一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法技术

本发明专利技术提出一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法，本发明专利技术所设计的中间链体系架构是层次架构，两层结构，多链并行。如摘要附图所示。架构的顶层为主链层。主链层只有一条链，为中间链主链。中间链主链，由中间链的多个节点维护。架构的底层是子链层，有众多子链。每条子链，由中间链部分节点和两个参与链的链关节点一起共同维护，服务于两个参与链之间的互通和价值传递。区块链互联网的中间链主链，负责中间链所有节点的组织和管理工作。同时，所有参与链以及参与链的链关节点的登记注册和信誉记录等信息，记录在中间链主链上。区块链互联网的中间链子链，只负责记录与其相关的两个参与链之间的跨链交易。以此方式，区块链互联网中千百条参与链的互联互通和价值传递任务，由众多中间链子链分担，从而解决了中间链性能瓶颈的问题，解决了区块链互联网中间链可伸缩性的难题。

A method to solve the scalability problem of blockchain Internet intermediate chain

The invention proposes a method to solve the scalability problem of blockchain Internet intermediate chain. The intermediate chain architecture designed by the invention is a hierarchical architecture, two-layer structure, and multi chain parallel. As shown in the attached figure of the abstract. The top layer of the architecture is the main chain layer. There is only one chain in the main chain layer, which is the main chain of the intermediate chain. The main chain of the intermediate chain is maintained by multiple nodes of the intermediate chain. The bottom layer of the architecture is the sub chain layer, which has many sub chains. Each sub chain is jointly maintained by some nodes of the intermediate chain and two chain nodes of the participating chain, serving the interworking and value transfer between the two participating chains. The master chain of the blockchain Internet is responsible for the organization and management of all nodes in the intermediate chain. At the same time, the registration, reputation record and other information of all participating chains and chain nodes are recorded on the main chain of the intermediate chain. The intermediate chain sub chain of blockchain Internet is only responsible for recording the cross chain transactions between the two participating chains related to it. In this way, the interconnection and value transfer tasks of hundreds of participating chains in the blockchain Internet are shared by many intermediate chains, thus solving the performance bottleneck of the intermediate chain and the scalability problem of the intermediate chain in the blockchain Internet.

