CN116366666A - 区块链系统中的链状态更新方法和区块链节点 - Google Patents

Abstract

一种区块链系统中的链状态更新方法和区块链节点。该方法由区块链系统中的区块链节点执行，区块链节点中存储有该区块链节点最新获得的第一链状态以及其对应的第一生效信息，第一生效信息用于指示允许第一链状态生效的区块高度。方法包括：获取用于调用智能合约的第一交易，该第一交易中包括链状态更新信息；根据第一交易执行智能合约，以实现：根据第一交易所对应的第一区块高度和第一生效信息确定第一链状态是否已生效，如果是则根据第一区块高度确定第二生效信息，并根据链状态更新信息和第一链状态获得第二链状态，第二生效信息用于指示允许第二链状态生效的第二区块高度。

Description

区块链系统中的链状态更新方法和区块链节点

技术领域

本说明书实施例属于区块链领域，尤其涉及一种区块链系统中的链状态更新方法和区块链节点。

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区块链系统中的链状态更新方法和区块链节点。

第一方面，提供了一种区块链系统中的链状态更新方法，由所述区块链系统中的区块链节点执行，所述区块链节点中存储有最新获得的第一链状态以及其对应的第一生效信息，所述第一生效信息用于指示允许所述第一链状态生效的区块高度。所述方法包括：获取用于调用智能合约的第一交易，所述第一交易中包括链状态更新信息；根据所述第一交易执行所述智能合约，以实现：根据所述第一交易所对应的第一区块高度和所述第一生效信息确定所述第一链状态是否已生效，如果是则根据所述第一区块高度确定第二生效信息，并根据所述链状态更新信息和所述第一链状态获得第二链状态，所述第二生效信息用于指示允许所述第二链状态生效的第二区块高度。

第二方面，提供了一种区块链系统中的区块链节点，所述区块链节点中存储有最新获得的第一链状态以及其对应的第一生效信息，所述第一生效信息用于指示允许所述第一链状态生效的区块高度。所述区块链节点包括：交易获取单元，配置为获取用于调用智能合约的第一交易，所述第一交易中包括链状态更新信息；交易执行单元，配置为根据所述第一交易执行所述智能合约，以实现：根据所述第一交易所对应的第一区块高度和所述第一生效信息确定所述第一链状态是否已生效，如果是则根据所述第一区块高度确定第二生效信息，并根据所述链状态更新信息和所述第一链状态获得第二链状态，所述第二生效信息用于指示允许所述第二链状态生效的第二区块高度。

第三方面，提供了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设备中执行时，令计算设备执行第一方面中所述的方法。

在本说明书实施例的方案中，区块链节点关联存储其最新获得的链状态以及该链状态所对应的生效信息，该生效信息用于指示允许该链状态生效的区块高度；管理链状态的智能合约则可以基于该生效信息，在区块链节点最新获得的链状态生效之前，拒绝根据其它交易对区块链节点最新获得的链状态进行更新，进而可以支持区块链节点最新获得的链状态能够延迟生效。如此，区块链节点中的不同服务可以使用相同的链状态，执行具有相同区块高度的Raw Block和Stable Block相关的事务。与之相应的是，区块链节点中需要使用链状态的各个服务，无需在链状态发生更新后被初始化，从而使得区块链节点能够更加高效的运行。

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为本说明书实施例中提供的一种区块链系统的架构图；

图2为区块链系统中采用异步流水线机制处理区块数据的过程示意图；

图3为本说明书实施例中提供的一种区块链系统中的区块链节点的结构示意图之一；

图4为本说明书实施例中提供的一种区块链系统中的链状态更新方法的流程图；

图5为示例性提供的链状态的生效情况的示意图；

图6为本说明书实施例中提供的一种查询链状态的方法的流程图；

图7为本说明书实施例中提供的一种区块链系统中的区块链节点的结构示意图之二。

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为本说明书实施例中示例性提供的一种区块链系统的架构图。区块链系统可以包括N个区块链节点，其中图1中示例性的示出了节点1-节点8等8个区块链节点。节点之间的连线示意性的表示P2P(Peer to Peer，点对点)连接，前述连接例如可以为传输控制协议(transmission control trotocol，TCP)连接，前述连接用于支持在不同节点之间传输数据。

