CN117350724B - 基于账户链的智能合约运行方法、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种基于账户链的智能合约运行方法、设备及存储介质，包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，共识节点为每个合约生成合约账户链，合约账户链的Genesis区块是该合约的状态初始化区块；用户调用合约时，在自己的账户链生成合约调用交易区块，并发送至交易池，共识节点从交易池中取出交易执行，修改该合约账户链的状态，在对应合约账户链生成合约执行区块。本发明用户通过自己的账户链发起合约调用交易，指向对应的合约账户链。账户链是基于DAG结构的区块链，交易并发程度高，吞吐量大，提升智能合约执行效率。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于账户链的智能合约运行方法、设备及存储介质。
背景技术
智能合约中存有状态数据，合约的执行前后需要保证合约内状态数据的一致性，以及合约执行的原子性。现有区块链系统的合约执行是以串行的方式，系统中的共识节点会对合约交易进行排序，然后再执行。
在区块链系统，共识节点先对交易进行排序，然后再串行执行合约交易。交易的串行执行会导致整个区块链系统的交易吞吐量低，影响整个区块链系统的性能。
发明内容
本发明提出的一种基于账户链的智能合约运行方法、系统及设备，可至少解决背景技术中的技术问题之一。
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种基于账户链的智能合约运行方法，包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，共识节点为每个合约生成合约账户链，合约账户链的Genesis区块是该合约的状态初始化区块；用户调用合约时，在自己的账户链生成合约调用交易区块，并发送至交易池，共识节点从交易池中取出交易并执行，修改该合约账户链的状态，在对应合约账户链生成合约执行区块。
进一步地，包括用户部署合约步骤和用户调用合约步骤：
所述用户部署合约步骤包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，然后共识节点根据部署交易区块信息，执行合约部署交易区块，生成合约账户链Genesis区块，初始化合约状态，生成合约账户链；
所述用户调用合约步骤包括用户在账户链生成合约调用交易区块，调用链上已部署的智能合约；用户生成调用交易区块后，该交易进入交易池；共识节点从交易池中取出该交易，根据交易区块的数据，执行该合约调用交易，并修改合约相关的状态，在所述合约账户链生成执行该交易后的合约执行区块。
进一步地，所述用户部署合约步骤具体包括：
用户账户A和用户账户B分别在自己的账户链生成合约部署交易区块Di，其中，i=1,2,3，用户账户A部署生成合约部署交易区块D1，用户账户B部署生成合约部署交易区块D2和合约部署交易区块D3，然后由共识节点根据合约部署交易区块Di初始化合约状态信息，生成该合约账户链的Genesis区块，作为合约账户链的第一个区块；其中用户账户A部署合约SCA1，生成合约部署交易区块D1，合约SCA1的账户链的Genesis区块为D1gen，用户账户B分别部署合约SCA2和合约SCA3，生成合约部署交易区块D2和合约部署交易区块D3，合约SCA2的账户链的Genesis区块为D2gen，合约SCA3的账户链的Genesis区块为D3gen；由于合约SCA3调用了合约SCA2，故在合约账户链中，合约SCA3的Genesis区块需要引用合约SCA2的Genesis区块。
进一步地，所述用户调用合约步骤包括，
（1）非跨合约调用时
用户账户A调用合约SCA1:
用户账户A在自己的账户区块链上生成合约调用交易区块IVD1，该交易被放置交易池中；共识节点从交易池内收集到该交易，打包生成该交易的执行交易区块ED1，包含用户账户链的合约调用区块的区块hash引用、交易信息以及执行交易后合约的最终状态集信息；经共识节点共识完成后，最终上链；
（2）跨合约调用时
用户账户C调用合约SCA3即合约SCA3内部调用合约SCA2，存在跨合约调用：
用户账户C在自己的账户区块链上生成合约调用交易区块IVD3，该交易被放置交易池中；共识节点从交易池内收集到该交易，生成合约执行交易区块E`D3；然后节点需要在合约SCA3生成合约调用交易区块IVD2，调用合约SCA2，节点将该调用合约交易发送至交易池；节点在交易池中打包该交易，并在合约SCA2上生成合约执行交易区块ED2；合约执行交易区块ED2上链后，节点再根据该区块执行后的合约SCA2的账户链的最新状态以及合约SCA3的账户链的合约执行交易区块E`D3即合约SCA3的账户链的中间状态，执行最终的合约调用交易，生成最终的合约执行交易区块ED3。
进一步地，所述用户调用合约步骤还包括，
（1）非跨合约调用时
节点在执行合约执行交易区块ED1内的交易时，满足以下情况失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链，并返回交易执行失败信息给用户；
（2）跨合约调用时
跨合约调用执行失败存在三种情况：
节点在执行合约执行交易区块E`D3内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链，并返回交易执行失败信息给用户；
