CN115982781A - 一种在区块链中创建账户的方法和区块链节点 - Google Patents

Abstract

一种在区块链中创建账户的方法和区块链节点，所述区块链节点中存储有多个账户的账户地址与账户编号的映射关系信息，所述方法包括：在对所述第一账户的账户状态进行写入时，在根据所述映射关系信息未查找到所述第一账户地址对应的账户编号的情况中，确定所述第一账户的第一账户编号；在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系；在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点，所述第一叶子节点的键key为所述第一账户编号，所述第一叶子节点的值value为所述第一账户的账户状态；响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树。

Description

一种在区块链中创建账户的方法和区块链节点

技术领域

本说明书实施例属于区块链技术领域，尤其涉及一种在区块链创建账户的方法和区块链节点。

背景技术

区块链(Blockchain)是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。区块链系统中按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。由于区块链具有去中心化、信息不可篡改、自治性等特性，区块链也受到人们越来越多的重视和应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在区块链中创建账户的方案，节省了存储空间，提高了访问效率。

本说明书第一方面提供一种在区块链中创建账户的方法，由区块链节点执行，所述区块链节点中存储有多个账户的账户地址与账户编号的映射关系信息，所述方法包括：

在对所述第一账户的账户状态进行写入时，在根据所述映射关系信息未查找到所述第一账户地址对应的账户编号的情况中，确定所述第一账户的第一账户编号；

在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系；

在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点，所述第一叶子节点的键key为所述第一账户编号，所述第一叶子节点的值value为所述第一账户的账户状态；

响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树。

本说明书第二方面提供一种区块链节点，所述区块链节点中存储有多个账户的账户地址与账户编号的映射关系信息，所述区块链节点包括：

确定单元，用于在对所述第一账户的账户状态进行写入时，在根据所述映射关系信息未查找到所述第一账户地址对应的账户编号的情况中，确定所述第一账户的第一账户编号；

添加单元，用于在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系；在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点，所述第一叶子节点的键key为所述第一账户编号，所述第一叶子节点的值value为所述第一账户的账户状态；

更新单元，用于响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树。

本说明书第三方面提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行第一方面所述的方法。

本说明书第四方面提供一种区块链节点，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现第一方面所述的方法。

本说明书实施例提供一种区块链中的访问方案，通过将账户地址替换为字节数更少的账户编号，在默克尔状态树中与账户编号关联地存储账户状态，可减少区块链中用于存储账户地址的存储空间，改善了状态树的访问性能，加快了账户访问速度。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了一实施例中的区块链架构图；

图2是一个区块链数据存储的结构示意图；

图3为本说明书实施例中的一种在状态数据库中创建账户的方法流程图；

图4为本说明书实施例中的区块链节点中的一种数据结构示意图；

图5为本说明书实施例中的默克尔树的示意图；

图6为本说明书实施例中在区块链中访问账户状态的方法流程图；

图7为本说明书实施例中在区块链中删除账户的方法流程图；

图8为在删除账户之后对被删除账户对应ID的处理示意图；

图9为本说明书实施例中的一种区块链节点的架构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书实施例中的附图，对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的实施例，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，都应当属于本说明书保护的范围。

图1示出了一实施例中的区块链架构图。在图1所示的区块链架构图中，区块链100中包括N个节点，图1中示意示出节点1-节点8。节点之间的连线示意性的表示P2P(Peer toPeer，点对点)连接，所述连接例如可以为TCP连接等，用于在节点之间传输数据。这些节点上可存储全量的账本，即存储全部区块和全部账户的状态。其中，区块链中的每个节点可通过执行相同的交易而产生区块链中的相同的状态，区块链中的每个节点可存储相同的状态数据库。

区块链领域中的交易可以指在区块链中执行并记录在区块链中的任务单元。交易中通常包括发送字段(From)、接收字段(To)和数据字段(Data)。其中，在交易为转账交易的情况中，From字段表示发起该交易(即发起对另一个账户的转账任务)的账户地址，To字段表示接收该交易(即接收转账)的账户地址，Data字段中包括转账金额。

区块链中可提供智能合约的功能。区块链上的智能合约是在区块链系统上可以被交易触发执行的合约。智能合约可以通过代码的形式定义。在区块链中调用智能合约，是发起一笔指向智能合约地址的交易，使得区块链中每个节点分布式地运行智能合约代码。

在部署合约的场景中，例如，Bob将一个包含创建智能合约信息(即部署合约)的交易发送到如图1所示的区块链中，该交易的data字段包括待创建的合约的代码(如字节码或者机器码)，交易的to字段为空，以表示该交易用于部署合约。节点间通过共识机制达成一致后，确定合约的合约地址“0x6f8ae93…”，各个节点在状态数据库中添加与该智能合约的合约地址对应的合约账户，分配与该合约账户对应的状态存储，并存储合约代码，将合约代码的哈希值保存在该合约的状态存储中，从而合约创建成功。