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中存储的状态数据。

区块链系统可以通过智能合约例如系统合约来管理状态数据中所包括的链状态，链状态实质上是用于支持区块链系统中的各个区块链节点运行的配置信息，其例如可以包括但不限于如下各项信息中的一项或多项：区块链系统中的多个区块链节点各自的节点标识(或者称为节点集合)，区块链系统中参与执行共识机制的多个共识节点各自的节点标识(或者称为共识节点集合)，单个区块中所包括的交易的数量，共识节点执行共识机制时使用的算法类型，以及区块链系统中的多个区块链节点各自的连接信息。通常可以按照实际需要，通过向区块链系统发起用于调用该智能合约的交易，以对状态数据库中存储的状态数据所包括的链状态进行更新，使得区块链系统中的各个区块链节点能够根据更新后的链状态运行。

区块链系统中的共识机制是区块链节点就区块信息(或称区块数据)达成全网相同共识的机制，可以保证最新获得的区块被准确存储。当前主流的共识机制包括：工作量证明(Proof of Work，POW)、股权证明(Proof of Stake，POS)、委任权益证明(DelegatedProof of Stake，DPOS)、实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)算法等。其中在各种共识算法中，通常在预设数目的共识节点对待共识的数据达成相同之后，确定对待共识的数据达成共识。例如在PBFT算法中，对于n≥3f+1个共识节点，最多允许存在f个恶意节点，也就是说，当N个区块链节点中的2f+1个共识节点达成相同时，可确定共识成功，n可能小于N。

区块链系统中可以采用异步流水线机制来处理区块数据。参见图2和图3所示，单个区块链节点中可能包括相互独立的共识服务以及若干其它服务。共识服务具体可以负责和N个区块链节点中的其余共识节点对共识提议进行共识，在n-f个共识节点对共识提议达成共识的情况下，获得该共识提议所对应的第一类区块(即Raw Block)，并将其加入RawBlock队列的尾部；其中Raw Block中包括交易集合，该交易集合中包括相应共识提议所指示的按顺序排列的多个交易，此外Raw Block中还可以包括其对应的区块高度(或者称为区块号)和时间戳。其它服务可以从Raw Block队列的头部依次提取Raw Block，基于从RawBlock队列中提取的Raw Block对应生成具有相同区块高度的第二类区块(即StableBlock)，其中，Stable Block通常是区块链系统中不可回滚的区块；Stable Block可以包括区块头、区块体和区块证明。Stable Block的区块体中可以包括位于相应Raw Block中的交易集合，此外还可以包括与交易集合相对应的收据集合；Stable Block的区块头中可以包括区块高度、时间戳Timestamp、交易根哈希Transaction_Root、收据根哈希Receipt_Root以及状态根哈希State_Root等；Stable Block中的区块证明，通常基于至少n-f个共识节点对Stable Block中区块头和区块体的签名生成，例如可以是n-f个共识节点对该StableBlock中区块头和区块体的哈希值的签名构成的签名列表，或者可以是对该签名列表进行压缩之后的结果。需要说明的是，区块链系统中最新获得的Raw Block和Stable Block可能具有不同的区块高度，例如区块链节点中最新获得的Stable Block的区块高度可能为h-1，通过共识服务最新获得的Raw Block的区块高度确可能是大于h的h+a+1。

如果区块高度为h-1的Stable Block(下文中记为Stable Block h-1)所对应的状态数据中包括链状态T1，区块高度为h的Raw Block(下文中记为Raw Block h)中包括用于请求更新链状态T1的交易Tx1，则区块链节点在基于Raw Block h获得区块高度为h的Stable Block(下文中记为Stable Block h)的过程中，可以根据相应交易Tx1执行其请求调用的智能合约，完成对链状态T1进行更新以获得链状态T2，换而言之即Stable Block h所对应的状态数据中包括链状态T2。

因区块链节点最新获得的Raw Block的区块高度通常会大于Stable Block的区块高度，可能导致获得具有相同区块高度的Raw Block和Stable Block时各自使用的链状态并不相同，从而导致区块链节点无法正确运行。举例来说，共识服务可能使用链状态T1执行与Raw Block h+a相关的事务，进而获得Raw Block h+a；对于Stable Block h+a而言，由于区块链节点在获得Stable Block h的过程中，已经将链状态由链状态T1更新为链状态T2，因此其它服务例如验证服务将会使用链状态T2对Stable Block h中所包括的区块头和区块体进行验证以获得区块证明。链状态T2中所包括的共识节点集合，与链状态T1中所包括的共识节点集合可能并不相同，Stable Block h+a所包括的区块头和区块体可能无法通过验证，导致验证服务无法获得正确的区块证明，进而导致区块链节点无法获得正确的Stable Block h+a。