节点在执行合约执行交易区块ED2内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约SCA2的账户链状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链；同时，节点需要在合约SCA3的账户链生成合约执行交易区块ED3，合约执行交易区块ED3会根据合约执行交易区块E`D3回滚该合约账户链的状态数据信息，以及交易执行失败信息，返回交易执行失败信息给用户；
节点在执行合约执行交易区块ED3内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约SCA3的账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链；同时，节点需要在合约SCA2的账户链根据合约执行交易区块ED2和合约执行交易区块ED3更新该合约SCA2的账户链的状态数据信息，增加交易执行失败信息，生成状态更新区块SU，返回交易执行失败信息给用户。
又一方面，本发明还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。
再一方面，本发明还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上方法的步骤。
由上述技术方案可知，本发明的基于账户链的智能合约运行方法包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，共识节点为每个合约生成合约账户链，合约账户链的Genesis区块是该合约的状态初始化区块；用户调用合约时，在自己的账户链生成合约调用交易区块，并发送至交易池，共识节点从交易池中取出交易执行，修改该合约账户链的状态，在对应合约账户链生成合约执行区块。本发明的每个合约是一个合约账户链，每条合约账户链维护一个合约状态集，合约状态集以MPT树等数据结构维护，合约账户链节点运行PoS或BFT类共识进行出块并将区块上链。用户通过自己的账户链发起合约交易，指向对应的合约账户链。账户链是基于DAG结构的区块链，交易并发程度高，吞吐量大，提升智能合约执行效率。
附图说明
图1为本发明实施例基于账户链的合约执行流程；
图2为本发明实施例合约执行原子性_非跨合约调用失败执行流程；
图3为本发明实施例合约执行原子性_跨合约调用且区块ED3的交易失败执行流程；
图4为本发明实施例合约执行原子性_跨合约调用且区块ED2的交易失败执行流程；
图5为本发明实施例合约执行原子性_跨合约调用且区块ED3的交易失败执行流程。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
如图1所示，本实施例所述的基于账户链的智能合约运行方法，包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，共识节点为每个合约生成合约账户链，合约账户链的Genesis区块是该合约的状态初始化区块。用户调用合约时，需要在自己的账户链生成合约调用交易区块，并发送至交易池，共识节点从交易池中取出交易执行，修改该合约账户链的状态，在对应合约账户链生成合约执行区块。
具体分为合约部署步骤和合约执行步骤：
用户部署合约：用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，然后共识节点根据部署交易区块信息，执行合约部署交易区块，生成合约账户链Genesis区块，初始化合约状态，生成合约账户链。
用户调用合约：用户在账户链生成合约调用交易区块，调用链上已部署的智能合约。用户生成调用交易区块后，该交易进入交易池。共识节点从交易池中取出该交易，根据交易区块的数据，执行该合约调用交易，并修改合约相关的状态，在该合约账户链生成执行该交易后的合约执行区块。
以下分别具体说明：
1.合约部署
用户账户A和用户账户B分别在自己的账户链生成合约部署交易区块Di（i=1,2,3。用户账户A部署生成合约部署交易区块D1，用户账户B部署生成合约部署交易区块D2和合约部署交易区块D3），然后由共识节点根据合约部署交易区块Di初始化合约状态信息，生成该合约账户链的Genesis区块，作为合约账户链的第一个区块。其中用户账户A部署合约SCA1，生成合约部署交易区块D1，合约SCA1的账户链的Genesis区块为D1gen，用户账户B分别部署合约SCA2和和SCA3，生成合约部署交易区块D2和合约部署交易区块D3，合约SCA2的账户链的Genesis区块为D2gen，合约SCA3的账户链的Genesis区块为D3gen。由于合约SCA3调用了合约SCA2，故在合约账户链中，合约SCA3的Genesis区块需要引用合约SCA2的Genesis区块。
2.合约调用
（1）非跨合约调用
用户账户A调用合约SCA1:
用户账户A在自己的账户区块链上生成合约调用交易区块IVD1，该交易被放置交易池中。共识节点从交易池内收集到该交易，打包生成该交易的执行交易区块ED1，包含用户账户链的合约调用区块的区块hash引用、交易信息以及执行交易后合约的最终状态集信息等。经共识节点共识完成后，最终上链。
（2）跨合约调用
用户账户C调用合约SCA3（合约SCA3内部调用合约SCA2，存在跨合约调用）：
用户账户C在自己的账户区块链上生成合约调用交易区块IVD3，该交易被放置交易池中。共识节点从交易池内收集到该交易，打包生成合约执行交易区块E`D3。因为存在跨合约调用，节点执行该交易时发现存在跨合约调用，会先生成一个中间状态的执行区块，即E`D3；然后节点需要在合约账户链SCA3生成合约调用交易区块IVD2，调用合约SCA2，节点将该调用合约交易发送至交易池；节点在交易池中打包该交易，并在合约SCA2的账户链上生成执行合约执行交易区块ED2。合约执行交易区块ED2上链后，节点再根据该区块执行后的合约SCA2的账户链的最新状态以及合约SCA3的账户链的合约执行交易区块E`D3即合约SCA3的账户链的中间状态，执行最终的合约调用交易，生成最终的合约执行交易区块ED3。