在调用合约的场景中，例如，Bob将一个用于调用智能合约的交易发送到如图1所示的区块链中，该交易的from字段是交易发起方(即Bob)的账户的地址，to字段为上述“0x6f8ae93…”，即被调用的智能合约的地址，交易的data字段包括调用智能合约的方法和参数。在区块链中对该交易进行共识之后，区块链中的各个节点可分别执行该交易，从而分别执行该合约，基于该合约的执行更新状态数据库。

在引入智能合约的各种区块链网络中，以太坊为例，通常账户可以分为两种类型：

合约账户(contract account)：存储执行的智能合约代码以及智能合约代码中状态的值，通常只能通过外部账户调用激活；

外部账户(Externally owned account)：用户的账户，例如以太币拥有者账户。

外部账户和合约账户的设计，实际上是账户地址到账户状态的映射。账户的状态通常包括nonce、balance、storageRoot、codeHash等字段。nonce、balance在外部账户和合约账户中都存在。codeHash和storageRoot属性一般仅在合约账户上有效。

nonce：计数器。对于外部账户，这个数字代表从账户地址发送的交易数量；对于合约账户，是账户创建的合约数量。

balance：这个地址拥有的以太币的数量。

storageRoot：一个MPT树根节点的哈希，这个MPT树对合约账户的状态变量的存储进行组织。

codeHash：智能合约代码的哈希值。对于合约账户，这是智能合约被哈希计算并存储的代码；对于外部账户，由于不包括智能合约，因此codeHash字段一般可以是空字符串/全0字符串。

MPT全称为Merkle Patricia Tree，是结合了Merkle Tree(默克尔树)和PatriciaTree(压缩前缀树，一种更节省空间的Trie树，字典树)的一种树形结构。Merkle Tree，默克尔树算法对每个交易都计算一个Hash值，然后两两连接再次计算Hash，一直到最顶层的Merkle根。以太坊中采用改进的MPT树，例如是16叉树的结构，通常也简称为MPT树。

以太坊MPT树的数据结构包括状态树(state trie)。状态树中包含以太坊网络中每个账户所对应的存储内容的键值对(key and value pair)。状态树中的“键”可以是一个的160bits的标识符(以太坊账户的地址)，这个账户地址分布于从状态树的根节点开始到叶子节点的存储中。状态树中的“值”是通过对以太坊账户的信息进行编码(使用递归长度字典编码(Recursive-Length Prefix encoding，RLP)方法)生成的。如前所述，对于外部账户来说，值包括nonce和balance；对于合约账户来说，值包括nonce、balance、codehash和storageroot。

合约账户用于存储智能合约相关的状态。智能合约在区块链上完成部署后，会产生一个对应的合约账户。这个合约账户一般会具有一些状态，这些状态由智能合约中状态变量所定义并在智能合约创建、执行时产生新的值。所述的智能合约通常是指在区块链环境中以数字形式定义的能够自动执行条款的合约。一旦某个事件触发合约中的条款(满足执行条件)，代码即可以自动执行。在区块链中，合约的相关状态保存在storage trie中，storage trie根节点的hash值即存储于上述storageroot中，从而将该合约的所有状态通过hash锁定到该合约账户下。storage trie也是一个MPT树形结构，存储了状态地址到状态值的key-value映射。从storage trie树的根节点到叶子节点存储有一个状态的地址，一个叶子节点中存储一个状态的值。

图2是一个区块链数据存储的结构示意图。由图2所示的一些的区块链数据存储中，每一区块的区块头包括若干字段，例如上一区块哈希previous_Hash(图中的PrevHash)，随机数Nonce(在一些区块链系统中这个Nonce不是随机数，或者在一些区块链系统中不启用区块头中的Nonce)，时间戳Timestamp，上一区块号Block Num，状态根哈希State_Root，交易根哈希Transaction_Rooth，收据根哈希Receipt_Rooth等。其中，下一区块(如区块N+1)的区块头中的Prev Hash指向上一区块(如区块N)，即为上一区块的hash值。通过这种方式，区块链上通过区块头实现了下一区块对上一区块的锁定。特别的，如前所述，state_root是当前区块中所有账户的状态组成的MPT树的根的哈希值，即指向state_root的为一颗MPT形式的状态树state trie。这个MPT树的根节点一般为一个扩展节点(Extension Node)或一个分支节点(Branch Node)，state_root中存储的一般为这个根节点的hash值。从这个MPT的根节点到叶子节点中每个节点的一部分值按照顺序串联起来可以构成账户地址并作为key，叶子节点中存储的账户信息为这个账户地址对应的value，这样，构成了key-value键值对。具体的，这个key可以是sha3(Address),即账户地址的hash值(hash算法例如采用sha3算法)，其存储的值value可以为rlp(Account)，即账户信息的rlp编码。其中账户信息是[nonce,balance,storageRoot,codeHash]构成的四元组。如前所述，对于外部账户来说，一般只有nonce和balance两项，而storageRoot、codeHash字段默认存储空字符串/全0字符串。也就是说，外部账户不存储合约，也不存储合约执行后的产生的状态变量。合约账户一般包括nonce,balance,storageRoot,codeHash。其中nonce是该合约账户的交易计数器；balance是账户余额；storageRoot对应另外一个MPT，通过storageRoot能链接到合约相关的状态的信息；codeHash是合约代码的hash值。不论是外部账户还是合约账户，其账户信息一般都位于一个单独的叶子节点(Leaf Node)中。从根节点的ExtensionNode/Branch Node到每个账户的Leaf Node，可能中间会经过若干个分支节点以及扩展节点。