相关技术中，通过执行Raw Block h/Stable Block h中的交易Tx1，完成对StableBlock h-1所对应的状态数据中的链状态T1进行更新，使Stable Block h所对应的状态数据中包括不同于链状态T1的链状态T2后，可以重新初始化需要使用链状态的目标服务。示例性的，区块链节点中的共识服务在区块链节点获得Stable Block h后，其可能已获得RawBlock h+a，初始化后的共识服务需要重新使用链状态T2获得区块高度不小于h的各个RawBlock。

本说明书实施例中提供了一种区块链系统中的链状态更新方法和区块链节点。区块链节点关联存储其最新获得的链状态以及该链状态所对应的生效信息，该生效信息用于指示允许该链状态生效的区块高度；管理链状态的智能合约则可以基于该生效信息，在区块链节点最新获得的链状态生效之前，拒绝根据其它交易对区块链节点最新获得的链状态进行更新，进而可以支持区块链节点最新获得的链状态能够延迟生效。如此，区块链节点中的不同服务可以使用相同的链状态，执行具有相同区块高度的Raw Block和Stable Block相关的事务。与之相应的是，区块链节点中需要使用链状态的各个服务，无需在链状态发生更新后被初始化，从而使得区块链节点能够更加高效的运行。

图4为本说明书实施例中提供的一种区块链系统中的链状态更新方法的流程图。该区块链系统中部署有用于管理链状态的智能合约C1，该方法可以由区块链系统中的任意区块链节点执行。该方法主要描述了通过用于调用智能合约C1的交易Tx2，对Stable Blockh-1所对应的状态数据中包括的链状态T1进行更新的过程，即交易Tx2是Raw Block h/Stable Block h所包括的交易集合中的交易。其中，Stable Block h-1对应的状态数据中包括链状态T1，还包括与链状态T1关联存储的生效信息M1。

生效信息M1用于指示/确定允许链状态T1生效的区块高度k1。示例性的，如果区块链节点通过执行对应区块高度k2并且用于调用智能合约C1的交易Tx3而获得链状态T1，则生效信息M1中例如可以包括区块高度k2或者允许链状态T1生效的区块高度k1，其中区块高度k1与区块高度k2之间的高度差可以是预定数值b，该预定数值b是基于区块链节点最新获得的Raw Block和Stable Block允许的最大高度差确定。例如，因Raw Block队列中允许存储的Raw Block的数量有限，导致区块链节点中最新获得的Raw Block和Stable Block允许的最大高度差是x，则预定数值b的取值可以是不小于x的整数。

参见图4所示，该方法可以包括但不限于如下步骤S41～步骤S45中的部分或全部。

在步骤S41，获取用于调用智能合约C1的交易Tx2，交易Tx2中包括链状态更新信息。

区块链节点可能从Raw Block h或者Stable Block h中获取交易Tx2。

以执行步骤S41的区块链节点是区块链系统中作为共识节点的节点1为例。节点1例如可以通过其包括的共识服务对与区块高度h相对应的共识提议进行共识，在对该共识提议达成共识的情况下可以获得Raw Block h，Raw Block h可以被加入到Raw Block队列中。节点1中的其它服务可以从Raw Block队列中获得Raw Block h，并从Raw Block h中获取交易Tx1；例如节点1中的区块管理服务可以从Raw Block队列中提取Raw Block h，并将Raw Block h中的多个交易分发给若干计算服务，节点1中的某个计算服务可能获得将要被执行的交易Tx2。

以执行步骤S41的区块链节点是区块链系统中未被作为共识节点的节点2为例。节点2例如可以通过相应的区块同步服务，从区块链系统中的其它区块链节点例如作为共识节点的节点1，同步由节点1获得的Raw Block h或者Stable Block h。进而节点2可以从RawBlock h或者Stable Block h中获取交易Tx3；例如节点2中的区块管理服务可以将RawBlock h或者Stable Block h中的多个交易分发给若干计算服务，节点1中的某个计算服务可能获得将要被执行的交易Tx2。

在步骤S43，根据交易Tx2执行智能合约C1，以实现：根据交易Tx2所对应的区块高度h和区块链节点最新获得的链状态T1所对应的生效信息M1，确定链状态T1是否已生效，如果是则根据区块高度h确定生效信息M2，并根据链状态更新信息和链状态T1获得链状态T2，生效信息M2用于指示允许链状态T2生效的区块高度h+b。

链状态T2和生效信息M2可以在区块链节点完成执行交易Tx3后，被存储到区块链节点的状态数据库中。更具体地说，区块链节点获得Stable Block h后，状态数据库中会存储Stable Block h对应的状态数据，链状态T2和生效信息M2位于Stable Block h对应的状态数据中。