3.合约执行的原子性，如图2-图5所示；
（1）非跨合约调用
节点在执行区块ED1内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链，并返回交易执行失败信息给用户。
（2）跨合约调用为例：
跨合约调用执行失败存在三种情况：
节点在执行合约执行交易区块E`D3内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链，并返回交易执行失败信息给用户。
节点在执行合约执行交易区块ED2内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户SCA2的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链。同时，节点需要在合约SCA3的账户链生成合约执行交易区块ED3，合约执行交易区块ED3会根据中间状态执行合约执行交易区块E`D3回滚该合约账户链的状态数据信息，以及交易执行失败信息，返回交易执行失败信息给用户。
③节点在执行合约执行交易区块ED3内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约SCA3的账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链。同时，节点需要在合约SCA2的账户链根据执行合约执行交易区块ED2和合约执行交易区块ED3更新该合约（SCA2）的账户链的状态数据信息，增加交易执行失败信息，生成状态更新区块SU，返回交易执行失败信息给用户。
一般情况下，区块链中的智能合约需串行执行，以保证状态的一致性；在本发明实施例中，基于账户链的设计，在无跨合约调用时，可以实现智能合约的并行执行。
又一方面，本发明还公开一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上述方法的步骤。
再一方面，本发明还公开一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如上方法的步骤。
在本申请提供的又一实施例中，还提供了一种包含指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例中任一基于账户链的智能合约运行方法。
可理解的是，本发明实施例提供的系统与本发明实施例提供的方法相对应，相关内容的解释、举例和有益效果可以参考上述方法中的相应部分。
本申请实施例还提供了一种电子设备，包括处理器、通信接口、存储器和通信总线，其中，处理器，通信接口，存储器通过通信总线完成相互间的通信，
存储器，用于存放计算机程序；
处理器，用于执行存储器上所存放的程序时，实现上述基于账户链的智能合约运行方法。
上述电子设备提到的通信总线可以是外设部件互连标准（英文：PeripheralComponent Interconnect，简称：PCI）总线或扩展工业标准结构（英文：Extended IndustryStandard Architecture，简称：EISA）总线等。该通信总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。
通信接口用于上述电子设备与其他设备之间的通信。
存储器可以包括随机存取存储器（英文：Random Access Memory，简称：RAM），也可以包括非易失性存储器（英文：Non-Volatile Memory，简称：NVM），例如至少一个磁盘存储器。可选的，存储器还可以是至少一个位于远离前述处理器的存储装置。
上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器（英文：Central ProcessingUnit，简称：CPU）、网络处理器（英文：Network Processor，简称：NP）等；还可以是数字信号处理器（英文：Digital Signal Processing，简称：DSP）、专用集成电路（英文：ApplicationSpecific Integrated Circuit，简称：ASIC）、现场可编程门阵列（英文：Field-Programmable Gate Array，简称：FPGA）或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本申请实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线（例如同轴电缆、光纤、数字用户线（DSL））或无线（例如红外、无线、微波等）方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，DVD)、或者半导体介质（例如固态硬盘Solid State Disk (SSD)）等。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，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、物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、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，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。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (6)