state trie可以是MPT形式的树，一般是16叉树，每一层最多可以有16个孩子节点，而最多可以有64层的深度。对于Extension Node，用于存储共同前缀，其一般有1个孩子节点，这个孩子节点可以是Branch Node。对于Branch Node，其最多可以有16个孩子节点，其中可能包括Extension Node和/或Leaf Node。这样的MPT树最多可以有64层的深度。当区块链中的账户数量达到一定数量时，这颗MPT树可能接近或达到64层的深度。

其中，对于state trie中的一个合约账户来说，其storage_Root指向另一颗同为MPT形式的树，其中存储了合约执行涉及的状态变量(state variable)的数据。这个storage_Root指向的MPT形式的树为Storage Trie，即Storage Trie的根节点的hash值。一般的，这个Storage Trie树存储的也是key-value键值对。从根节点到叶子节点的路径上存储的一部分数据连起来构成key，叶子节点中存储value。前面提到，这个Storage trie也可以是MPT形式的树，一般也是16叉树，即对于Branch Node，其最多可以有16个孩子节点，其中可能包括Extension Node和/或Leaf Node。而对于Extension Node，其一般可以有1个孩子节点，其可以是Branch Node。这颗Storage Trie树最多可以有64层的深度。

如图2中所示，区块链中的每个区块对应于一个状态树，例如，区块N(Block N)与Block N状态树对应，区块N+1与Block N+1状态树对应。其中，Block N+1状态树中与BlockN状态树相同的账户状态可直接引用Block N状态树中的账户状态(即Value)。而区块链中的账户地址通常占空间较多，一般为32字节。在每个区块对应于一个状态树，而每个状态树中包括各个账户地址的情况下，导致区块链中存储了大量重复的账户地址，占用较大的存储空间，同时影响对账户状态的检索速度。

本说明书实施例提供一种区块链中的访问方案，通过将账户地址替换为字节数更少的账户编号，在默克尔状态树中与账户编号关联地存储账户状态，可减少区块链中用于存储账户地址的存储空间，改善了状态树的访问性能，加快了账户访问速度。

图3为本说明书实施例中的一种在状态数据库中创建账户的方法流程图。该方法由区块链中的每个区块链节点执行。

如图3所示，首先，在S310，对于待写入的账户，在区块链节点中未存储该账户对应的账户编号时，确定账户的账户编号。

假设用户向区块链发送用于在区块链中创建账户Account1的交易Tx1，该交易Tx1中包括账户Account1的账户地址，该账户地址例如为“0a3fde2c13d7a…”。区块链在接收到交易Tx1之后，将交易Tx1广播给各个节点，从而各个节点将分别执行交易Tx1，得到交易Tx1的写集中包括账户Account1的键值对，其中，键为账户Account1的账户地址，值为账户Account1的状态，用于在状态数据库中写入账户Account1的状态。

区块链中的任一节点(例如节点1)在完成对交易Tx1的执行之后，根据交易Tx1的写集向状态数据库写入数据。

在本说明书实施例中，在区块链节点中存储了映射关系信息，该映射关系信息包括各个已创建账户的账户地址与该账户的账户编号(下文记为ID)的对应关系，区块链节点还在状态数据库中以账户编号作为账户的key，构建默克尔状态树(下文简称为默克尔树)，以存储该账户的状态。所述账户编号例如为从1开始的单调递增的编号。通过如此，即使在状态数据库中需要多次重复写入账户的数据，由于账户编号的字节数比账户地址小的多，大大节省了存储空间。

