基于同构多链的区块链并行事务处理方法及系统、终端技术方案

本发明专利技术涉及一种基于同构多链的并行事务处理方法，包括：构建一个或多个子网链，每个该子网链具有相同的区块链构架；将拟执行的逻辑事务划分为至少一个实际事务；将该实际事务分发给对应的子网链以进行并行事务处理。本发明专利技术中的事务处理主要包括单向的资产转移，对Dapp类应用兼容，资产的聚合与分散。整体架构划分为客户端和区块链平台两部分，客户端依据区块链平台的统计信息构建优化的并行交易，统筹兼顾用户需求，提升系统整体性能；同时追踪用户账户的信息，维护相关状态，实现链下的通信。本发明专利技术瞄准单条链存在的性能问题，创新性的提出了逻辑交易并行执行算法，解决了原始区块链技术架构中的优化性能瓶颈问题，提升了全局事务处理的通量上限。

Parallel transaction processing method, system and terminal of blockchain based on isomorphic Multi Chain

【技术实现步骤摘要】
基于同构多链的区块链并行事务处理方法及系统、终端
本专利技术属于区块链
，具体涉及一种区块链事务数据的同构多链并行事务处理的方法及系统。
技术介绍
区块链作为新兴技术，还有很多问题亟待完善，区块链协议在应用过程中面临着可扩展性的障碍。代表性的比特币区块链以及以太坊区块链数据均已超过200GB，根据Etherscan最新统计，完整运行以太坊全部数据的“存档节点”的数据总量已超2TB。在目前的区块链共识协议中，区块链账本数据量会随时间越来越大，尤其以区块链中的公有链为代表，区块链全局账本数据需要在公有链的尽可能多的节点进行全复制存储，大大提高了系统的准入门槛，并极大程度的降低了系统可扩展性。源于比特币的区块链技术，在产生之初，其设计目标只是针对小范围技术社区内的验证和使用需求，其原始的区块链基础设计目标并没有考虑向更广范围的、高并发的互联网应用推广，区块链协议的简单和健壮性是区块链技术的最初设计前提。由此，区块链全网节点采用统一的共识过程，事务数据和区块数据在全网进行洪泛式传播，并且，每个共识节点需要验证并存储所有的区块数据，这些特点成为了最初的区块链技术特征并继承至今。以比特币为代表的区块链技术，普遍采用全网统一的共识过程、全网复制共享的全局账本数据，这样的机制造成了事务处理速度远远低于主流的中心化处理系统。在比特币网络中，每笔事务的数据量平均500字节，如果到达每秒500笔事务的处理速度，每个区块链数据节点需要增加10TB的存储。然而，每个节点对每笔事务的验证时间大约5ms，因此每个节点每秒处理的事务理论数量上限为200。由于全网采用统一的共识过程，假设节点的平均网络带宽为10Mbit/s，那么每个节点的每秒可以接收的事务数量上限是1000，但事实上，受同步机制的影响，每个区块链网络节点每秒能接收到并验证的事务数量上限只是200左右。因此，受制于区块链核心协议的限制，对区块链系统的运行参数进行调整所能预期的效率提升是有限的，在区块链核心协议之上的改进技术更受关注。在区块链技术的基础架构和协议框架下，通过优化其协议内置的参数(出块间隔、区块大小)和运行环境参数(挖矿节点的GPU、内存、硬盘、网络带宽)等，其预期的优化效果上限可以预估且无法达到传统中心化技术的通量水平。这种现状严重制约了区块链技术在高并发、高通量业务场景的应用。普通的信用卡公司可以每秒处理10000笔事务，支付卡VISA每秒处理的事务数量峰值可以到达50000笔，支付宝每秒处理的事务数量峰值可以达到25万笔，并且事务的确认时间只需几秒钟。侧链(或称跨链)技术实现多链之间的业务互通，侧链技术的目的是将不同的区块链网络链接在一起，形成覆盖范围更广的信任网络。目前有很多流行的区块链网络，它们有各自的特点，比特币成为最受关注的代表，Blockstream公司提出，将多种类型的区块链网络挂钩到比特币区块链上，其目的是搭建不同区块链系统之间的价值传递桥梁，尤其是实现价值在比特币区块链和其它区块链之间相互转换。2013年，AdamBack和Blockstream公司的开发团队发布了最初版的侧链白皮书，通过双向楔入的方式，允许资产在比特币区块链和其它链之间移动，侧链技术在一定程度上解决了比特币事务上限的问题，通过双向楔入的方式将部分事务移动到其它的替代链上，也就是多链之间的互操作或称跨链事务。2015年6月，Blockstream公司发布侧链项目的源代码——侧链元素(SidechainsElements)，侧链元素通过比特币测试网络的代币进行锚定测试。2015年10月，第一个商业化的侧链Liquid发布了。正式添加双向楔入式侧链的比特币改进协议(BitcoinImprovementProposal)BIP在2016年上半年完成。截止目前，侧链技术关注的核心问题是业务场景跨链，因此，侧链技术并没有给通量需求带来技术进步。2015年，针对比特币事务容量问题而出现的见证隔离、微支付通道及闪电网络技术受到广泛关注，闪电网络由比特币的微支付系统支撑实现。抽象出的“支付通道网络”(paymentchannelnetworks)技术被视为突破区块链事务容量限制的最有前景的技术方向之一，支付通道网络的提出可以有效缓解事务性能不足的问题。支付通道网络由大量的两两双向支付通道构成，双向支付通道可由参与的双方共同发起一个区块链事务来创建，通道关闭时在区块链数据结构上进行最终状态的确认。RohrerE,LaβJF,TschorschF(TowardsaConcurrentandDistributedRouteSelectionforPaymentChannelNetworks[J].2017.)实现了支付通道网络新的路由选择算法，提出了容量锁定概念，提高了支付过程的并发度。KhalilR,GervaisA(Revive:RebalancingOff-BlockchainPaymentNetworks[C]//ACMSigsacConference.ACM,2017:439-453)针对闪电网络中的多跳支付过程进行了路径优化研究，利用线性规划的方法平衡节点多通道之间的支付余额，使得多跳支付路径缩短，提高支付效率，降低支付费用。MalavoltaG,Moreno-SanchezP,KateA等人(ConcurrencyandPrivacywithPayment-ChannelNetworks[C]//ACMSigsacConference.ACM,2017:455-471.)针对闪电网络存在的并发性和隐私性问题进行研究，提出了两个闪电网络协议Fulgor和Rayo。Fulgor和Rayo的核心是多跳哈希时间锁(Multi-HopHTLC)，提供有条件的支付功能，同时减少了运行时间和通信开销。Fulgor是一个可证明隐私性的、与比特币的脚本系统兼容的闪电网络支付协议，Fulgor是一个阻塞协议，因此与当前可用的闪电网络一样容易出现并发支付死锁的问题。相反，Rayo是闪电网络的第一个非阻塞的、强制执行的协议，文献中的实验表明，经过10个中间用户的支付通道只需要5秒，从而证明了这两个协议的可行性。GreenM,MiersI(Bolt:AnonymousPaymentChannelsforDecentralizedCurrencies[C]//ACMSigsacConference.ACM,2017:473-489.)研究了闪电网络中的支付通道的匿名性方法，提出的方法在保证安全性、隐私性和即时性的同时，减少了支付网络的负载，该文提出了三种类型的支付通道，包括引入不可信的第三方，这些方法可以通过通用技术方便的构建。目前该方法并没有支持多方之间支付通道匿名性，并且，当发生争议时，需要向网络公开支付通道中的余额状态，这也是有悖匿名的初衷的。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提出一种基于同构多链的并行事务处理方法，包括：构建多条子网链，每条该子网链具有相同的区块链架构；将拟执行的逻辑事务划分为至少一笔实际事务；将该实际事务分发给对应的子网链以进行并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于同构多链的并行事务处理方法，其特征在于，包括：/n构建多条子网链，每条该子网链具有相同的区块链架构；/n将拟执行的逻辑事务划分为至少一笔实际事务；/n将该实际事务分发给对应的子网链以进行并行事务处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于同构多链的并行事务处理方法，其特征在于，包括：
构建多条子网链，每条该子网链具有相同的区块链架构；
将拟执行的逻辑事务划分为至少一笔实际事务；
将该实际事务分发给对应的子网链以进行并行事务处理。