1.一种基于账户链的智能合约运行方法，其特征在于，包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，共识节点为每个合约生成合约账户链，合约账户链的Genesis区块是该合约的状态初始化区块；用户调用合约时，在自己的账户链生成合约调用交易区块，并发送至交易池，共识节点从交易池中取出交易并执行，修改该合约账户链的状态，在对应合约账户链生成合约执行区块；
包括用户部署合约步骤和用户调用合约步骤：
所述用户部署合约步骤包括用户在自己的账户链生成合约部署交易区块，然后共识节点根据部署交易区块信息，执行合约部署交易区块，生成合约账户链Genesis区块，初始化合约状态，生成合约账户链；
所述用户调用合约步骤包括用户在账户链生成合约调用交易区块，调用链上已部署的智能合约；用户生成调用交易区块后，该交易进入交易池；共识节点从交易池中取出该交易，根据交易区块的数据，执行该合约调用交易，并修改合约相关的状态，在所述合约账户链生成执行该交易后的合约执行区块。
2.根据权利要求1所述的基于账户链的智能合约运行方法，其特征在于：所述用户部署合约步骤具体包括：
用户账户A和用户账户B分别在自己的账户链生成合约部署交易区块Di，其中，i=1,2,3，用户账户A部署生成合约部署交易区块D1，用户账户B部署生成合约部署交易区块D2和合约部署交易区块D3，然后由共识节点根据合约部署交易区块Di初始化合约状态信息，生成该合约账户链的Genesis区块，作为合约账户链的第一个区块；其中用户账户A部署合约SCA1，生成合约部署交易区块D1，合约SCA1的账户链的Genesis区块为D1gen，用户账户B分别部署合约SCA2和合约SCA3，生成合约部署交易区块D2和合约部署交易区块D3，合约SCA2的账户链的Genesis区块为D2gen，合约SCA3的账户链的Genesis区块为D3gen；由于合约SCA3调用了合约SCA2，故在合约账户链中，合约SCA3的Genesis区块需要引用合约SCA2的Genesis区块。
3.根据权利要求2所述的基于账户链的智能合约运行方法，其特征在于：所述用户调用合约步骤包括，
（1）非跨合约调用时
用户账户A调用合约SCA1:
用户账户A在自己的账户区块链上生成合约调用交易区块IVD1，该交易被放置交易池中；共识节点从交易池内收集到该交易，打包生成该交易的执行交易区块ED1，包含用户账户链的合约调用区块的区块hash引用、交易信息以及执行交易后合约的最终状态集信息；经共识节点共识完成后，最终上链；
（2）跨合约调用时
用户账户C调用合约SCA3即合约SCA3内部调用合约SCA2，存在跨合约调用：
用户账户C在自己的账户区块链上生成合约调用交易区块IVD3，该交易被放置交易池中；共识节点从交易池内收集到该交易，生成合约执行交易区块E`D3；然后节点需要在合约SCA3生成合约调用交易区块IVD2，调用合约SCA2，节点将该调用合约交易发送至交易池；节点在交易池中打包该交易，并在合约SCA2上生成合约执行交易区块ED2；合约执行交易区块ED2上链后，节点再根据该区块执行后的合约SCA2的账户链的最新状态以及合约SCA3的账户链的合约执行交易区块E`D3即合约SCA3的账户链的中间状态，执行最终的合约调用交易，生成最终的合约执行交易区块ED3。
4.根据权利要求3所述的基于账户链的智能合约运行方法，其特征在于：所述用户调用合约步骤还包括，
（1）非跨合约调用时
节点在执行合约执行交易区块ED1内的交易时，满足以下情况失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链，并返回交易执行失败信息给用户；
（2）跨合约调用时
跨合约调用执行失败存在三种情况：
节点在执行合约执行交易区块E`D3内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链，并返回交易执行失败信息给用户；
节点在执行合约执行交易区块ED2内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约SCA2的账户链状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链；同时，节点需要在合约SCA3的账户链生成合约执行交易区块ED3，合约执行交易区块ED3会根据合约执行交易区块E`D3回滚该合约账户链的状态数据信息，以及交易执行失败信息，返回交易执行失败信息给用户；
节点在执行合约执行交易区块ED3内的交易时，失败：
当生成该区块后，共识节点实际执行区块内的交易，因为某些原因导致交易失败，节点会增加交易执行失败信息在该区块中，回滚该合约SCA3的账户的状态数据，并进行共识，达成一致后区块上链；同时，节点需要在合约SCA2的账户链根据合约执行交易区块ED2和合约执行交易区块ED3更新该合约SCA2的账户链的状态数据信息，增加交易执行失败信息，生成状态更新区块SU，返回交易执行失败信息给用户。
5.一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
6.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述方法的步骤。
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