图4为本说明书实施例中的区块链节点中的一种数据结构示意图。如图4所示，在区块链节点的内存中存储了账户地址预设位数的前缀(Pre)与账户ID之间的映射表。例如，映射表中的每格中存储了一个账户地址的Pre与ID的映射关系。在一种实施方式中，映射表可以为哈希表的形式，假设区块链目前有100000以内个账户，通过对账户的Pre进行特定哈希计算得到预设范围(例如0-100000)内的数字，该映射表中共预设了100000个表格，从而可根据对账户的Pre进行哈希计算得到的数字确定映射表中存储该账户的映射关系的表格的位置。由于账户地址的字节数本身很长，账户地址之间的Pre相同的情况较少，因此，通常，映射表中的一个表格对应于一个账户。在不同的若干账户地址的Pre相同的情况中，可将映射表中与该Pre对应的表格指向子映射表，该子映射表中包括若干表格，每个表格对应于该若干账户中的一个账户，记录该账户的Pre与ID的对应关系。通过该设置，在内存中仅记录账户地址的Pre(而不是全部账户地址)和ID，减少了需要的内存存储空间，同时，区块链节点中在为了读取账户状态而查找账户地址对应的ID时，对于大部分没有与其他账户地址有相同Pre的账户，通常通过内存中的映射表就可以查找到该账户地址对应的ID，而不需要读取持久性介质(例如硬盘)，从而加速了查找速度。

在区块链节点的硬盘中存储了地址存储文件。每个地址存储文件以账户的ID的顺序存储各个账户的账户地址。硬盘中可以以多个文件来存储账户地址，例如，在文件1中顺序存储ID为1到100的100个账户的账户地址，在文件2中顺序存储从ID为101开始的各个账户的账户地址等。图4中仅示出一个地址存储文件作为示例。在查找账户地址对应的ID时，在该账户地址的Pre对应于若干ID的情况中，可以根据该若干ID，在地址存储文件中读取到各个ID对应的账户地址，从而确定读取到的各个账户地址是否包括待查找的账户地址，在包括的情况下，则可确定该待查找账户地址对应的ID。可以理解，图4中仅示出了本说明书实施例中的映射关系信息的一种具体实例，本说明书实施例不限于此。

另外，硬盘中还存储有状态数据库，该状态数据库中以ID为各个账户的key构建默克尔状态树。图5为本说明书实施例中的默克尔树的示意图。如图5中所示，本说明书实施例中的默克尔树为k叉树(图5中示出4叉树作为示例)。

默克尔树的叶子节点为按照ID从小到大的顺序排列的多个账户的账户状态，叶子节点的key为账户的ID，叶子节点的value为账户的账户状态，该账户状态中例如包括账户balance等。在该默克尔树中，将叶子节点称为第0层节点，将叶子节点的父节点称为第1层节点，以此类推。第1层节点的key包括层数和节点编号，例如1_2，其中“1”表示第1层，“2”表示第1层中的第2个节点。其中，父节点的编号基于其子节点的编号确定，假设子节点的编号为j，则当j可整除上述k时，在子节点的上一层添加父节点，并计算得到该父节点的编号为j/k。例如，参考图5，节点1_2对应于节点5至节点8四个节点，节点1_2中的2通过计算8/4得到。其中，父节点的value基于其包括的各个子节点的哈希值计算得到。

参考图5，在区块链节点中可通过第0层节点数据存储文件存储各个叶子节点的数据(即key-value对)。在第0层节点数据存储文件中可按照ID从小到大的顺序存储各个叶子节点的数据，从而可在该文件中根据ID快速地查找到该ID对应的叶子节点。在区块链节点中可通过第1层节点数据存储文件存储第1层各个节点的数据(即key-value对)。同样地，在第1层节点数据存储文件中可按照编号从小到大的顺序存储第1层各个节点的数据。

区块链节点在根据交易Tx1的写集对账户Account1的状态进行写入时，首先在内存的映射表查找是否存储有Account1的Pre，假设在映射表中没有存储Account1的Pre，说明此次对账户Account1的写入为对账户Account1的创建操作。或者，在映射表中有该Pre，但是根据该Pre对应的ID在地址存储文件中读取的账户地址与Account1的地址不一致，说明此次对账户Account1的写入为对账户Account1的创建操作。在上述两种情况下，即当前对账户Account1的写入为首次对Account1的写入，用于在状态数据库中创建账户Account1的状态，在区块链节点中未记录有账户Account1对应的ID，因此，区块链节点需要首先确定账户Account1对应的ID。

为此，区块链节点可首先确定有没有因为账户删除而闲置的ID，如果有的话，可获取该闲置的ID作为账户Account1的ID。如果没有的话，区块链节点可确定当前已经使用的最大ID，假设当前已经使用的最大ID为19,则区块链节点可确定账户Account1的ID为19+1＝20。

在S320，区块链节点在映射关系信息中添加账户地址与账户编号的映射关系。

区块链节点在确定账户Account1的ID之后，则根据Account1的Pre确定映射表中与该Pre对应的表格，并读取该表格。在该表格中为空的情况中，区块链节点在该表格中关联地存储Account1的Pre和ID。图4中示意示出了在映射表中存储Account1的Pre“0a3fde”和ID“20”。

在该表格不为空的情况中，说明有其他账户的Pre与Account1的Pre相同，因此可以创建与该表格对应的子映射表，在该子映射表中存储Accoun1的Pre和ID。