区块链节点执行交易Tx2的过程中，例如区块链节点中的某个计算服务在执行交易Tx2的过程中，可以根据交易Tx2执行智能合约C1。通过被执行的智能合约C1，可以从区块链节点的状态数据库所存储的与Stable Block h-1对应的状态数据中，读取到该区块链节点最新获得的链状态T1以及其对应的生效信息M1；当生效信息M1中包括允许链状态T1生效的区块高度k1时，可以直接判断交易Tx2对应的区块高度h是否大于区块高度k1，如果是则说明链状态T1已经生效，反之则说明链状态T1未生效。如果链状态T1已经生效，则可以继续通过被执行的智能合约C1，实现根据链状态更新信息和链状态T1获得链状态T2。

与生效信息M1相似的，生效信息M2用于指示/确定允许链状态T2生效的区块高度，例如生效信息M2中可以包括区块高度h和/或允许链状态T2生效的区块高度h+b。

参照前文，链状态T1中例如可以包括如下各项信息中的一项或多项包括：节点集合、共识节点集合、节点集合中的多个区块链节点各自的连接信息、单个区块中所包括的交易的数量以及共识节点执行共识机制时使用的算法类型。通过被执行的智能合约C1，可以根据交易Tx2中所包括的链状态更新信息对链状态T1中的一项或多项信息进行更新，从而获得链状态T2。示例性的，当需要在区块链系统中新增区块链节点，新增的区块链节点是第一节点，则交易请求Tx2中的链状态更新信息可以包括指示信息和第一节点的连接信息，该指示信息用于指示在区块链系统中新增第一节点；根据交易Tx2执行智能合约C1的过程中，则可以在链状态T1所包括的节点集合中新增第一节点的节点标识，并在链状态T1中对应的新增该第一节点的连接信息，从而获得更新后的链状态T2。其中前述第一节点的节点标识可能位于相应的交易Tx2中，或者前述第一节点的节点标识也可能由区块链节点确定。

为了使区块链节点最新获得的链状态T2在区块高度h+b生效，即使得区块链节点中需要使用链状态的若干目标服务，能够使用链状态T1执行区块高度不大于h+b的各个RawBlock和Stable Block相关的事务，并且使用链状态T2执行区块高度大于h+b的各个RawBlock和Stable Block相关的事务，在前述步骤S41和步骤S43的基础上，区块链节点还可以继续执行如下步骤S45，在获得Stable Block h后，向区块链节点中的若干目标服务提供状态变更事件，状态变更事件包括生效信息M2，使得若干目标服务根据生效信息M2，在完成执行与区块高度为h+b的区块相关的事务后，开始使用链状态T2执行与区块相关的事务。

继续参见图3所示，前述若干目标服务可以包括如下各个服务中的一项或多项：共识服务，用于当区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对共识提议进行共识，并在对共识提议达成共识的情况下对应生成Raw Block；验证服务，用于当区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对中间区块进行验证以获得区块证明，区块证明用于和中间区块组成Stable Block；通信服务，用于支持区块链节点中的其它服务(例如共识服务和验证服务)在执行与区块相关的事务的过程中，与区块链系统中的其它区块链节点进行通信(例如共识服务、通信服务等)。需要特别说明的是，前述图3以及示例性描述的目标服务仅用于辅助说明本说明实施例中提供的技术方案，区块链节点还可以包括更多的服务，例如还可以包括前文所述的用于从其它区块链节点同步Raw Block和/或Stable Block的区块同步服务；此外可以理解的是，图3中所示的部分服务的功能可以被合并为由单个服务执行。

对于中间区块例如区块高度为h的中间区块，其例如可以在计算服务完成对RawBlock h所包括的多个交易进行执行后，由区块管理服务根据Raw Block h以及其包括的多个交易的执行结果生成，具体包括区块头和区块体。验证服务获得该中间区块的区块证明后，例如可以由区块管理服务生成包括该中间区块以及该区块证明的Stable Block h。

区块链节点获得Stable Block h后，具体可以进行一次或多次向若干目标服务提供状态变更事件。例如区块链节点包括控制服务，其可以在区块链节点获得Stable Blockh之后，并在获得区块高度为h+1的Stable Block的过程中，第一次向若干目标服务提供包括生效信息M2的状态变更事件，下文中将此次发送的状态变更事件表述为即时消息；此外还可以在区块链节点获得区块高度为h+b-1的Stable Block之后，在获得区块高度为h+b的Stable Block的过程中，第二次向若干目标服务提供包括生效信息M2的状态变更事件，下文中将此次发送的状态变更事件表述为延迟消息。对于任意的目标服务，其可以选择根据其中一次接收的状态变更事件，实现在完成执行与区块高度为h+b的区块相关的事务后，开始使用链状态T2。

