CN117560137A - 一种区块链服务装置和区块链服务系统及通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种区块链服务装置和区块链服务系统及通信方法，包括区块链服务终端，通过增设区块链服务终端构建区块链服务系统；分布式网络节点，用于数据的分布存储和去中心化；智能合约引擎，用于执行和验证合同规则；网络通信协议，用于定义和实现适当的网络通信协议；监控模块，用于实时监测区块链网络的性能、识别潜在问题，本申请智能合约使得自动化合同成为可能，无需第三方中介，降低了交易成本，加速了合同执行，从而提高了效率，更好的应用在供应链管理、保险索赔处理和房地产交易领域。

Description

一种区块链服务装置和区块链服务系统及通信方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，具体为一种区块链服务装置和区块链服务系统及通信方法。

背景技术

区块链服务指的是提供与区块链技术相关的各种服务的公司、平台或解决方案,这些服务旨在帮助个人、企业和组织在区块链领域开发、部署和管理应用程序。

一般的，随着科技以及网络的飞速发展，区块链服务及其有点被广泛应用在很多领域，比如选举、不动产登记和医疗记录、监管和审计以及供应链管理、保险索赔处理和房地产交易，但是每个不同领域的应用需要针对各自领域的特点去对区块链服务进行详细配置，少有泛用性广的区块链服务，或多或少因为某个环节的配置缺失导致一系列问题，其中包括数据不可信和篡改问题、欺诈和安全问题、合约生成周期长的问题、中央化风险问题以及数据隐私问题。

综上，需要提出一种区块链服务装置和区块链服务系统及通信方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种区块链服务装置和区块链服务系统及通信方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种区块链服务装置，包括区块链服务终端，通过增设区块链服务终端构建区块链服务系统；

分布式网络节点，用于数据的分布存储和去中心化；

智能合约引擎，用于执行和验证合同规则；

网络通信协议，用于定义和实现适当的网络通信协议；

监控模块，用于实时监测区块链网络的性能、识别潜在问题。

一种区块链服务系统，包括区块链网络模块、区块链协议模块、区块链节点模块、区块链服务装置以及区块链多终端应用模块，

建立区块链网络模块，所述区块链网络模块由分布在全球的多个节点组成，这些节点包括矿工、验证者、全节点或轻节点，节点之间通过点对点连接相互通信，用于共同维护区块链的完整性；

建立区块链协议模块，所述区块链协议模块用于制定一套规则和协议，具体的为定义数据结构、共识机制、交易格式和验证规则；

建立区块链节点模块，所述区块链节点模块提供网络中的参与者，分为全节点、轻节点和矿工，区块链节点模块通过全节点存储整个区块链的副本，验证每个交易，区块链节点模块通过轻节点仅存储区块头和验证交易，不需要完整的区块链副本，区块链节点模块通过矿工负责生成新的区块并添加到区块链中；

架设区块链服务装置，所述区块链服务装置还包括区块链服务模块，区块链服务装置通过区块链服务模块进行包括但不限于智能合约执行环境、密钥管理以及身份验证的功能；

架设区块链多终端应用模块，所述区块链多终端应用模块，通过在多终端上构建在区块链之上的应用程序，包括但不限于金融服务、供应链跟踪以及投票系统，用于使用区块链来实现透明性、不可篡改性和去中心化。

作为本发明一种优选的技术方案，所述区块链服务系统中，区块链网络模块和区块链节点模块的建立包括以下步骤：

S301.规划网络拓扑结构,首先决定在区块链网络中使用的不同节点类型，矿工用于创建新的区块，验证者负责验证交易，全节点存储整个区块链，轻节点只存储区块头信息，之后分配地理位置，确定节点的地理位置，用于实现分散性和抗攻击性，节点分布在全球的不同地区;

S302.节点设置和配置，为每个节点类型选择的区块链软件，进行节点初始化，在每个节点上初始化软件并生成配置文件，进行身份验证和密钥管理，为每个节点创建加密密钥对，并确保这些密钥用于节点身份验证和数据签名;

S303.建立节点之间的通信，使用的点对点通信协议，包括TCP/IP，以便节点之间能够互相通信，配置节点以发现其他节点，通过种子节点列表或区块链网络的发现协议实现;

S304.进行节点同步和区块传播，首先进行区块同步，新节点需要从其他节点获取整个区块链的副本，通过下载区块链数据或从其他节点同步数据完成，定义新区块如何在网络中传播，并广播给所有相邻节点，以确保一致性;