之后，可在硬盘中的地址存储文件中确定与ID＝20对应的存储单元，并在该存储单元中存储账户Account1的账户地址“0a3fde2c13d7a…”。假设每个地址存储文件最多存储100个账户地址，从而，通过计算20/100,可确定账户Account1对应的地址存储文件，通过计算ID＝20％100得到的余数可确定ID＝20对应的存储单元在文件中的偏移，从而可根据该偏移将账户Account1的账户地址“0a3fde2c13d7a…”存储到ID＝20对应的存储单元。

在S330，区块链节点在默克尔树中添加与账户Account1对应的叶子节点。

参考图5，假设此时默克尔树中还未包括节点20、节点21、节点22和节点1_5，在进行如上的操作之后，区块链节点可在默克尔树中以账户Account1的ID作为key存储账户Account1的状态，即“20：Nonce/Balance”。区块链节点在确定账户Account1对应于ID＝20之后，在默克尔树中在节点19之后顺序添加节点20。具体是，区块链节点可在第0层节点数据存储文件中在第20个存储单元中存储节点20的key-value对，其中，key＝20，value包括默克尔树默克尔树Nonce、Balance等数据。

在S340，区块链节点响应于对叶子节点的添加，更新默克尔树。

参考图5，对于新添加的节点20，计算20/4＝5，即，节点20的ID可整除k(即叉数)，因此，区块链节点在第1层添加节点20的父节点。该父节点共包括节点17、节点18、节点19和节点20四个子节点。该添加的父节点的key为1_5，其中1为层数，5为上述计算的节点编号。节点1_5的value为基于节点17、节点18、节点19和节点20各自的哈希值计算得到的哈希值，例如H(H(17),H(18),H(19),H(20))，其中，H()表示对括号内的数据进行哈希计算，H()中的“,”表示对“,”前后的数据进行拼接，H(17)表示对节点17的数据取哈希值。在默克尔树中添加父节点1_5之后，再确定该节点的编号能不能被4整除，如果可以则继续添加该节点的父节点，如果不能被4整除，则不再继续添加节点，并可基于当前的节点更新默克尔树的根哈希值。

再例如，在添加图5中的节点22之后，确定节点22的ID不能被4整除，则不再继续添加节点，并基于当前的节点更新默克尔树的根哈希值root，该root＝H(H(2_1),H(1_5),H(21),H(22))。

在本说明书实施例中，通过根据账户ID构建默克尔树，当在默克尔树中添加在后创建的账户的节点时，不需要更新已创建账户对应的中间节点(即根节点与叶子节点之间的节点)，提高了状态存储效率。另外，参考图5所示的默克尔树，由于仅在各层节点编号能够整除k时才添加上一层的父节点，使得默克尔树中对大部分叶子节点的访问的路径层数相同，提高了状态访问效率。

在如上所述在区块链节点中创建账户之后，后续可基于图4所示的数据结构进行对账户状态的访问，该访问包括对账户状态的读取或写入。

图6为本说明书实施例中在区块链中访问账户状态的方法流程图。

如图6所示，首先在S610，区块链节点根据存储的映射关系信息，确定账户地址对应的账户编号。

区块链节点在执行区块链中的交易的过程中，当需要首次读取某个账户的状态时，在状态数据库中进行对该账户状态的读取操作。具体是，假设交易Tx2中需要读取账户Account1的状态，区块链节点首先根据区块链节点中存储的账户地址与ID之间的映射关系信息确定账户Account1对应的ID。参考图4，区块链节点首先获取账户Account1的账户地址的Pre“0a3fde”，通过特定哈希函数对“0a3fde”进行计算，得到Pre“0a3fde”的哈希值，根据该哈希值确定映射表中的表格的位置，读取该表格。假设该表格中如图4中所示仅存储了“Pre:0a3fde/ID:20”，说明该表格中的ID即为Account1对应的ID。

在另一种情况中，假设该表格中被设置为指向子映射表，该子映射表中包括若干表格，每个表格中的Pre都为“0a3fde”，则说明该若干表格对应的账户地址的Pre相同。在该情况下，区块链节点可根据各个表格中的ID找到地址存储文件中的存储单元，读取各个表格对应的完整账户地址，从而确定若干表格中与Account1的账户地址对应的表格，从而确定Account1对应的ID。

在另一种场景中，假设区块链节点在执行完成交易Tx2之后，交易Tx2的写集中包括对账户Account1的状态进行写入，区块链节点在根据交易Tx2的写集进行写入时，可首先在映射关系信息中查找账户Account1对应的ID，以在状态数据库中进行写入。具体是，区块链节点首先在内存中的映射表中查找Account1的Pre，如果查找到该Pre，且该Pre仅对应于一个ID，则根据该ID在地址存储文件中读取该ID对应的账户地址。如果该ID对应的账户地址为Account1的账户地址，则该ID为Account1的ID。如果该ID对应的账户地址不是Account1的账户地址，则此次写入用于创建Account1，因此可参考图3所示流程进行账户创建过程。

