安全高速轻量级的区块链系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种安全高速轻量级的区块链系统及方法，其中，系统包括：初始化模块，用于在系统初始化时运行，对区块链系统的相关参数进行设置，并部署点对点网络，以通过初始阶段的区块生成将系统功能初始化并达到稳定的状态；注册和交易模块，用于在用户加入此系统时，调用用户注册函数，生成用户公私钥对，并将交易单发送至区块链网络中，通过网络节点验证交易单合法性，并继续将合法的交易广播至全网；区块生成模块，用于根据系统指定的目标区块链系统中特定区块内交易参与方地址，确定当前区块的矿工候选人集合，矿工候选人集合内候选人利用共识机制竞争产生新区块。该系统有效解决了区块链系统中普遍存在的验证效率低下问题。

【技术实现步骤摘要】
安全高速轻量级的区块链系统及方法
本专利技术涉及信息安全中的密码学
，特别涉及一种安全高速轻量级的区块链系统及方法。
技术介绍
相关技术，随着区块链系统种类的增多和规模的增大，区块链系统运行消耗大量的电能，据法国《快报》周刊网站2017年11月28日报道，数据显示，造比特币一年的耗电量约为30.14太瓦时，超过了全球159个国家的年均用电量，这比19个欧洲国家和大部分非洲国家一年的用电量都高，爱尔兰一年的用电量是25太瓦时，斯洛伐克是28.3太瓦时，法国也仅为43.1太瓦时。同时，比特币、以太坊是分布记录的节点的对等网络，并且每个节点从广播网络收集交易事务。但随着区块链网络节点的繁多和复杂，区块验证时间延迟了块的广播速率，交易确认时间也随之增多，导致区块链系统过于低效。比特币区块链每秒处理不到3笔交易，交易确认时间大约需要十分钟；以太坊做到了每秒处理5笔交易，交易确认大约需要几十秒的时间，这对用户体验而言并不友好。交易成本也会受到区块链本身交易费用的影响，因此对于小额交易而言交易成本会变得很高。另外由于区块链网络交易处理性能低下，并不能处理大并发的实时交易。
技术实现思路
本申请是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种安全高速轻量级的区块链系统，其特征在于，包括：初始化模块，用于在系统初始化时运行，对所述区块链系统的相关参数进行设置，并部署点对点网络，以通过初始阶段的区块生成将系统功能初始化并达到稳定的状态；注册和交易模块，用于在用户加入此系统时，调用用户注册函数，生成用户公私钥对，并将交易单发送至区块链网络中，通过网络节点验证交易单合法性，并继续将合法的交易广播至全网；以及区块生成模块，用于根据系统指定的目标区块链系统中特定区块内交易参与方地址，确定当前区块的矿工候选人集合，所述矿工候选人集合内候选人利用共识机制竞争产生新区块。

【技术特征摘要】
1.一种安全高速轻量级的区块链系统，其特征在于，包括：初始化模块，用于在系统初始化时运行，对所述区块链系统的相关参数进行设置，并部署点对点网络，以通过初始阶段的区块生成将系统功能初始化并达到稳定的状态；注册和交易模块，用于在用户加入此系统时，调用用户注册函数，生成用户公私钥对，并将交易单发送至区块链网络中，通过网络节点验证交易单合法性，并继续将合法的交易广播至全网；以及区块生成模块，用于根据系统指定的目标区块链系统中特定区块内交易参与方地址，确定当前区块的矿工候选人集合，所述矿工候选人集合内候选人利用共识机制竞争产生新区块。2.根据权利要求1所述的安全高速轻量级的区块链系统，其特征在于，所述初始化模块包括：第一初始化单元，用于区块链参数初始化，并设置系统寄生的主流区块链，定义所述主流区块链系统组成、函数选取、初始挖矿难度、矿工确认动态阈值比初始值，初始化创世区块数据；第二初始化单元，用于区块链结构初始化，结合初始化参数，通过挖矿方式生成创世区块，并搭建点对点对等网络，预先开始所述区块链系统运行，生成新区块，维持系统稳定运行。3.根据权利要求1所述的安全高速轻量级的区块链系统，其特征在于，所述注册和交易模块包括：注册单元，用于接收公私钥对生成请求后，根据系统选取的参数和数字签名函数生成公私钥对，私钥发送至用户，并将公钥作为接收支付的地址；第一生成单元，用于将交易发送方地址、交易接收方地址、交易金额写入交易单中，并利用发送方的私钥对交易单进行数字签名，交易单通过点对点网络发送至网络中；验证单元，用于对所述网络中各节点对收到的交易单有效性进行验证，验证发送方余额是否充足、数字签名是否合规与输出交易单有效或无效；广播单元，用于在得到交易单有效性后，若交易单无效，则丢弃，若交易单有效，则将有效的交易单继续广播至与其相邻的周围节点。4.根据权利要求1所述的安全高速轻量级的区块链系统，其特征在于，所述区块生成模块包括：选定单元，用于根据所述系统指定的区块链作为母体区块链，且以寄生方式产生，通过设置区块选定函数，选定预设时间段之前的区块内交易参与方作为当前区块矿工候选人，允许参与挖矿；第二生成单元，用于将希望参与挖矿的节点通过所述母体区块链进行交易，将其公钥地址作为母体区块链中交易接收方，生成矿工候选人，以使所述矿工候选人收集当前时段有效交易单，并根据当前系统共识机制和挖矿难度使新的准区块杂凑函数符合预设难度规定，根据系统区块格式要求打包生成准新区块，并广播给其他矿工候选人；第三生成单元，用于在每个矿工候选人收到准区块后验证区块有效性后，若准区块有效，则生成数字签名作为确认标记，广播给其它矿工候选人，若针对任一准区块产生的确认标记数量与矿工候选人总数的比值超过矿工确认阈值比，则准区块矿工将此准区块与所有确认标记打包广播至区块链网络中；激励单元，用于采用预设激励机制对矿工、参与确认的矿工候选人按比例进行区块生成奖励，对矿工进行交易费奖励；验证与加入单元，用于在矿工广播新区块后，各节点验证区块有效性，其中，若区块有效，则加入本地存储，并与区块链中前一区块链接。5.根据权利要求4所述的安全高速轻量级的区块链系统，其特征在于，给参与确认的矿工候选人奖励占区块生成奖励的预设比例，并平均分配给所有参与确认的矿工候选人，且所述奖励需在下一区块中包含。6.一种安全高速轻量级的区块链方法，其特征在于，包括以下步骤在系统初始化时运行，对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：伍前红，李大伟，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京,11