S305.配置共识机制，首先配置共识规则，使用工作证明或其他共识算法，配置节点以执行共识规则，发现矿工节点后，配置它们并创建新的区块并进行验证交易，确保它们遵守共识规则;

S306.进行网络监控和维护，监控节点状态，使用监控工具来跟踪节点的健康状况和性能，快速响应节点故障或网络攻击，以确保区块链的完整性和可用性，从而处理故障和攻击;

S307.设置身份验证，确保节点之间的通信受到适当的数字签名和加密保护，实施节点身份验证，以防止未经授权的节点访问网络;

S308.进行网络扩展和增强，随着需要的增长，添加新的节点，以扩展区块链网络，根据发展需求，对网络进行更新和升级，以应对新技术和威胁。

作为本发明一种优选的技术方案，所述区块链协议模块的数据结构还包括区块单元、交易单元、区块链单元以及智能合约单元；

区块单元，每个区块单元均包含一组交易和区块头，区块头包括时间戳、先前区块的哈希、随机数信息；

交易单元，交易单元记录从一个账户到另一个账户的价值转移或智能合约的执行，每个交易都有发送方、接收方、金额、数字签名信息；

区块链单元，由一系列区块链接在一起的数据结构，每个区块的哈希值包含在下一个区块中，从而形成不可篡改的链；

智能合约单元，用于自动执行的合同，包含规则和代码，并将其在区块链上执行。

作为本发明一种优选的技术方案，所述区块链协议模块的共识机制用于确定哪个节点有权创建新的区块，以及如何确保网络上的所有节点达成一致，具体的共识机制还包括工作证明、股权证明、权益证明以及其他算法；

获取工作证明的方式为当前所有节点必须解决一个复杂的数学难题来创建新的区块，首先解决问题的节点有权创建新区块；

获取股权证明的方式为持有更多加密货币的节点有更高的机会创建区块；

获取权益证明的方式为一组代表节点选举用于创建区块的节点；

其他算法还包括权益证明共识PoA以及拜占庭容错共识BFT。

作为本发明一种优选的技术方案，所述区块链协议模块的交易格式用于定义在区块链上执行交易时必须遵循的标准结构，其标准结构包括交易ID、发送方地址、接收方地址、金额以及数字签名，具体为：

交易ID:唯一标识交易的哈希值;

发送方地址：指定发送方账户的地址;

接收方地址：指定接收方账户的地址;

金额：定义交易中涉及的货币数量;

数字签名：用于验证交易的合法性，确保只有发送方执行交易。

一种区块链服务系统，所述区块链协议模块的验证规则用于确保交易和区块的合法性，以防止欺诈或错误数据被添加到区块链中，验证规则包括：

双重支付检测：确保同一笔资金不会被多次使用；

数字签名验证：验证交易的签名是否有效，以确定发送方的真实性；

余额验证：检查发送方的账户是否具有资金来执行交易；

共识规则遵循：确保新创建的区块符合网络的共识规则。

一种区块链服务通信方法，包括以下步骤：

S1.节点之间通信：使多终端应用模块用户通过点对点通信协议来传输数据，通过TCP/IP或HTTP发送新的交易、区块、交易验证请求，节点在加入区块链网络时生成一个唯一的身份标识，使用数字证书或密钥对进行身份验证；

S2.建立P2P连接：然后，节点使用TCP/IP协议建立点对点连接，通过网络发现机制，获得其他节点的IP地址和端口号；

S3.数据传输：节点通过P2P通信发送数据，其中包括数据内容本身和相关元数据，包括数据的哈希值；

S4.交互动机：向其他节点发送新交易以添加到区块中，请求其他节点验证交易或区块的合法性。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1.本申请中区块链的去中心化特性消除了中央权威，通过广泛分布的节点维护数据，实现了更加开放和公平的数据管理，同时，去中心化也有利于加强数据的安全性，因为没有单一点来攻击或破坏，其次，不可篡改性是区块链的关键特点之一，一旦数据被记录在区块链上，几乎不可能被篡改，从而解决欺诈、数据篡改和数据完整性问题，更好的应用在选举、不动产登记和医疗记录领域；

2.本申请使用密钥保护数据安全，减少了数据泄露和黑客攻击的风险，并且所有参与者都查看相同的数据，从而提高了业务流程的透明度，更好的应用在监管和审计领域，尤其在供应链跟踪和公共资金使用方面；

