一种元区块及其生成、识别、过滤方法技术

本发明专利技术公开了一种元区块及其生成、识别、过滤方法，所述元区块包括区块头、区块体、附件；所述元区块生成方法，包括以下步骤：按与正常区块相同的生成方式生成区块头；将“交易数量”赋值为0作为区块体；将“前向区块指针”的值进行变换处理，生成附件文件内容；计算附件文件内容的反码，将其作为所述附件文件名称，并在系统指定的非区块文件目录下存储所述附件；计算所述附件文件名的SHA256值，将其赋值于所述区块头中的变量“交易数据哈希根”；按照元区块结构及顺序组织成元区块。按此结构设计的元区块能被监管节点系统自动识别，并可在区块链检索时自动被过滤掉，不影响区块链的检索效率，同时能够大幅提升区块链的防篡改性能。

A Metablock and Its Generation, Recognition and Filtration Method

The invention discloses a metablock and its generation, identification and filtering method, the metablock includes block head, block body and accessories; the metablock generation method includes the following steps: generating block head according to the same generation method as normal block; assigning \transaction quantity\ to 0 as block body; transforming the value of \forward block pointer\ to generate accessories. File content; calculate the counter-code of the attachment file content, and store the attachment as the name of the attachment file, and store the attachment under the non-block file directory specified by the system; calculate the SHA256 value of the attachment file name, assign it to the variable \transaction data hash\ in the block head; organize the metablock into metablocks according to the metablock structure and order. The metablocks designed according to this structure can be automatically identified by the supervised node system, and can be automatically filtered out when the block chain is retrieved, without affecting the retrieval efficiency of the block chain, and can greatly improve the tamper-proof modification performance of the block chain.