2.如权利要求1所述的并行事务处理方法，其特征在于，逻辑事务划分的步骤包括：根据事务处理参与方的资产信息和参与处理该逻辑事务的子网链的状态信息，将逻辑事务logicTx划分为实际事务Tcm，Tcm仅在对应的子网链cm内进行处理；其中，m∈[1，M]，1≤M≤N，M、N、m为正整数，M为参与处理逻辑事务logicTx的子网链数量，N为构建的子网链的总数量。


3.如权利要求2所述的并行事务处理方法，其特征在于，当逻辑事务logicTx为用户A向用户B转移交易值为V的资产时，该逻辑事务划分的步骤还包括：将logicTxAB划分为实际事务Tcm，每笔实际事务Tcm满足αm≥Vm、V≤∑αm和V＝∑Vm，αm为用户A在cm的资产余额，Vm为每笔Tcm的交易值；
该并行事务处理的步骤具体包括：对Tcm进行并行处理，使得交易值为Vm的资产在cm上由用户A向用户B进行转移，以实现交易值为V的资产由用户A向用户B的转移。


4.如权利要求2所述的并行事务处理方法，其特征在于，当逻辑事务logicTx为用户A通过用户B进行交易值为V的资产聚合/分散时，该逻辑事务划分的步骤还包括：
将逻辑事务logicTx拆分为逻辑事务logicTxAB和逻辑事务logicTxBA，其中，logicTxAB为用户A向用户B进行交易值为V的资产转移事务，logicTxBA为用户B向用户A进行交易值为V的资产转移事务；
将logicTxAB划分为在子网链cm上执行的第一实际事务Tcm，将logicTxBA划分为在子网链cm'上执行的第二实际事务Tcm'，并同时满足αm≥Vm、αm'≥Vm'、V≤∑αm、V≤∑αm'和V＝∑Vm＝∑Vm'，Vm为Tcm的交易值，Vm'为Tcm'的交易值，αm为用户A在cm的资产余额，αm'为用户...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙毅，裴奇，贾林鹏，王柯元，刘艳安，李雯林，于雷，张瀚文，
申请(专利权)人：中国科学院计算技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11