【技术实现步骤摘要】
一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法
本专利技术涉及区块链互联网领域，特别是一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法。
技术介绍
区块链(Blockchain,BC)是分布式数据库系统，也可以理解为由多个节点共同维护的分布式账簿技术(DistributedLedgerTechnology,DLT)，其特点是不易篡改，很难伪造，可追溯。区块链互联网(InternetofBlockchains,IoB)是一种基于区块链搭建的价值网络。区块链互联网由千百条区块链互联而构成。参与链与参与链之间的互联互通，在大多数区块链互联网网络模型中，都是通过一个遍布全球的中间链的协助来完成。在区块链互联网的模型中，中间链的地位和作用，显得格外重要。由于所有参与链之间的互通和价值传递，都要通过中间链的介入和协助，显然，中间链极易成为区块链互联网的性能瓶颈。解决好区块链互联网中间链的可伸缩性问题，服务好千百条区块链的互联互通和价值传递，是区块链互联网成功的关键。区块链互联网是价值网络，对于安全性要求极高，对数据的隐私也有要求。同时，区块链互联网的处理速度要求也很高。基于此，区块链互联网的核心系统中间链的共识算法主要采用实用拜占庭容错算法或其变种。拜占庭容错共识算法，与目前公有链中流行使用的工作量证明PoW共识算法相比，在共识结果的确定性和共识速度方面，有明显优势，但是，在节点数的可伸缩性方面，有所不足。在以拜占庭容错算法为共识机制的区块链中，增加区块链节点数量，不能增加整个区块链系统的性能，相反地，还会在一定程度上降低整体系统性能。部署在全球范围内的区块链互联网中间链，接入的对象多，服务的对象多，中间链节点数量不会少。怎样解决中间链的可伸缩性问题，提高系统整体性能，是一个极大的挑战。
技术实现思路
为了解决区块链互联网中间链的节点规模和系统性能的矛盾，本专利技术提出一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法。作为服务于全球区块链互联网的中间链，会在各大洲不同的地域部署许多区块链节点。如果让中间链中的所有区块链节点都加入到参与链之间的互联互通和价值传递的共识中去，中间链的共识速度，会因为参与共识的节点数太多而大幅减慢。如果是这种设计，千百条参与链都要通过中间链这一条链，中间链会成为参与链互联互通的最严重的瓶颈，显然，该设计不具可操作性。本专利技术所设计的中间链体系架构是层次架构，两层结构，多链并行。如图1所示。架构的顶层为主链层。主链层只有一条链，为中间链主链。中间链主链，由中间链的多个节点维护。架构的底层是子链层，有众多子链。每条子链，服务于两个参与链之间的互通和价值传递。每条子链由7个区块链节点组成，其中，中间链出3个节点，两个参与链，每个参与链出2个节点，一共7个节点。每个参与链的这两个节点，称为链关节点。根据拜占庭容错算法，由7个节点组成的区块链网络，可以容错2个节点。所以，任一参与链的两个链关节点同时作弊，都不会影响到跨链交易的共识安全。以此方式，千百条参与链的互联互通和价值传递任务，由子链层中的众多子链分担，从而解决了中间链性能瓶颈的问题，解决了区块链互联网中间链可伸缩性的难题。区块链互联网的中间链主链，负责中间链所有节点的组织和管理工作。同时，所有参与链以及参与链的链关节点的登记注册和信誉记录等信息，记录在中间链主链上。每一对参与链之间的互通，需要中间链中的3个节点。这3个节点的选取，由中间链主链通过一定的算法来决定。区块链互联网的中间链子链，只负责记录与其相关的两个参与链之间的跨链交易。参与链的链关节点，全权代表其参与链，与区块链互联网中的其它参与链交互。参与链的链关节点，除了运行其参与链的区块链程序之外，还要同时安装和运行中间链子链的区块链程序。并且，参与链的链关节点要向区块链互联网中间链主链注册登记，进行身份验证。注册登记成功后，中间链会根据参与链的链关位置，要互通的对方参与链的链关位置，以及其它有关信息，计算和选取3个合适的中间链节点，和两个参与链的链关节点一起，构成一个由7个节点组成的中间链子链网络。粗略地看，如果有N个参与链，两两之间全互联，势必需要N(N-1)/2个中间链子链，需要3xN(N-1)/2个中间链节点。随着N的增大，需要的子链数，以及需要的中间链节点数，也会很大。我们的解决方法是，在参与链申请与其它参与链要进行价值传递时，中间链会根据现有节点的负载情况，根据双方参与链的链关物理位置，根据中间链传输网络的流量分布现况等信息，可以选择性地复用某组已用的中间链子链网络节点。复用的中间链节点，是支持多个子链网络同时存在，多个子链的链表独立记录的。从另一个方面来看，区块链互联网不同于传统的服务于信息传递的互联网，区块链互联网是价值网络，承载的是价值，数字资产，数字货币，传递的是有价资产。基于此，参与链之间的业务关系的建立，也会极为谨慎。所以，在区块链互联网上，不可能出现所有参与链一定要两两全互联的需求。这从另一个方面，降低了对中间链子链数量的需求，特别是降低了对中间链子链网络节点的数量需求。从而进一步保证，本专利技术提出的解决区块链互联网可伸缩性问题的方法，具有可操作性，是切实可行的。对于参与链来说，链关节点也可以复用。一个参与链与多个参与链的互通和价值传递，都可以通过这个参与链的同样两个链关节点进行。在这两个复用的链关节点上，对于每一个对方参与链，相应的跨链交易都有一条独立的链来记录信息。同样的账本信息，在对方参与链的链关节点上，和相关的中间链子链节点上，都有记录。这也是区块链的分布式独立账本的特点和魅力。附图说明后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。这些附图不是按比例绘制的。图1是区块链互联网中间链层次结构图；图2是中间链主链和中间链子链示意图；图3是中间链子链节点复用示意图；图4是参与链链关节点复用示意图。具体实施方式为了更好地理解本专利技术，下面通过实施例的方式，对本专利技术做进一步的描述。实施例1，在区块链互联网中，参与链A要和参与链B互通和价值传递，参与链B要和参与链C互通和价值传递。需要两个中间链子链网络服务于价值传递，每个子链网络需要7个节点。请参看图2。中间链节点中的7个节点，n1至n7，形成中间链主链，负责中间链所有节点的组织和管理工作。同时，所有参与链以及参与链的链关节点的登记注册和信誉记录等信息，记录在中间链主链上。参与链A要加入区块链互联网，与参与链B交互。参与链A在其所有节点中，选出两个节点a1和a2做链关节点。链关节点a1和a2，全权代表参与链A，与参与链B交互。链关节点a1和a2，除了运行参与链A的区块链程序之外，还同时运行中间链子链的区块链程序。并且，链关节点a1和a2，向区块链互联网中间链主链注册登记，进行身份验证。注册登记成功后，中间链根据参与链A的链关位置，和参与链B的链关位置，以及其它相关信息，计算和选取中间链的3个节点n8-n10。这3个节点，和参与链A的两个链关节点a1和a2，参与链B的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法，其特征是，中间链采用层次化体系架构，两层结构，多链并行；架构的顶层为主链层，主链层只有一条链，为中间链主链；/n中间链主链，由中间链的多个节点维护；架构的底层是子链层，有众多子链，/n每条子链，服务于两个参与链之间的互通和价值传递；每条子链由7个区块链节点组成，其中，中间链出3个节点，两个参与链，每个参与链出2个节点，一共7个节点；根据拜占庭容错算法，由7个节点组成的区块链网络，可以容错2个节点；所以，任一参与链的两个节点同时作弊，都不会影响到跨链交易的共识安全。/n

【技术特征摘要】
1.一种解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法，其特征是，中间链采用层次化体系架构，两层结构，多链并行；架构的顶层为主链层，主链层只有一条链，为中间链主链；
中间链主链，由中间链的多个节点维护；架构的底层是子链层，有众多子链，
每条子链，服务于两个参与链之间的互通和价值传递；每条子链由7个区块链节点组成，其中，中间链出3个节点，两个参与链，每个参与链出2个节点，一共7个节点；根据拜占庭容错算法，由7个节点组成的区块链网络，可以容错2个节点；所以，任一参与链的两个节点同时作弊，都不会影响到跨链交易的共识安全。


2.根据权利要求1所述的解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法，其特征是，区块链互联网的中间链主链，负责中间链所有节点的组织和管理工作；同时，所有参与链以及参与链的链关节点的登记注册和信誉记录等信息，记录在中间链主链上。


3.根据权利要求2所述的解决区块链互联网中间链可伸缩性问题的方法，其特征是，区块链互联网的每条...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡维德，
申请(专利权)人：北京天德科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11