【技术实现步骤摘要】
一种元区块及其生成、识别、过滤方法
本专利技术涉及区块链
，特别是涉及一种元区块及其生成、识别、过滤方法。
技术介绍
“比特币：一种点对点的电子现金系统(Bitcoin:APeer-to-PeerElectronicCashSystem)”，现公布的区块链防篡改性指标见下表：其中，q表示在一段时间内，伪造者篡改一个区块的速度超过正常区块生长速度的概率；z表示被伪造区块的后续区块数量(需要伪造的区块数量)；P表示伪造者最后能够抹平所有后续区块的概率(篡改成功率)。根据上表数据，当q＝0.1时：如果z＝6，则P＝0.0002428；如果z＝10，则P＝0.0000012。当q＝0.3时：如果z＝25，则P＝0.0006132；如果z＝30，则P＝0.0001522。由此说明，如果伪造者篡改一个区块的速度很慢时(比如q＝0.1，即与正常区块生长速度相比只有10％的胜出概率)，只要少数后续区块数量(比如z＝6)即可达到较高的防篡改性(P＝0.0002428)；如果伪造者篡改一个区块的速度很快时(比如q＝0.3，即与正常区块生长速度相比有30％的胜出概率)，只要后续区块数量足够多时(比如z＝30)，亦能达到较高防篡改性(P＝0.0001522)。现实中，如果“比特币”的价格下跌到“挖矿”成本之下时，“挖矿”将产生亏损，全球“挖矿”者则会急剧减少，假定伪造者与“挖矿者”的“算力”接近，那么，在伪造者篡改一个区块与区块链正常生长一个区块的“竞赛”中，伪造者平均胜出率会大幅提升，如30％(即q＝0.3)，此时，如果当前仅有5个后续区块需要被伪造(即z＝5)，则篡改成功率P为0.1773523，即有17.7％的篡改成功率，此时区块链的防篡改能力已经严重不足。因此，区块链的防篡改性能与伪造者篡改一个区块的速度、被伪造区块的后续区块数量高度相关。当伪造者篡改一个区块的速度较快，而被伪造区块的后续区块数较少时，区块链的防篡改能力将严重不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种元区块及其生成、识别、过滤方法，能够大幅提升区块链的防篡改性能。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种元区块生成方法，包括以下步骤：S101：按区块生成方式分别获取变量“版本号”、“前向区块指针”、“时间戳”、“随机数”、“目标哈希”的值作为区块头；S102：将变量“交易数量”赋值为0作为区块体；S103：将变量“前向区块指针”的值进行变换处理，生成16×16矩阵的二维码图片，作为附件文件内容；S104：对所述附件进行命名：对附件文件内容进行求反码，其结果作为附件文件名称；并在系统指定的非区块文件目录下存储所述附件；S105：计算所述附件文件名的SHA256值，将其赋值于所述区块头中的变量“交易数据哈希根”；S106：按照区块头、区块体、附件的顺序及区块结构组织成元区块。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤S103的具体过程包括：将变量“前向区块指针”的值转换成256个二进制位，再将1至128位与129至256位进行对调，静态生成16×16矩阵的二维码图片，该图片即为附件文件内容。在本专利技术一个较佳实施例中，步骤S103的具体过程包括：将变量“前向区块指针”的值转换成256个二进制位，再将256个二进制位按16个为一行进行奇数行与偶数行对调，静态生成16×16矩阵的二维码图片，该图片即为附件文件内容。为解决上述技术问题，本专利技术采用的另一个技术方案是：提供一种元区块，用于所述元区块生成方法，其包括：区块头，包括变量“版本号”、“前向区块指针”、“时间戳”、“随机数”、“目标哈希”、“交易数据哈希根”；区块体，由值为0的变量“交易数量”组成；附件，与本区块相关的一个附加的、在系统指定的非区块文件目录下存储的图片文件。在本专利技术一个较佳实施例中，所述附件的附件内容为区块头中变量“前向区块指针”变换处理的结果，附件文件名为附件内容求反码得出的结果。进一步的，所述变量“交易数据哈希根”的值为所述附件文件名的SHA256值。为解决上述技术问题，本专利技术采用的第三个技术方案是：提供一种元区块自动识别及检索过滤的方法，应用于所述元区块，包括以下步骤：S201：利用“链尾文件”打开对应的区块文件；S202：读取并判断当前区块的变量“交易数量”；S203：若“交易数量”的值为零，则判断出当前区块为元区块，读取变量“前向区块指针”，获取下一区块，重复步骤S202；S204：若“交易数量”的值不为零，则判断出当前区块为正常区块，解析该区块；如果命中目标区块，则结束；如果不是目标区块，则读取变量“前向区块指针”，获取下一区块，重复步骤S202。本专利技术的有益效果是：与现有的区块链防篡改性能相比，(1)本专利技术定义了一种“元区块(meta-block)”，所谓“元区块”是指监管节点系统可自动识别并可在区块链检索时自动过滤、不包含任何交易、篡改者无法回避、带有附件的特殊区块，动态生成的元区块虽然不包含任何交易数据，但篡改者却无法回避该元区块，且伪造元区块相比正常区块难度更大；(2)本专利技术提供的元区块生成方法，使得在联盟区块链系统中，监管节点在发现有涉嫌篡改区块的行为时，可以利用本专利技术提供的元区块生成方法，动态生成一个或若干个元区块，并不定时插入到正常区块链的当前链尾，一方面使得伪造者需要篡改的后续区块数增加，另一方面，伪造元区块的难度相对较大，也降低了伪造者篡改区块的平均速度，故能大幅提升区块链的防篡改性能；(3)按此结构设计的元区块能被监管节点系统自动识别，并可在区块链检索时自动被过滤掉，不影响区块链的检索效率。附图说明图1是所述元区块的结构设计示意图；图2是所述元区块动态生成方法的流程图；图3是所述元区块自动识别及检索过滤方法的流程图；图4是正常区块链与篡改者伪造区块链的示意图；图5是所述元区块Blockm-2的Prev-Block值伪造后生成的二维码示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的较佳实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。请参阅图1至图3，本专利技术实施例包括：一种元区块，包括区块头、区块体、附件。其中，区块头的结构与比特币交易系统中的区块结构相同，包括变量“版本号”、“前向区块指针”、“时间戳”、“随机数”、“目标哈希”、“交易数据哈希根”；所述区块体，由值为0的变量“交易数量”组成，占1个字节；附件是与本区块相关的一个附加的、在系统指定的非区块文件目录下存储的图片文件。如下表：本专利技术定义了一种“元区块(meta-block)”，所谓“元区块”是指监管节点系统可自动识别并可在区块链检索时自动过滤、不包含任何交易、篡改者无法回避、带有附件的特殊区块，动态生成的元区块虽然不包含任何交易数据，但篡改者却无法回避该元区块，且伪造元区块相比正常区块难度较大。结合图2，所述元区块的动态生成方法，包括以下步骤：S101：按正常区块相同生成方式分别获取变量“版本号”、“前向区块指针”、“时间戳”、“随机数”、“目标哈希”的值作为区块头；S102：将变量“交易数量”赋值为0作为区块体；S103：将变量“前向区块指针”的值进行变换处理，生成16×16矩阵的二维码图片，作为附件文件内容本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种元区块生成方法，包括以下步骤：S101：按区块生成方式分别获取变量“版本号”、“前向区块指针”、“时间戳”、“随机数”、“目标哈希”的值作为区块头；S102：将变量“交易数量”赋值为0作为区块体；S103：将变量“前向区块指针”的值进行变换处理，生成16×16矩阵的二维码图片，作为附件文件内容；S104：对所述附件进行命名：对附件文件内容进行求反码，其结果作为附件文件名称；并在系统指定的非区块文件目录下存储所述附件；S105：计算所述附件文件名的SHA256值，将其赋值于所述区块头中的变量“交易数据哈希根”；S106：按照区块头、区块体、附件的顺序及区块结构组织成元区块。

【技术特征摘要】
1.一种元区块生成方法，包括以下步骤：S101：按区块生成方式分别获取变量“版本号”、“前向区块指针”、“时间戳”、“随机数”、“目标哈希”的值作为区块头；S102：将变量“交易数量”赋值为0作为区块体；S103：将变量“前向区块指针”的值进行变换处理，生成16×16矩阵的二维码图片，作为附件文件内容；S104：对所述附件进行命名：对附件文件内容进行求反码，其结果作为附件文件名称；并在系统指定的非区块文件目录下存储所述附件；S105：计算所述附件文件名的SHA256值，将其赋值于所述区块头中的变量“交易数据哈希根”；S106：按照区块头、区块体、附件的顺序及区块结构组织成元区块。2.根据权利要求1所述的元区块生成方法，其特征在于，步骤S103的具体过程包括：将变量“前向区块指针”的值转换成256个二进制位，再将1至128位与129至256位进行对调，静态生成16×16矩阵的二维码图片，该图片即为附件文件内容。3.根据权利要求1所述的元区块生成方法，其特征在于，步骤S103的具体过程包括：将变量“前向区块指针”的值转换成256个二进制位，再将256个二进制位按16个为一行进行奇数行与偶数行对调，静态生成16×16矩阵的二维码图片，该图片即为...

【专利技术属性】
技术研发人员：张家锐，吴晓琴，屠菁，祁钰，
申请(专利权)人：合肥学院，
类型：发明
国别省市：安徽,34