依据主节点将投票结果通过的内容生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
第五执行单元,用于依据普通节点接收到正式区块信息,存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
根据本发明实施例的另一个方面,还提供了一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述所述的兼顾存储优化的共识方法。
根据本发明实施例的另一个方面,还提供了一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行上述所述的兼顾存储优化的共识方法。
本发明的有益效果是:本发明利用切片去减少每个普通节点需要共识的内容,利用编码在共识的过程中完成区块的存储优化;通过对共识资源进行分片与编码,使区块链节点在达成共识的过程中同时考虑如何协作存储区块数据;在共识阶段,每个节点需要处理的数据量较比原来降低,在存储阶段,每个节点需要存储的数据量也同样降低,既提高了全局的共识效率,又降低了单个节点的存储成本。
附图说明
图1是本发明的流程图;
图2是本发明实施例采用FR(4,3,2)编码的存储效果图;
图3是本发明在不同参数下与原效果的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例,对发明做进一步的说明,但本发明的内容并不限于所述范围。
实施例1:一种兼顾存储优化的共识系统,包括主节点、普通节点、域;其中,主节点在所有健康节点中随机选出,主节点将普通节点划分到N个域中;
所述主节点,用于收集需要投票的内容,根据FR编码的规则生成并广播预备块给域中的普通节点;用于统计普通节点的投票结果,将投票通过的内容写入区块,生成正式区块并广播给普通节点;
所述普通节点,用于接收主节点广播的投票内容,对其进行投票并将投票结果发送给主节点;用于接收主节点广播的正式区块,并存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息。
实施例2:如图1所示,一种兼顾存储优化的共识方法,包括:
Step1:在所有健康节点中随机选出主节点;
Step2:依据主节点将普通节点划分到N个域中;
Step3:依据网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的内容进行MDS(J,M)编码,生成M个预备块;其中,J表示生成M个预备块之前的数据片段个数;
Step4:依据主节点将M个预备块按照FR(N,P,T)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域中的普通节点均获得P个预备块,同一预备块被T个域中的普通节点进行共识,满足公式NP=MT,T<N;
Step5:依据普通节点对接收到的预备块中需要投票的内容进行投票,并将投票结果发送给主节点;
Step6:依据主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃;
Step7:依据主节点将投票结果通过的内容生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
Step8:依据普通节点接收到正式区块信息,存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
进一步地,上述可选实施例的方法具体步骤如下:
假设区块链网络内有n个节点(包括在所有健康节点中随机选择的1个主节点,还包括n-1个普通节点),由主节点将n-1个普通节点划分为4个域,共识流程采用FR(4,3,2)码,如图2所示。
所述共识方法的步骤如下:
Step1:主节点在所有健康节点中随机选出;
Step2:主节点将普通节点随机划分到4个域中;
Step3:网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的信息进行MDS(5,6)编码,生成6个预备块;
Step4:主节点将M个预备块按照FR(4,3,2)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域获得3个预备块,同一预备块被2个域中的节点进行共识;
Step5:普通节点对接收到的预备块中需要投票的内容进行投票,并将投票结果发送给主节点;
Step6:主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃没有通过的内容;
Step7:主节点生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
Step8:普通节点接收到正式区块信息,但只存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
如图3所示,本发明SCCA在不同参数下与原效果的对比图:与全节点相比,单个节点的存储开展下降明显,而且随着参数不同存储开销下降的程度也不同(图3中,横坐标为节点数量,纵坐标为存储开销,同一节点数量下6组数据对比,从左往右依次为全节点、SSCA(T=2,N=3)、SSCA(T=2,N=4)、SSCA(T=2,N=5)、SSCA(T=2,N=6)、SSCA(T=2,N=7))。
实施例3:一种兼顾存储优化的共识装置,包括:
第一执行单元,用于在所有健康节点中随机选出主节点;
第二执行单元,用于依据主节点将普通节点划分到N个域中;
获得单元,用于依据网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的内容进行MDS(J,M)编码,生成M个预备块;其中,J表示生成M个预备块之前的数据片段个数;