如果查找到该Pre，且该Pre对应于若干个ID，则在地址存储文件中分别查找各个ID对应的账户地址，如果在若干个ID对应的账户地址中包括Account1的账户地址，则将Account1的账户地址对应的ID确定为Account1的ID。如果在若干个ID对应的账户地址中不包括Account1的账户地址，则此次写入用于创建Account1，因此可参考图3所示流程进行账户创建过程。

在S620，区块链节点根据账户编号访问账户状态。

在上述读取账户Account1的状态的情况中，区块链节点在确定账户Account1对应的ID＝20之后，可以ID＝20为key在状态数据库中查找到key＝20对应的状态，并返回该状态。例如，参考图5，与读取地址存储文件类似地，区块链节点可根据ID的大小确定第0层节点数据存储文件中存储该ID对应状态的存储单元，并从该存储单元读取该ID对应的状态。

区块链节点还可以读取用于对该读取的状态进行简单支付验证(SPV)的证明数据，该证明数据例如包括以下节点的数据哈希值：节点2_1、节点17、节点18、节点19、节点21和节点22，从而基于证明数据和节点20的key-value对，可计算该默克尔树的root，以用于验证读取的账户状态是否正确。

在上述对Account1的状态进行更新的情况中，区块链节点可与上述读取账户状态类似地，根据ID＝20在状态数据库中确定ID＝20对应的存储单元，并在该存储单元中写入账户Account1的新的状态。之后，区块链节点根据节点20的更新，更新默克尔树。具体是，根据节点20的更新的value，更新节点1_5和根节点的value。

图7为本说明书实施例中在区块链中删除账户的方法流程图。

参考图7，在S710，区块链节点响应于删除账户Account1的请求，在映射表中删除账户Account1的账户地址前缀Pre和账户编号。

具体是，区块链节点根据账户Account1的Pre确定内存中的映射表中存储账户Account1的映射关系的表格，在该表格中删除账户Account1的Pre及其ID。

在S720，区块链节点在账户编号关联的存储单元中删除账户地址。

具体是，区块链节点根据账户Account1的ID＝20确定地址存储文件中与账户Account1对应的存储单元，在该存储单元中删除账户Account1的账户地址。

在S730，区块链节点在默克尔树中删除账户对应的节点。

具体是，区块链节点可根据账户Account1的ID＝20，找到默克尔树中ID＝20对应的存储单元，在该存储单元中删除账户Account1的账户状态。

在进行以上删除之后，地址存储文件和状态数据库中的ID＝20对应的存储单元成为闲置的存储单元。为了节省存储空间，可复用被删除账户对应的ID。图8为在删除账户之后对被删除账户对应ID的处理示意图。参考图8，在删除账户Account1之后，读取硬盘中存储的变量“最新删除ID”的值，假设该变量的当前值为“6”，且地址存储文件中的ID＝6的存储单元中存储了“4”，表示在ID＝20之前的最新删除的账户对应的ID为6，在ID＝6之前的删除账户对应的ID为4。之后，区块链节点将ID＝20记录在变量“最新删除ID”中，将“6”记录在地址存储文件中的ID＝20的存储单元中。通过如此操作，最新删除ID通过其记录的数值指向地址存储文件中的ID＝20的存储单元，地址存储文件中的ID＝20的存储单元通过其记录的数值指向地址存储文件中的ID＝6的存储单元，地址存储文件中的ID＝6的存储单元通过其记录的数值4指向地址存储文件中的ID＝4的存储单元，从而形成了被删除账户对应的ID的链表。这样可有效复用被删除账户的ID。当区块链节点需要对新创建的账户确定对应的ID时，可首先读取变量“最新删除ID”的值，如果该变量值为空，则说明没有已删除账户的ID，则可以为该新创建的账户生成一个新的ID。如果该变量值不为空，例如为20，标识ID＝20可以复用，则区块链节点可以将ID＝20重新分配给该新创建的账户，并根据地址存储文件中ID＝20对应的存储单元中记录的值6，将变量“最新删除ID”的值更新为“6”,以使得区块链节点对于下一个新创建的账户可分配ID＝6。

图9为本说明书实施例中的一种区块链节点的架构图，所述区块链节点中存储有多个账户的账户地址与账户编号的映射关系信息，所述区块链节点包括：

确定单元91，用于在对所述第一账户的账户状态进行写入时，在根据所述映射关系信息未查找到所述第一账户地址对应的账户编号的情况中，确定所述第一账户的第一账户编号；

添加单元92，用于在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系；在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点，所述第一叶子节点的键key为所述第一账户编号，所述第一叶子节点的值value为所述第一账户的账户状态；