以共识服务为例，共识服务可以在接收到即时消息后，根据即时消息中所包括的生效信息M2获得区块高度h+b，例如从生效信息M2中直接提取区块高度h+b，或者基于生效信息M2中包括的区块高度h和预定数值b计算出区块高度h+b。共识服务可以在完成获得区块高度为h+b的Raw Block后，通过存储服务查询区块链节点最新获得的链状态，从被查询的链状态中获得用于支持共识服务运行的各项信息，例如共识节点集合和共识算法类型，并使用其获得的信息与相关共识节点执行相应的共识机制以获得区块高度大于k+b的RawBlock。

以验证服务为例，验证服务可以在接收到即时消息或者延迟消息后，根据即时消息或者延迟消息中所包括的生效信息M2获得区块高度h+b。进而，当验证服务获得区块高度为h+b的Stable Block所对应的中间区块的区块证明后，可以查询区块链节点最新获得的链状态T2，使用链状态T2中所包括的共识节点集合，对区块高度大于h+b的Stable Block所对应的中间区块进行验证，获得区块高度大于h+b的Stable Block中所需包括的区块证明。

对于通信节点而言，其与前述验证服务相似，可以在区块链节点获得区块高度为h+b的Stable Block之后，查询链状态T2所包括的节点集合中的多个区块链节点各自对应的连接信息，基于这些连接信息与相关区块链节点建立或断开通信连接。例如通信服务当前和第二节点建立了通信连接，而链状态T2所包括的节点集合中已经不存在第二节点的节点标识，则通信服务可以和第二节点断开通信连接；再如链状态T2所包括的节点集合中存在第一节点的节点标识，而通信服务当前并未与第一节点建立通信连接，则通信服务可以在链状态T2中查询第一节点的连接信息，并根据第一节点的连接信息与第一节点建立通信连接。

如果交易Tx2用于请求在区块链系统中新增第一节点，参照前文，则前述的状态变更事件中还可以包括指示信息和第一节点的连接信息，指示信息用于指示在区块链系统中新增第一节点。通信服务在获得该状态变更事件后，可以基于该指示信息的指示，及时根据第一节点的连接信息与第一节点建立通信连接，无需等到区块链节点获得区块高度为h+b的Stable Block之后，再执行根据链状态T2中所包括的第一节点的连接信息与第一节点建立通信连接。

区块链节点在运行过程中可能发生重启，对于区块链节点最新获得的链状态例如链状态T2，区块链节点在重启后可以根据该链状态T2所对应的生效信息M2，确定区块链节点最新获得的Stable Block的区块高度是否大于允许该链状态T2生效的区块高度h+b，即确定链状态T2是否已经生效，如果否则可以在Stable Block h+b-1后，向使用链状态运行的若干目标服务提供包括生效信息M2的状态变更事件(即延迟消息)，使得关注/使用延迟消息而并不使用即时消息的目标服务(例如验证服务)能够根据该状态变更事件，实现在完成执行与区块高度为h+b的区块相关的事务后，开始使用链状态T2执行与区块相关的事务。

总而言之，参见图5所示，Stable Block h-1所对应的状态数据中包括链状态T1，区块链节点中的目标服务可能使用链状态T1执行Raw Block h和Stable Block h相关的事务。区块链节点通过执行属于Stable Block h的交易Tx2而获得了链状态T2时，区块链节点当前处理的Raw Block的区块高度必然位于高度区间[h+1，h+b]中。通过前述图4所示的方法，可以确保区块高度位于[h+1，h+b]内的Raw Block/Stable Block所包括的交易，无法对链状态T2进行有效的更新以获得新的链状态。因此需要使用链状态的目标服务在完成执行与区块高度为h+b的Raw Block/Stable Block相关的事务后，例如共识服务在获得区块高度为h+b的Raw Block后，通过存储服务查询的区块链节点最新获得的状态数据中所包括的链状态，必然是根据Stable Block h中的交易Tx2获得的链状态T2。进而，目标服务可以从区块高度h+b+1开始准确使用链状态T2运行，例如共识服务可以从区块高度h+b+1开始准确使用链状态T2中的相关信息(例如共识节点集合和共识算法类型)执行共识机制。

区块链节点的状态数据库可以支持对多个版本的状态数据进行管理。例如区块链节点基于状态数据库中存储的与Stable Block h-1对应的状态数据，完成执行属于RawBlock h/Stable Block h的多个交易后，可以获得并且在状态数据库中存储与StableBlock h对应的状态数据，与Stable Block h对应的状态数据并不会造成原本存储于状态数据库的与Stable Block h-1对应的状态数据被删除或覆盖。状态数据库中通常可以存储该区块链节点最新获得的P个Stable Block各自对应的状态数据，P的取值通常不小于前文所述的预定数值b。如此，区块链节点则可以支持外部对区块链节点在执行与某个区块高度相关的事务时所使用的链状态。

