适用于区块链与链下间协作的验证系统与方法技术方案

一种适用于区块链与链下间协作的验证系统与方法，此系统包括安全协定装置、区块链装置与数据库装置。安全协定装置接收终端装置的纪录数据并根据杂凑函数整合纪录数据为二元树。各纪录数据的杂凑值储存于各叶节点。区块链装置位于区块链且通讯连接安全协定装置，安全协定装置传送二元树的根杂凑值至区块链装置。数据库装置在链下通讯连接安全协定装置，且安全协定装置储存二元树于数据库装置。安全协定装置可比对区块链装置上的根杂凑值与数据库装置储存的二元树的根杂凑值，以验证数据库装置储存的二元树的正确性。

Verification system and method for block chain and off chain collaboration

【技术实现步骤摘要】
适用于区块链与链下间协作的验证系统与方法
本专利技术涉及一种验证系统，且特别涉及一种适用于区块链与链下间协作的验证系统与方法。
技术介绍
在现有技术中，区块链(blockchain)采取分散式架构来达到去中心化的目的，全世界的终端电脑可藉由区块链而产生连接，任一终端电脑所传送到区块链上的数据，可通过特定的运算方式而分布在区块链上的其他终端电脑中。由于这些数据是存在于区块链上的大量终端电脑中，因此数据的正确性可通过区块链的大量终端电脑互相验证，这使得区块链数据难以被变造或窜改。在传统的终端电脑对中心伺服器的架构中，当一台终端电脑要将数据上传到伺服器或是由伺服器下载数据，此操作只牵涉到终端电脑、中心伺服器与两者间的网络伺服器等有限装置的运作，以时下的网络速度与电脑计算能力来说，此操作可以执行得极为快速。但在区块链的架构中，当一台终端电脑要将数据上传到区块链或是由区块链下载数据时，基于区块链的特性，此操作会牵涉到区块链上其他大量的终端电脑(如矿工)的验证程序，从而导致庞大的网络传输需求及运算量，因此相对耗时，且运算成本(如矿工费用)居高不下。相对于原有的公有区块链(publicblockchain)而言，现在还有一种私有区块链(privateblockchain)，私有区块链是由数量相对较少的终端电脑所组成，藉此可降低网络传输需求、运算量、运算时间与运算成本。例如，一个银行集团可为集团内部或其客户创建此银行所属的私有区块链。不过，较少数量的终端电脑与可私人创建的特性，意味私有区块链的可信任度(不可否认性)不如公有区块链，且私有区块链的适用范围也相对较窄。一般来说，区块链是采用二元树(binarytree)或称模克树(Merkletree)的树状数据结构，所有数据会经过杂凑运算而产生杂凑值(hashvalue)。所述二元树包括顶层的树根(root)与底层的多个叶节点(leafnode)，每一笔数据的杂凑值会被储存在叶节点，而所有叶节点的杂凑值会经过逐层运算而最终产生位于树根的根杂凑值(roothash)。所有的二元树会储存在区块链上的各个终端电脑中，若要验证某一二元树的某一笔数据的正确性，可藉由比对此二元树在各终端电脑上的根杂凑值，来验证此二元树与其数据的正确性。
技术实现思路
基于现有区块链，虽可在一定运算量下验证某一数据是存在于某一二元树的某一叶节点，例如，可由此叶节点与对应的另一叶节点为一组，逐层进行杂凑运算，直到推算出根杂凑值，若此根杂凑值正确，则表示此数据确实存在；然而，若要验证某数据不存在则很困难，必须要取得完整的二元树，包括根杂凑值与所有叶节点的杂凑值，并进行完整运算，才能验证某数据不存在于此二元树的任一叶节点中。其所耗费的网络传输需求、运算量、运算时间与运算成本甚巨。有鉴于此，本专利技术的目的在于提出一种适用于区块链与链下间协作的验证系统与方法，其目的是在维持数据的可信任度(不可否认性)的前提下，降低系统整体的网络传输需求、运算量、运算时间与运算成本。本专利技术一实施例提出一种验证系统，其适用于与区块链协作并用以在链下通讯连接多个终端装置，各终端装置产生至少一纪录数据。所述验证系统包括安全协定装置、区块链装置与数据库装置。安全协定装置接收该些纪录数据并根据杂凑函数整合该些纪录数据为至少一二元树。所述二元树包括树根与多个叶节点，树根储存有根杂凑值，且各纪录数据的杂凑值分别储存于各叶节点。区块链装置位于区块链且通讯连接安全协定装置，安全协定装置传送所述二元树的根杂凑值至区块链装置。数据库装置在链下通讯连接安全协定装置，且安全协定装置储存所述二元树于数据库装置。其中，当安全协定装置接收一验证要求，安全协定装置比对区块链装置上的根杂凑值与数据库装置储存的二元树的根杂凑值，以验证数据库装置储存的二元树的正确性。本专利技术一实施例提出一种验证方法，其适用于与区块链协作。所述验证方法包括：在链下自多个终端装置接收多个纪录数据；根据杂凑函数整合该些纪录数据为至少一二元树，其中，所述二元树包括树根与多个叶节点，树根储存有根杂凑值，且各纪录数据的杂凑值分别储存于各叶节点；传送所述二元树的根杂凑值至区块链；在链下储存二元树；以及，当接收一验证要求，比对区块链上的根杂凑值与在链下储存的二元树的根杂凑值，以验证在链下储存的二元树的正确性。综上所述，根据本专利技术实施例的验证系统与方法，在维持数据的可信任度(不可否认性)的前提下，可将大部分数据设置于链下数据库装置中，并通过安全协定装置比对链下数据库的二元树的根杂凑值与区块链的对应根杂凑值，来验证二元树的正确性，藉此将主要运算转为在链下执行，大幅减少区块链的负荷，从而降低系统整体的网络传输需求、运算量、运算时间与运算成本。以下结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细描述，但不作为对本专利技术的限定。附图说明图1所示为本专利技术一实施例的验证系统的方框示意图；图2所示为本专利技术一实施例的二元树的示意图；图3所示为本专利技术另一实施例的验证系统的方框示意图；图4所示为本专利技术一实施例的二元树的切片的示意图；图5所示为本专利技术一实施例的验证方法的流程图；以及图6所示为本专利技术另一实施例的验证方法的流程图。其中，附图标记10、10a验证系统100安全协定装置110二元树处理单元120验证单元130识别编号单元140定位搜寻单元150切片单元200数据库装置300区块链装置310智能合约400终端装置410纪录数据产生单元420识别数据产生单元430切片验证单元440识别编号单元BT二元树BTS二元树的切片H高度值ID识别数据IN识别编号LN叶节点MN中间节点OC链下BC区块链R树根RD纪录数据RDH纪录数据的杂凑值RH根杂凑值S101在链下自多个终端装置接收多个纪录数据S103根据杂凑函数整合纪录数据为二元树S105传送二元树的根杂凑值至区块链S107在链下储存二元树S109当接收验证要求，比对区块链上的根杂凑值与在链下储存的二元树的根杂凑值S201在链下自多个终端装置接收多个纪录数据与多个识别数据S203当接收识别数据之后，根据各识别数据产生分别对应于各叶节点的多个识别编号S205根据杂凑函数整合纪录数据为二元树S207根据各识别编号储存各纪录数据的杂凑值至对应的各叶节点S209传送二元树的根杂凑值至区块链；S211切割二元树为多个切片S213在链下回传各切片至对应的各终端装置S215验证不正确，对应的终端装置传送抗议信息至区块链S217验证正确，终端装置无需传送抗议信息至区块链S219在链下储存二元树S221当接收验证要求，比对区块链上的根杂凑值与在链下储存的二元树的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种验证系统，适用于与一区块链协作并用以在链下通讯连接多个终端装置，各该终端装置产生至少一纪录数据，其特征在于，该验证系统包括：/n一安全协定装置，接收该些纪录数据并根据杂凑函数整合该些纪录数据为至少一二元树，该二元树包括一树根与多个叶节点，该树根储存有一根杂凑值，且各该纪录数据的杂凑值分别储存于各该叶节点；/n一区块链装置，位于该区块链且通讯连接该安全协定装置，该安全协定装置传送该二元树的该根杂凑值至该区块链装置；以及/n一数据库装置，在无涉于该区块链的链下通讯连接该安全协定装置，该安全协定装置储存该二元树于该数据库装置，/n其中，当该安全协定装置接收一验证要求，该安全协定装置比对该区块链装置上的该根杂凑值与该数据库装置储存的该二元树的该根杂凑值，以验证该数据库装置储存的该二元树的正确性。/n

