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CN107679863B - 一种区块链系统及快速验证区块的方法 - Google Patents

一种区块链系统及快速验证区块的方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供了一种区块链系统及快速验证区块的方法，其中，方法包括：区块生成节点顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播；共识节点接收区块，启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；根据交易执行结果验证区块。本申请能够并发对区块内交易进行执行和结果验证，从而能通过扩展机器硬件的手段提升验证及同步区块的速度。

Description

一种区块链系统及快速验证区块的方法
技术领域
本申请属于区块链领域，尤其涉及一种区块链系统快速验证区块的方法及快速验证区块的区块链系统。
背景技术
区块链采用区块存储交易，区块内的交易拥有严格的顺序。所有参与共识的节点在收到区块之后，需要对区块进行区块交易结果验证。区块交易结果验证之前需要对区块内存储的交易严格按照顺序进行格式验证及交易执行，由于后一个交易执行的初始数据状态依赖于前一个交易执行的结果，目前这个过程是一个串行过程，只能等待前一个交易执行完成、更新数据状态后，后一个交易才能基于更新后的数据状态执行，待区块中所有交易顺序执行完后才能进行区块交易结果验证。
发明内容
本申请用于解决现有区块链系统中区块验证速度慢、区块链系统交易网络性能不高的问题。
为了解决上述技术问题，本申请的一技术方案为提供一种区块链系统快速验证区块的方法，所述方法包括：
区块生成节点顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播；
共识节点接收区块，启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；根据交易执行结果验证区块。
本申请另一技术方案为提供一种快速验证区块的区块链系统，包括区块生成节点及共识节点；
其中，所述区块生成节点包括区块生成单元及差异计算单元；
所述区块生成单元用于生成区块；所述差异计算单元用于顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播；
其中，所述共识节点包括接收单元、并发处理单元及验证单元；
所述接收单元用于接收区块；所述并发处理单元用于启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；所述验证单元用于根据交易执行结果验证区块。
本申请中的区块生成节点在区块中加入了各交易的初始数据状态差异，使得共识节点能够根据交易的初始数据状态差异恢复交易的初始数据状态，从而使得共识节点能够根据交易的初始数据状态启动多线程并发对区块内交易进行交易执行和结果验证，从而能通过扩展机器硬件(比如CPU数量、硬件集群等)的手段提升验证及同步区块的速度，最终能大幅度提升区块链交易网络的整体性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请一实施例的区块链系统快速验证区块方法的流程图；
图2为本申请另一实施例的区块链系统快速验证区块方法的流程图；
图3为本申请一实施例的快速验证区块的区块链系统的结构图。
具体实施方式
为了使本申请的技术特点及效果更加明显，下面结合附图对本申请的技术方案做进一步说明，本申请也可有其他不同的具体实例来加以说明或实施，任何本领域技术人员在权利要求范围内做的等同变换均属于本申请的保护范畴。
在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“一具体实施例”、“一具体实施方式”、“例如”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构或者特点包含于本申请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一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。各实施例中涉及的步骤顺序用于示意性说明本申请的实施，其中的步骤顺序不作限定，可根据需要作适当调整。
本申请中所述的区块链系统包括普通节点及共识节点，普通节点及共识节点可统称为区块生成节点，用于生成区块，发送验证请求至共识节点，共识节点用于对接收到的区块进行投票验证，向请求节点反馈投票结果，请求节点根据投票结果决定是否将区块记入账本，若记入账本，则通知其他节点将区块记入账本。
如图1所示，图1为本申请实施例的区块链系统快速验证区块方法的流程图。本实施例中的区块生成节点在区块中加入了各交易的初始数据状态差异，使得共识节点能够根据交易的初始数据状态差异恢复交易的初始数据状态，从而使得共识节点能够根据交易的初始数据状态启动多线程并发对区块内交易进行执行和结果验证。具体的，区块链系统快速验证区块的方法包括：
步骤101：区块生成节点顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播。
本步骤中，将各交易的初始数据状态差异记入区块中能够压缩数据量，避免数据量太大影响区块发送效率。
步骤102：共识节点接收区块，启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；根据交易执行结果验证区块。
本步骤中，因计算得到了当前区块中交易的初始数据状态，能够根据当前区块中交易的初始数据状态启动多线程并发进行交易执行及结果验证。具体实施时，可以根据交易数据启动多线程，如每个线程处理一个交易。
详细的说，区块的初始数据状态是指区块中交易执行前，账本整体的数据状态。区块中某一交易的初始数据状态是指该交易执行前，账本整体的数据状态。
本申请一实施例中，共识节点计算当前区块中交易的初始数据状态之前还包括：对接收到的区块进行格式检查，验证区块中交易格式、交易的初始数据状态差异格式是否符合要求，如符合，则计算当前区块中交易的初始数据状态，如不符合，则区块验证不通过。
本申请一实施例中，如图2所示，为了保证步骤102中计算所得交易的初始数据状态正确，上述步骤102在根据交易执行结果进行结果验证之前还包括：
根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法；若所有计算所得交易的初始数据状态均合法则进行区块验证，若有一个计算所得交易的初始数据状态不合法则区块验证不通过。
一具体实施方式中，共识节点根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法的过程包括：
对于每一交易执行结果，将该交易执行结果与本地存储的当前区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异；
对于计算得到的每一交易的初始数据状态差异，将该交易的初始数据状态差异与区块中相应交易的初始数据状态差异进行比较，若比较结果均相同，则所有计算所得交易的初始数据状态合法。
本申请一实施例中，上述步骤101中区块生成节点顺序执行区块中的交易后，还包括根据区块中最后一个交易执行后的数据状态按预定算法计算唯一标识值，将该标识值记入区块。上述步骤102中共识节点验证交易执行结果的过程包括：
根据区块中最后一个交易的交易执行结果按预定算法计算唯一标识值，将该标识值与区块中的标识值作比较，若比较结果相同，则区块验证通过。
本申请中所述的标识值例如为哈希值，本申请对标识值具体为何不做限定，只要能唯一表示最后一个交易的交易执行结果(交易执行后的数据状态)即可。
如图3所示，图3为本申请一实施例的快速验证区块的区块链系统的结构图。具体的，包括：区块生成节点30及共识节点40。
其中，区块生成节点30包括区块生成单元301及差异计算单元302；区块生成单元301用于生成区块；差异计算单元302用于顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播。
其中，共识节点40包括接收单元401、并发处理单元402及验证单元403；接收单元401用于接收区块；并发处理单元402用于启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；验证单元403用于根据交易执行后的数据状态验证区块。
进一步实施例中，并发处理单元402还用于根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法；若所有计算所得交易的初始数据状态均合法则启动验证单元403。
详细的说，并发处理单元402根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法的过程包括：
对于每一交易执行结果，将该交易执行结果与本地存储的当前区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异；
对于计算得到的每一交易的初始数据状态差异，将该交易的初始数据状态差异与区块中相应交易的初始数据状态差异进行比较，若比较结果均相同，则所有计算所得交易的初始数据状态合法。
进一步实施例中，差异计算单元302还用于根据区块中最后一个交易执行后的数据状态按预定算法计算唯一标识值，将该标识值记入区块。
验证单元403验证交易执行结果的过程包括：根据区块中最后一个交易的交易执行结果按预定算法计算唯一标识值，将该标识值与区块中的标识值作比较，若比较结果相同，则区块验证通过。
本申请中的区块生成节点在区块中加入了各交易的初始数据状态差异，使得共识节点能够根据交易的初始数据状态差异恢复交易的初始数据状态，从而避免共识节点执行验证时进行串行等待，根据交易的初始数据状态启动多线程并发对区块内交易进行交易执行和结果验证，从而能通过扩展机器硬件(比如CPU数量、硬件集群等)的手段提升验证及同步区块的速度，最终能大幅度提升区块链交易网络的整体性能。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请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，本申请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。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(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。
以上所述仅用于说明本申请的技术方案，任何本领域普通技术人员均可在不违背本申请的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本申请的权利保护范围应视权利要求范围为准。