参见图6所示，区块链节点可以通过如下方法步骤S61和步骤S63实现对链状态进行查询。其中步骤S61和步骤S63例如可以由区块链节点中的链状态查询服务执行。

在步骤S61，接收链状态查询请求，链状态查询请求中包括第三区块高度，用于请求查询区块链节点获得区块高度为n的Raw Block/Stable Block时所使用的链状态。

在步骤S63，根据区块高度n和区块链节点存储的多个链状态各自对应的生效信息，从区块链节点存储的多个链状态中获取目标链状态，并返回目标链状态。

目标链状态即是区块链节点获得区块高度为n的Raw Block/Stable Block时所使用的链状态。目标链状态通常满足如下条件：目标链状态是区块链节点最新获得的链状态，允许目标链状态生效的区块高度小于或等于区块高度n；或者，目标链状态并非区块链节点最新获得的链状态，允许目标链状态生效的区块高度小于或等于第三区块高度，而且对于区块链节点通过对目标链状态进行更新以获得的下一个链状态，允许该下一个链状态生效的区块高度大于区块高度n。区块链节点可以按照上述条件查询目标链状态即可。

示例性的，对于区块链节点的状态数据库所存储的P个状态数据，区块链节点可以从区块高度为n的Stable Block所对应的状态数据中，查询到该状态数据所包括的链状态T和生效信息M；如果生效信息M指示的允许链状态T生效的区块高度k小于或等于区块高度n，则链状态T是目标链状态。如果生效信息M指示的允许链状态T生效的区块高度k大于区块高度n，则根据前文所述的预定数值b计算区块高度k-b-1，从区块高度为k-b-1的StableBlock所对应的状态数据中查询链状态，此时查询到的链状态即是目标链状态。

与前述方法实施例基于相同的构思，本说明书实施例中还提供了一种区块链系统中的区块链节点，所述区块链节点中存储有最新获得的第一链状态以及其对应的第一生效信息，所述第一生效信息用于指示允许所述第一链状态生效的区块高度。如图7所示，所述区块链节点包括：交易获取单元71，配置为获取用于调用智能合约的第一交易，所述第一交易中包括链状态更新信息；交易执行单元72，配置为根据所述第一交易执行所述智能合约，以实现：根据所述第一交易所对应的第一区块高度和所述第一生效信息确定所述第一链状态是否已生效，如果是则根据所述第一区块高度确定第二生效信息，并根据所述链状态更新信息和所述第一链状态获得第二链状态，所述第二生效信息用于指示允许所述第二链状态生效的第二区块高度。

在一种可能的实施方式中，所述第二生效信息包括所述第一区块高度和/或所述第二区块高度，所述第二块高度与所述第一区块高度的高度差是基于所述区块链节点最新获得的第一类区块和第二类区块允许的最大高度差确定的，所述第一类区块包括达成共识的共识提议所指示的多个交易，所述第二类区块基于与其具有相同区块高度的第一类区块获得，所述第二类区块包括区块头、区块体和区块证明。

在一种可能的实施方式中，所述链状态包括如下各项信息中的一项或多项：区块链系统中的多个区块链节点各自的节点标识，区块链系统中参与执行共识机制的多个共识节点各自的节点标识，单个区块中所包括的交易的数量，共识节点执行共识机制时使用的算法类型，以及区块链系统中的多个区块链节点各自的连接信息。

在一种可能的实施方式中，所述区块链节点还包括：控制服务73和若干目标服务74；其中，所述控制服务配置为在所述区块链节点获得区块高度为所述第一区块高度的第二类区块后，向所述区块链节点中的若干目标服务提供状态变更事件，所述状态变更事件包括所述第二生效信息，使所述若干目标服务根据所述第二生效信息，在完成执行与区块高度为所述第二区块高度的区块相关的事务后，使用所述第二链状态执行与区块相关的事务。

在一种可能的实施方式中，所述控制服务73，还配置为当所述区块链节点发生重启后，确定所述区块链节点最新获得的第二类区块的区块高度是否大于所述第二区块高度，如果否则向所述若干目标服务提供所述状态变更事件。