3.本申请智能合约使得自动化合同成为可能，无需第三方中介，降低了交易成本，加速了合同执行，从而提高了效率，更好的应用在供应链管理、保险索赔处理和房地产交易领域。

附图说明

图1为本发明的一种区块链服务系统图；

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明提供一种技术方案：

一种区块链服务装置，包括区块链服务终端，通过增设区块链服务终端构建区块链服务系统；

分布式网络节点，用于数据的分布存储和去中心化；

智能合约引擎，用于执行和验证合同规则；

网络通信协议，用于定义和实现适当的网络通信协议；

监控模块，用于实时监测区块链网络的性能、识别潜在问题；

一种区块链服务系统，包括区块链网络模块、区块链协议模块、区块链节点模块、区块链服务装置以及区块链多终端应用模块，区块链服务系统中，区块链网络模块和区块链节点模块的建立包括以下步骤：

S301.规划网络拓扑结构,首先决定在区块链网络中使用的不同节点类型，矿工用于创建新的区块，验证者负责验证交易，全节点存储整个区块链，轻节点只存储区块头信息，之后分配地理位置，确定节点的地理位置，用于实现分散性和抗攻击性，节点分布在全球的不同地区;

S302.节点设置和配置，为每个节点类型选择的区块链软件，进行节点初始化，在每个节点上初始化软件并生成配置文件，进行身份验证和密钥管理，为每个节点创建加密密钥对，并确保这些密钥用于节点身份验证和数据签名;

S303.建立节点之间的通信，使用的点对点通信协议，包括TCP/IP，以便节点之间能够互相通信，配置节点以发现其他节点，通过种子节点列表或区块链网络的发现协议实现;

S304.进行节点同步和区块传播，首先进行区块同步，新节点需要从其他节点获取整个区块链的副本，通过下载区块链数据或从其他节点同步数据完成，定义新区块如何在网络中传播，并广播给所有相邻节点，以确保一致性;

S305.配置共识机制，首先配置共识规则，使用工作证明或其他共识算法，配置节点以执行共识规则，发现矿工节点后，配置它们并创建新的区块并进行验证交易，确保它们遵守共识规则;

S306.进行网络监控和维护，监控节点状态，使用监控工具来跟踪节点的健康状况和性能，快速响应节点故障或网络攻击，以确保区块链的完整性和可用性，从而处理故障和攻击;

S307.设置身份验证，确保节点之间的通信受到适当的数字签名和加密保护，实施节点身份验证，以防止未经授权的节点访问网络;

S308.进行网络扩展和增强，随着需要的增长，添加新的节点，以扩展区块链网络，根据发展需求，对网络进行更新和升级，以应对新技术和威胁。

其中，区块链网络模块由分布在全球的多个节点组成，这些节点包括矿工、验证者、全节点或轻节点，节点之间通过点对点连接相互通信，用于共同维护区块链的完整性；

其中，区块链协议模块用于制定一套规则和协议，具体的为定义数据结构、共识机制、交易格式和验证规则；

需要说明的是，上述区块链协议模块的数据结构还包括区块单元、交易单元、区块链单元以及智能合约单元；每个区块单元均包含一组交易和区块头，区块头包括时间戳、先前区块的哈希、随机数信息；交易单元记录从一个账户到另一个账户的价值转移或智能合约的执行，每个交易都有发送方、接收方、金额、数字签名信息；由一系列区块链接在一起的数据结构，每个区块的哈希值包含在下一个区块中，从而形成不可篡改的链；用于自动执行的合同，包含规则和代码，并将其在区块链上执行。

需要说明的是，上述区块链协议模块的共识机制用于确定哪个节点有权创建新的区块，以及如何确保网络上的所有节点达成一致，具体的共识机制还包括工作证明、股权证明、权益证明以及其他算法；获取工作证明的方式为当前所有节点必须解决一个复杂的数学难题来创建新的区块，首先解决问题的节点有权创建新区块；获取股权证明的方式为持有更多加密货币的节点有更高的机会创建区块；获取权益证明的方式为一组代表节点选举用于创建区块的节点；其他算法还包括权益证明共识PoA以及拜占庭容错共识BFT。

需要说明的是，上述区块链协议模块的交易格式用于定义在区块链上执行交易时必须遵循的标准结构，其标准结构包括交易ID、发送方地址、接收方地址、金额以及数字签名，具体为：