Claims (10)

1.一种区块链系统快速验证区块的方法，其特征在于，包括：
区块生成节点顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播；
共识节点接收区块，启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；根据交易执行结果验证区块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，根据交易执行结果验证区块之前还包括：
根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法；若所有计算所得交易的初始数据状态均合法则进行区块验证。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，共识节点根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法的过程包括：
对于每一交易执行结果，将该交易执行结果与本地存储的当前区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异；
对于计算得到的每一交易的初始数据状态差异，将该交易的初始数据状态差异与区块中相应交易的初始数据状态差异进行比较，若比较结果均相同，则所有计算所得交易的初始数据状态合法。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，共识节点根据交易执行结果验证区块的过程包括：
根据区块中最后一个交易的交易执行结果按预定算法计算唯一标识值，将该标识值与区块中的标识值作比较，若比较结果相同，则区块验证通过。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，若区块验证通过，则利用区块中最后一个交易的执行结果更新本地数据库。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，共识节点计算交易的初始数据状态之前还包括：对接收到的区块进行格式检查。
7.一种快速验证区块的区块链系统，其特征在于，区块生成节点及共识节点；
其中，所述区块生成节点包括区块生成单元及差异计算单元；
所述区块生成单元用于生成区块；所述差异计算单元用于顺序执行区块中的交易，将每个交易执行后的数据状态与区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异，将各交易的初始数据状态差异记入区块后进行广播；
其中，所述共识节点包括接收单元、并发处理单元及验证单元；
所述接收单元用于接收区块；所述并发处理单元用于启动多线程并发根据本地存储的当前区块初始的数据状态及当前区块中交易的初始数据状态差异计算相应交易的初始数据状态，根据计算所得交易的初始数据状态进行交易执行得到交易执行结果，交易执行结果记录交易执行后的数据状态；所述验证单元用于根据交易执行结果验证区块。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述并发处理单元还用于根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法；若所有计算所得交易的初始数据状态均合法则启动所述验证单元。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，所述并发处理单元根据交易执行结果、本地存储的当前区块初始的数据状态及区块中交易的初始数据状态差异验证所有计算所得交易的初始数据状态是否合法的过程包括：
对于每一交易执行结果，将该交易执行结果与本地存储的当前区块初始的数据状态作比较，得到下一交易的初始数据状态差异；
对于计算得到的每一交易的初始数据状态差异，将该交易的初始数据状态差异与区块中相应交易的初始数据状态差异进行比较，若比较结果均相同，则所有计算所得交易的初始数据状态合法。
10.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述验证单元根据交易执行结果验证区块的过程包括：
根据区块中最后一个交易的交易执行结果按预定算法计算唯一标识值，将该标识值与区块中的标识值作比较，若比较结果相同，则区块验证通过。
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