更新单元93，用于响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树。

在一种实施方式中，所述添加单元92具体用于：

在内存中的映射表中关联地存储所述第一账户地址中的第一前缀和所述第一账户编号；

在持久化介质中与所述第一账户编号关联地存储所述第一账户地址。

在一种实施方式中，所述确定单元91具体用于：

获取当前的最大账户编号，将所述最大账户编号加一，得到所述第一账户编号。

在一种实施方式中，所述默克尔状态树的多个叶子节点按照账户编号从小到大的顺序在所述默克尔状态树中从左至右排列，所述添加单元92具体用于：

在所述默克尔状态树的最右侧添加所述第一叶子节点。

在一种实施方式中，所述默克尔状态树为k叉树，所述添加单元92具体用于：

对于所述默克尔状态树中的第i层新添加的第j个节点，确定j是否能整除k，其中，所述默克尔状态树中以叶子节点作为第0层，父节点的层数比其子节点的层数多一；

在j可以整除k的情况中，在第i+1层添加所述第j个节点的父节点，所述添加的父节点的key包括层数i+1和j/k,所述添加的父节点的value基于其包括的全部子节点的哈希值生成。

在一种实施方式中，所述更新单元93还用于：

在根据所述映射关系信息查找到所述第一账户地址对应于所述第一账户编号的情况中，根据所述第一账户编号在所述默克尔状态树中更新所述第一账户的账户状态。

在一种实施方式中，所述区块链节点的持久化介质中设置有顺序排列的多个存储单元，所述多个存储单元根据所述默克尔状态树中的多个叶子节点对应的多个账户编号从小至大的顺序存储所述多个叶子节点。

在一种实施方式中，所述区块链节点还包括查找单元，用于响应于对所述第一账户的账户状态的读取操作，根据所述第一账户的第一账户地址的所述第一前缀在所述映射表中进行查找，在所述映射表存储有与所述第一前缀对应的一个账户编号的情况中，将该账户编号确定为所述第一账户编号。

在一种实施方式中，所述确定单元还用于：在所述映射表中存储有与所述第一前缀对应的多个第二账户编号的情况中，从所述持久化介质中获取各个第二账户编号对应的完整账户地址，根据各个第二账户编号对应的完整账户地址，在多个第二账户编号中确定与所述第一账户编号。

在一种实施方式中，所述区块链节点还包括删除单元，用于响应于对所述第一账户的删除请求，在所述映射表中删除所述第一前缀和所述第一账户编号；在所述持久化介质中的与所述第一账户对应的第一存储单元中删除所述第一账户的账户地址；在所述默克尔状态树中删除所述第一叶子节点；响应于对所述第一叶子节点的删除，更新所述默克尔状态树。

在一种实施方式中，所述区块链节点还包括获取单元，用于获取在持久化介质中存储的第一变量的值，所述第一变量的值当前为第三账户编号，所述第三账户编号为在所述第一账户被删除之前的最近被删除的账户的账户编号；

所述更新单元还用于，将所述第一变量的值更新为所述第一账户编号，在所述第一存储单元中存储所述第三账户编号。

在一种实施方式中，所述确定单元还用于，读取所述第一变量的值，将读取的所述第一变量的值作为所述第一账户的第一账户编号。

本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行如图3、图6和图7所示的方法。

本说明书实施例还提供一种区块链节点，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如图3、图6和图7所示的方法。

本说明书实施例提供一种区块链中的访问方案，通过将账户地址替换为字节数更少的账户编号，在默克尔状态树中与账户编号关联地存储账户状态，可减少区块链中用于存储账户地址的存储空间，改善了状态树的访问性能，加快了账户访问速度。

在20世纪90年代，对于一个技术的改进可以很明显地区分是硬件上的改进(例如，对二极管、晶体管、开关等电路结构的改进)还是软件上的改进(对于方法流程的改进)。然而，随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进。设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现。例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)(例如现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA))就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字系统“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(Hardware Description Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(Advanced Boolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware DescriptionLanguage)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(Java Hardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(RubyHardware Description Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-SpeedIntegrated Circuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。

控制器可以按任何适当的方式实现，例如，控制器可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该(微)处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器的形式，控制器的例子包括但不限于以下微控制器：ARC 625D、Atmel AT91SAM、Microchip PIC18F26K20以及Silicone Labs C8051F320，存储器控制器还可以被实现为存储器的控制逻辑的一部分。本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。

上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为服务器系统。当然，本申请不排除随着未来计算机技术的发展，实现上述实施例功能的计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、车载人机交互设备、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

虽然本说明书一个或多个实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。例如若使用到第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，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，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、装置(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。

内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flash RAM)。内存是计算机可读介质的示例。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁盘存储、石墨烯存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

本领域技术人员应明白，本说明书一个或多个实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书一个或多个实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本说明书一个或多个实施例可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本说明书一个或多个实施例可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本说明书一个或多个实施例，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

以上所述仅为本说明书一个或多个实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书一个或多个实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书一个或多个实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在权利要求范围之内。