交易ID:唯一标识交易的哈希值;

发送方地址：指定发送方账户的地址;

接收方地址：指定接收方账户的地址;

金额：定义交易中涉及的货币数量;

数字签名：用于验证交易的合法性，确保只有发送方执行交易。

需要说明的是，上述区块链协议模块的验证规则用于确保交易和区块的合法性，以防止欺诈或错误数据被添加到区块链中，验证规则包括：

双重支付检测：确保同一笔资金不会被多次使用；

数字签名验证：验证交易的签名是否有效，以确定发送方的真实性；

余额验证：检查发送方的账户是否具有资金来执行交易；

共识规则遵循：确保新创建的区块符合网络的共识规则。

其中，区块链节点模块提供网络中的参与者，分为全节点、轻节点和矿工，区块链节点模块通过全节点存储整个区块链的副本，验证每个交易，区块链节点模块通过轻节点仅存储区块头和验证交易，不需要完整的区块链副本，区块链节点模块通过矿工负责生成新的区块并添加到区块链中；

其中，区块链服务装置还包括区块链服务模块，区块链服务装置通过区块链服务模块进行包括但不限于智能合约执行环境、密钥管理以及身份验证的功能；

其中，区块链多终端应用模块，通过在多终端上构建在区块链之上的应用程序，包括但不限于金融服务、供应链跟踪以及投票系统，用于使用区块链来实现透明性、不可篡改性和去中心化。

一种区块链服务通信方法，包括以下步骤：

S1.节点之间通信：使多终端应用模块用户通过点对点通信协议来传输数据，通过TCP/IP或HTTP发送新的交易、区块、交易验证请求，节点在加入区块链网络时生成一个唯一的身份标识，使用数字证书或密钥对进行身份验证；

S2.建立P2P连接：然后，节点使用TCP/IP协议建立点对点连接，通过网络发现机制，获得其他节点的IP地址和端口号；

S3.数据传输：节点通过P2P通信发送数据，其中包括数据内容本身和相关元数据，包括数据的哈希值；

S4.交互动机：向其他节点发送新交易以添加到区块中，请求其他节点验证交易或区块的合法性。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其同物限定。

Claims (8)

1.一种区块链服务装置，包括区块链服务终端，其特征在于：

区块链服务终端，通过增设区块链服务终端构建区块链服务系统；

所述区块链服务装置还包括分布式网络节点，用于数据的分布存储和去中心化；

智能合约引擎，用于执行和验证合同规则；

网络通信协议，用于定义和实现适当的网络通信协议；

监控模块，用于实时监测区块链网络的性能、识别潜在问题；

所述区块链服务装置还包括区块链服务模块，区块链服务装置通过区块链服务模块进行智能合约执行环境、密钥管理以及身份验证的功能。

2.一种区块链服务系统，包括区块链网络模块、区块链协议模块、区块链节点模块、区块链服务装置以及区块链多终端应用模块，其特征在于：

所述区块链网络模块由分布在全球的多个节点组成，这些节点包括矿工、验证者、全节点和轻节点，节点之间通过点对点连接相互通信，用于共同维护区块链的完整性；

所述区块链协议模块用于制定一套规则和协议，具体的为定义数据结构、共识机制、交易格式和验证规则；

所述区块链节点模块提供网络中的参与者，分为全节点、轻节点和矿工，区块链节点模块通过全节点存储整个区块链的副本，验证每个交易，区块链节点模块通过轻节点仅存储区块头和验证交易，不需要完整的区块链副本，区块链节点模块通过矿工负责生成新的区块并添加到区块链中；

所述区块链多终端应用模块，通过在多终端上构建在区块链之上的应用程序，金融服务、供应链跟踪以及投票系统，用于使用区块链来实现透明性、不可篡改性和去中心化。

3.根据权利要求2所述的一种区块链服务系统，其特征在于：

所述区块链服务系统中，区块链网络模块和区块链节点模块的建立包括以下步骤：

S301.规划网络拓扑结构,首先决定在区块链网络中使用的不同节点类型，矿工用于创建新的区块，验证者负责验证交易，全节点存储整个区块链，轻节点只存储区块头信息，之后分配地理位置，确定节点的地理位置，用于实现分散性和抗攻击性，节点分布在全球的不同地区;

S302.节点设置和配置，为每个节点类型选择的区块链软件，进行节点初始化，在每个节点上初始化软件并生成配置文件，进行身份验证和密钥管理，为每个节点创建加密密钥对，并确保这些密钥用于节点身份验证和数据签名;