在一种可能的实施方式中，所述若干目标服务74包括如下各个服务中的一项或多项：共识服务，用于当所述区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对共识提议进行共识，并在对共识提议达成共识的情况下对应生成第一类区块；验证服务，用于当所述区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对中间区块进行验证以获得区块证明，所述区块证明用于和所述中间区块组成第二类区块；通信服务，用于支持所述区块链节点中的其它服务在执行与区块相关的事务的过程中，与所述区块链系统中的其它区块链节点进行通信。

在一种可能的实施方式中，所述链状态更新信息包括指示信息和第一节点的连接信息，所述指示信息用于指示在所述区块链系统中新增所述第一节点；其中，所述通信服务还配置为在获得所述状态变更事件后，根据所述第一节点的连接信息与所述第一节点建立通信连接。

在一种可能的实施方式中，所述区块链节点还包括：存储服务75，配置为在完成执行所述第一交易之后，将所述第二链状态和所述第二生效信息关联地存储到状态数据库中。

在一种可能的实施方式中，所述区块链节点中存储有最新获得的多个第二类区块所对应的多个链状态，以及所述多个链状态各自对应的生效信息；所述区块链节点还包括：链状态查询服务76，配置为接收链状态查询请求，所述链状态查询请求中包括第三区块高度，用于请求查询区块链节点获得区块高度为第三区块高度的第二类区块的过程中所使用的链状态；根据所述第三区块高度和所述多个链状态各自对应的生效信息，从所述多个链状态中获取目标链状态，并返回所述目标链状态。

本说明书实施例中还提供了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，令计算机执行前述方法实施例中由区块链节点所执行的方法。

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 (19)

1.一种区块链系统中的链状态更新方法，由所述区块链系统中的区块链节点执行，所述区块链节点中存储有最新获得的第一链状态以及其对应的第一生效信息，所述第一生效信息用于指示允许所述第一链状态生效的区块高度，所述方法包括：

获取用于调用智能合约的第一交易，所述第一交易中包括链状态更新信息；

根据所述第一交易执行所述智能合约，以实现：根据所述第一交易所对应的第一区块高度和所述第一生效信息确定所述第一链状态是否已生效，如果是则根据所述第一区块高度确定第二生效信息，并根据所述链状态更新信息和所述第一链状态获得第二链状态，所述第二生效信息用于指示允许所述第二链状态生效的第二区块高度。

2.根据权利要求1所述的方法，所述第二生效信息包括所述第一区块高度和/或所述第二区块高度，所述第二块高度与所述第一区块高度的高度差是基于所述区块链节点最新获得的第一类区块和第二类区块允许的最大高度差确定的，所述第一类区块包括达成共识的共识提议所指示的多个交易，所述第二类区块基于与其具有相同区块高度的第一类区块获得，所述第二类区块包括区块头、区块体和区块证明。

3.根据权利要求1所述的方法，所述链状态包括如下各项信息中的一项或多项：区块链系统中的多个区块链节点各自的节点标识，区块链系统中参与执行共识机制的多个共识节点各自的节点标识，单个区块中所包括的交易的数量，共识节点执行共识机制时使用的算法类型，以及区块链系统中的多个区块链节点各自的连接信息。

4.根据权利要求1所述的方法，所述方法还包括：在获得区块高度为所述第一区块高度的第二类区块后，向所述区块链节点中的若干目标服务提供状态变更事件，所述状态变更事件包括所述第二生效信息，使所述若干目标服务根据所述第二生效信息，在完成执行与区块高度为所述第二区块高度的区块相关的事务后，使用所述第二链状态执行与区块相关的事务。

5.根据权利要求4所述的方法，所述方法还包括：当所述区块链节点发生重启后，确定所述区块链节点最新获得的第二类区块的区块高度是否大于所述第二区块高度，如果否则向所述若干目标服务提供所述状态变更事件。

6.根据权利要求4所述的方法，所述若干目标服务包括如下各个服务中的一项或多项：

共识服务，用于当所述区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对共识提议进行共识，并在对共识提议达成共识的情况下对应生成第一类区块；

验证服务，用于当所述区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对中间区块进行验证以获得区块证明，所述区块证明用于和所述中间区块组成第二类区块；

通信服务，用于支持所述区块链节点中的其它服务在执行与区块相关的事务的过程中，与所述区块链系统中的其它区块链节点进行通信。

7.根据权利要求6所述的方法，所述链状态更新信息包括指示信息和第一节点的连接信息，所述指示信息用于指示在所述区块链系统中新增所述第一节点；其中所述通信服务在获得所述状态变更事件后，根据所述第一节点的连接信息与所述第一节点建立通信连接。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，所述方法还包括：在完成执行所述第一交易之后，将所述第二链状态和所述第二生效信息关联地存储到状态数据库中。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的方法，所述区块链节点中存储有最新获得的多个第二类区块所对应的多个链状态，以及所述多个链状态各自对应的生效信息；所述方法还包括：