Claims (15)

1.一种在区块链中创建账户的方法，由区块链节点执行，所述区块链节点中存储有多个账户的账户地址与账户编号的映射关系信息，所述方法包括：

在对所述第一账户的账户状态进行写入时，在根据所述映射关系信息未查找到所述第一账户地址对应的账户编号的情况中，确定所述第一账户的第一账户编号；

在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系；

在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点，所述第一叶子节点的键key为所述第一账户编号，所述第一叶子节点的值value为所述第一账户的账户状态；

响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树。

2.根据权利要求1所述的方法，所述在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系，包括：

在内存中的映射表中关联地存储所述第一账户地址中的第一前缀和所述第一账户编号；

在持久化介质中与所述第一账户编号关联地存储所述第一账户地址。

3.根据权利要求1或2所述的方法，所述确定所述第一账户的第一账户编号，包括：

获取当前的最大账户编号，将所述最大账户编号加一，得到所述第一账户编号。

4.根据权利要求3所述的方法，所述默克尔状态树的多个叶子节点按照账户编号从小到大的顺序在所述默克尔状态树中从左至右排列，所述在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点包括：

在所述默克尔状态树的最右侧添加所述第一叶子节点。

5.根据权利要求4所述的方法，所述默克尔状态树为k叉树，所述响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树，包括：

对于所述默克尔状态树中的第i层新添加的第j个节点，确定j是否能整除k，其中，所述默克尔状态树中以叶子节点作为第0层，父节点的层数比其子节点的层数多一；

在j可以整除k的情况中，在第i+1层添加所述第j个节点的父节点，所述添加的父节点的key包括层数i+1和编号j/k,所述添加的父节点的value基于其包括的全部子节点的哈希值生成。

6.根据权利要求2所述的方法，还包括：

在根据所述映射关系信息查找到所述第一账户地址对应于所述第一账户编号的情况中，根据所述第一账户编号在所述默克尔状态树中更新所述第一账户的账户状态；

响应于对所述第一账户的账户状态的更新，更新所述默克尔状态树。

7.根据权利要求6所述的方法，所述区块链节点的持久化介质中设置有顺序排列的多个存储单元，所述多个存储单元根据所述默克尔状态树中的多个叶子节点对应的多个账户编号从小至大的顺序存储所述多个叶子节点。

8.根据权利要求7所述的方法，还包括：

响应于对所述第一账户的账户状态的读取操作，根据所述第一账户的第一账户地址的所述第一前缀在所述映射表中进行查找，在所述映射表存储有与所述第一前缀对应的一个第一账户编号的情况中，根据所述第一账户编号从所述默克尔状态树读取所述第一账户的账户状态。

9.根据权利要求8所述的方法，还包括：在所述映射表中存储有与所述第一前缀对应的多个第二账户编号的情况中，从所述持久化介质中获取各个第二账户编号对应的完整账户地址，根据各个第二账户编号对应的完整账户地址，在多个第二账户编号中确定与所述第一账户编号，根据所述第一账户编号从所述默克尔状态树读取所述第一账户的账户状态。

10.根据权利要求2所述的方法，还包括：

响应于对所述第一账户的删除请求，在所述映射表中删除所述第一前缀和所述第一账户编号；

在所述持久化介质中的与所述第一账户对应的第一存储单元中删除所述第一账户的账户地址；

在所述默克尔状态树中删除所述第一叶子节点；

响应于对所述第一叶子节点的删除，更新所述默克尔状态树。

11.根据权利要求10所述的方法，还包括：

获取在持久化介质中存储的第一变量的值，所述第一变量的值当前为第三账户编号，所述第三账户编号为在所述第一账户被删除之前的最近被删除的账户的账户编号；

将所述第一变量的值更新为所述第一账户编号，在所述第一存储单元中存储所述第三账户编号。

12.根据权利要求11所述的方法，所述确定所述第一账户的第一账户编号包括，读取所述第一变量的值，将读取的所述第一变量的值作为所述第一账户的第一账户编号。

13.一种区块链节点，所述区块链节点中存储有多个账户的账户地址与账户编号的映射关系信息，所述区块链节点包括：

确定单元，用于在对所述第一账户的账户状态进行写入时，在根据所述映射关系信息未查找到所述第一账户地址对应的账户编号的情况中，确定所述第一账户的第一账户编号；

添加单元，用于在所述映射关系信息中添加所述第一账户地址与所述第一账户编号的映射关系；在默克尔状态树中添加与所述第一账户对应的第一叶子节点，所述第一叶子节点的键key为所述第一账户编号，所述第一叶子节点的值value为所述第一账户的账户状态；

更新单元，用于响应于对所述第一叶子节点的添加，更新所述默克尔状态树。

14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序在计算机中执行时，令计算机执行权利要求1-12中任一项的所述的方法。

15.一种区块链节点，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现权利要求1-12中任一项所述的方法。

Images