共识单元,用于依据主节点将M个预备块按照FR(N,P,T)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域中的普通节点均获得P个预备块,同一预备块被T个域中的普通节点进行共识,满足公式NP=MT,T<N;
第三执行单元,用于依据普通节点对接收到的预备块中需要投票的内容进行投票,并将投票结果发送给主节点;
第四执行单元,用于依据主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃;
广播单元,用于依据主节点将投票结果通过的内容生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
第五执行单元,用于依据普通节点接收到正式区块信息,存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
需要说明的是,上述各个单元是可以通过软件或硬件来实现的,例如,对于后者,可以通过以下方式实现:上述各个单元可以位于同一处理器中;和/或,上述各个单元以任意组合的方式位于不同的处理器中。
一种计算机可读存储介质,所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行上述所述的兼顾存储优化的共识方法。
一种处理器,所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行上述所述的兼顾存储优化的共识方法。
本发明实施例提供了一种设备,该设备包括处理器、存储器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序,处理器执行程序时实现兼顾存储优化的共识方法步骤。
上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于上述实施方式,在本领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。
Claims (5)
1.一种兼顾存储优化的共识系统,其特征在于:包括主节点、普通节点、域;其中,主节点在所有健康节点中随机选出,主节点将普通节点划分到N个域中;
所述主节点,用于收集需要投票的内容,根据FR编码的规则生成并广播预备块给域中的普通节点;用于统计普通节点的投票结果,将投票通过的内容写入区块,生成正式区块并广播给普通节点;
所述普通节点,用于接收主节点广播的投票内容,对其进行投票并将投票结果发送给主节点;用于接收主节点广播的正式区块,并存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息。
2.一种兼顾存储优化的共识方法,其特征在于:包括:
Step1:在所有健康节点中随机选出主节点;
Step2:依据主节点将普通节点划分到N个域中;
Step3:依据网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的内容进行MDS(J,M)编码,生成M个预备块;其中,J表示生成M个预备块之前的数据片段个数;
Step4:依据主节点将M个预备块按照FR(N,P,T)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域中的普通节点均获得P个预备块,同一预备块被T个域中的普通节点进行共识,满足公式NP=MT,T<N;
Step5:依据普通节点对接收到的预备块中需要投票的内容进行投票,并将投票结果发送给主节点;
Step6:依据主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃;
Step7:依据主节点将投票结果通过的内容生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
Step8:依据普通节点接收到正式区块信息,存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
3.一种兼顾存储优化的共识装置,其特征在于:包括:
第一执行单元,用于在所有健康节点中随机选出主节点;
第二执行单元,用于依据主节点将普通节点划分到N个域中;
获得单元,用于依据网络中所有节点将需投票的内容发送给主节点,主节点将需要投票的内容进行MDS(J,M)编码,生成M个预备块;其中,J表示生成M个预备块之前的数据片段个数;
共识单元,用于依据主节点将M个预备块按照FR(N,P,T)编码的方式发送到N个域中进行共识,每个域中的普通节点均获得P个预备块,同一预备块被T个域中的普通节点进行共识,满足公式NP=MT,T<N;
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第四执行单元,用于依据主节点统计普通节点的投票结果,对于同一预备块中的投票内容进行判断:如果有超过2/3的参与共识的普通节点的投票结果通过,则此条内容写入区块;否则,丢弃;
广播单元,用于依据主节点将投票结果通过的内容生成正式区块,并将正式区块信息广播给普通节点;
第五执行单元,用于依据普通节点接收到正式区块信息,存储正式区块信息携带的区块头和普通节点参与共识部分的正式区块信息,之后广播达成共识,完成存储。
4.一种计算机可读存储介质,其特征在于:所述计算机可读存储介质包括存储的程序,其中,在所述程序运行时控制所述计算机可读存储介质所在设备执行权利要求2所述的兼顾存储优化的共识方法。
5.一种处理器,其特征在于:所述处理器用于运行程序,其中,所述程序运行时执行权利要求2所述的兼顾存储优化的共识方法。
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