接收链状态查询请求，所述链状态查询请求中包括第三区块高度，用于请求查询区块链节点获得区块高度为第三区块高度的第二类区块的过程中所使用的链状态；

根据所述第三区块高度和所述多个链状态各自对应的生效信息，从所述多个链状态中获取目标链状态，并返回所述目标链状态。

10.一种区块链系统中的区块链节点，所述区块链节点中存储有最新获得的第一链状态以及其对应的第一生效信息，所述第一生效信息用于指示允许所述第一链状态生效的区块高度，所述区块链节点包括：

交易获取单元，配置为获取用于调用智能合约的第一交易，所述第一交易中包括链状态更新信息；

交易执行单元，配置为根据所述第一交易执行所述智能合约，以实现：根据所述第一交易所对应的第一区块高度和所述第一生效信息确定所述第一链状态是否已生效，如果是则根据所述第一区块高度确定第二生效信息，并根据所述链状态更新信息和所述第一链状态获得第二链状态，所述第二生效信息用于指示允许所述第二链状态生效的第二区块高度。

11.根据权利要求10所述的区块链节点，所述第二生效信息包括所述第一区块高度和/或所述第二区块高度，所述第二块高度与所述第一区块高度的高度差是基于所述区块链节点最新获得的第一类区块和第二类区块允许的最大高度差确定的，所述第一类区块包括达成共识的共识提议所指示的多个交易，所述第二类区块基于与其具有相同区块高度的第一类区块获得，所述第二类区块包括区块头、区块体和区块证明。

12.根据权利要求10所述的区块链节点，所述链状态包括如下各项信息中的一项或多项：区块链系统中的多个区块链节点各自的节点标识，区块链系统中参与执行共识机制的多个共识节点各自的节点标识，单个区块中所包括的交易的数量，共识节点执行共识机制时使用的算法类型，以及区块链系统中的多个区块链节点各自的连接信息。

13.根据权利要求10所述的区块链节点，所述区块链节点还包括：控制服务和若干目标服务；其中，所述控制服务配置为在所述区块链节点获得区块高度为所述第一区块高度的第二类区块后，向所述区块链节点中的若干目标服务提供状态变更事件，所述状态变更事件包括所述第二生效信息，使所述若干目标服务根据所述第二生效信息，在完成执行与区块高度为所述第二区块高度的区块相关的事务后，使用所述第二链状态执行与区块相关的事务。

14.根据权利要求13所述的区块链节点，所述控制服务，还配置为当所述区块链节点发生重启后，确定所述区块链节点最新获得的第二类区块的区块高度是否大于所述第二区块高度，如果否则向所述若干目标服务提供所述状态变更事件。

15.根据权利要求13所述的区块链节点，所述若干目标服务包括如下各个服务中的一项或多项：

共识服务，用于当所述区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对共识提议进行共识，并在对共识提议达成共识的情况下对应生成第一类区块；

验证服务，用于当所述区块链节点被作为共识节点时，与其余共识节点对中间区块进行验证以获得区块证明，所述区块证明用于和所述中间区块组成第二类区块；

通信服务，用于支持所述区块链节点中的其它服务在执行与区块相关的事务的过程中，与所述区块链系统中的其它区块链节点进行通信。

16.根据权利要求15所述的区块链节点，所述链状态更新信息包括指示信息和第一节点的连接信息，所述指示信息用于指示在所述区块链系统中新增所述第一节点；其中，所述通信服务还配置为在获得所述状态变更事件后，根据所述第一节点的连接信息与所述第一节点建立通信连接。

17.根据权利要求10-16中任一项所述的区块链节点，所述区块链节点还包括：存储服务，配置为在完成执行所述第一交易之后，将所述第二链状态和所述第二生效信息关联地存储到状态数据库中。

18.根据权利要求10-16中任一项所述的区块链节点，所述区块链节点中存储有最新获得的多个第二类区块所对应的多个链状态，以及所述多个链状态各自对应的生效信息；所述区块链节点还包括：链状态查询服务，配置为接收链状态查询请求，所述链状态查询请求中包括第三区块高度，用于请求查询区块链节点获得区块高度为第三区块高度的第二类区块的过程中所使用的链状态；根据所述第三区块高度和所述多个链状态各自对应的生效信息，从所述多个链状态中获取目标链状态，并返回所述目标链状态。

19.一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设备中执行时，令计算设备执行权利要求1-9中任一项所述的方法。

Images