S303.建立节点之间的通信，使用的点对点通信协议，包括TCP/IP，以便节点之间能够互相通信，配置节点以发现其他节点，通过种子节点列表和区块链网络的发现协议实现;

S304.进行节点同步和区块传播，首先进行区块同步，新节点需要从其他节点获取整个区块链的副本，通过下载区块链数据和从其他节点同步数据完成，定义新区块如何在网络中传播，并广播给所有相邻节点，以确保一致性;

S305.配置共识机制，首先配置共识规则，使用工作证明和其他共识算法，配置节点以执行共识规则，发现矿工节点后，配置它们并创建新的区块并进行验证交易，确保它们遵守共识规则;

S306.进行网络监控和维护，监控节点状态，使用监控工具来跟踪节点的健康状况和性能，快速响应节点故障和网络攻击，以确保区块链的完整性和可用性，从而处理故障和攻击;

S307.设置身份验证，确保节点之间的通信受到适当的数字签名和加密保护，实施节点身份验证，以防止未经授权的节点访问网络;

S308.进行网络扩展和增强，随着需要的增长，添加新的节点，以扩展区块链网络，根据发展需求，对网络进行更新和升级，以应对新技术和威胁。

4.根据权利要求3所述的一种区块链服务系统，其特征在于：

所述区块链协议模块的数据结构还包括区块单元、交易单元、区块链单元以及智能合约单元；

区块单元，每个区块单元均包含一组交易和区块头，区块头包括时间戳、先前区块的哈希、随机数信息；

交易单元，交易单元记录从一个账户到另一个账户的价值转移和智能合约的执行，每个交易都有发送方、接收方、金额、数字签名信息；

区块链单元，由一系列区块链接在一起的数据结构，每个区块的哈希值包含在下一个区块中，从而形成不可篡改的链；

智能合约单元，用于自动执行的合同，包含规则和代码，并将其在区块链上执行。

5.根据权利要求4所述的一种区块链服务系统，其特征在于：

所述区块链协议模块的共识机制用于确定哪个节点有权创建新的区块，以及如何确保网络上的所有节点达成一致，具体的共识机制还包括工作证明、股权证明、权益证明以及其他算法；

获取工作证明的方式为当前所有节点必须解决一个复杂的数学难题来创建新的区块，首先解决问题的节点有权创建新区块；

获取股权证明的方式为持有更多加密货币的节点有更高的机会创建区块；

获取权益证明的方式为一组代表节点选举用于创建区块的节点；

其他算法还包括权益证明共识以及拜占庭容错共识。

6.根据权利要求5所述的一种区块链服务系统，其特征在于，所述区块链协议模块的交易格式用于定义在区块链上执行交易时必须遵循的标准结构，其标准结构包括交易ID、发送方地址、接收方地址、金额以及数字签名，具体为：

交易ID:唯一标识交易的哈希值;

发送方地址：指定发送方账户的地址;

接收方地址：指定接收方账户的地址;

金额：定义交易中涉及的货币数量;

数字签名：用于验证交易的合法性，确保只有发送方执行交易。

7.根据权利要求6所述的一种区块链服务系统，其特征在于，所述区块链协议模块的验证规则用于确保交易和区块的合法性，以防止欺诈和错误数据被添加到区块链中，验证规则包括：

双重支付检测：确保同一笔资金不会被多次使用；

数字签名验证：验证交易的签名是否有效，以确定发送方的真实性；

余额验证：检查发送方的账户是否具有资金来执行交易；

共识规则遵循：确保新创建的区块符合网络的共识规则。

8.一种区块链服务通信方法，其特征在于,包括以下步骤：

S1.节点之间通信：使多终端应用模块用户通过点对点通信协议来传输数据，通过TCP/IP和HTTP发送新的交易、区块、交易验证请求，节点在加入区块链网络时生成一个唯一的身份标识，使用数字证书和密钥对进行身份验证；

S2.建立P2P连接：然后，节点使用TCP/IP协议建立点对点连接，通过网络发现机制，获得其他节点的IP地址和端口号；

S3.数据传输：节点通过P2P通信发送数据，其中包括数据内容本身和相关元数据，包括数据的哈希值；

S4.交互动机：向其他节点发送新交易以添加到区块中，请求其他节点验证交易和区块的合法性。