【技术特征摘要】
20190424 TW 1081143881.一种验证系统，适用于与一区块链协作并用以在链下通讯连接多个终端装置，各该终端装置产生至少一纪录数据，其特征在于，该验证系统包括：
一安全协定装置，接收该些纪录数据并根据杂凑函数整合该些纪录数据为至少一二元树，该二元树包括一树根与多个叶节点，该树根储存有一根杂凑值，且各该纪录数据的杂凑值分别储存于各该叶节点；
一区块链装置，位于该区块链且通讯连接该安全协定装置，该安全协定装置传送该二元树的该根杂凑值至该区块链装置；以及
一数据库装置，在无涉于该区块链的链下通讯连接该安全协定装置，该安全协定装置储存该二元树于该数据库装置，
其中，当该安全协定装置接收一验证要求，该安全协定装置比对该区块链装置上的该根杂凑值与该数据库装置储存的该二元树的该根杂凑值，以验证该数据库装置储存的该二元树的正确性。


2.根据权利要求1所述的验证系统，其特征在于，当各该终端装置产生该些纪录数据时，各该终端装置产生分别对应于各该纪录数据的多个识别数据，该安全协定装置接收该些识别数据，且该安全协定装置根据各该识别数据储存各该纪录数据的杂凑值至对应的各该叶节点。


3.根据权利要求2所述的验证系统，其特征在于，当该安全协定装置接收该些识别数据之后，该安全协定装置根据各该识别数据产生分别对应于各该叶节点的多个识别编号，且该安全协定装置根据各该识别编号储存各该纪录数据的杂凑值至对应的各该叶节点。


4.根据权利要求3所述的验证系统，其特征在于，该安全协定装置自各该识别数据的杂凑值中取出多个预定位元以产生各该识别编号。


5.根据权利要求4所述的验证系统，其特征在于，若二元树具有一高度值H，该些预定位元为各该识别数据的杂凑值的前H-1个位元。


6.根据权利要求2所述的验证系统，其特征在于，该识别数据为明码。


7.根据权利要求1所述的验证系统，其特征在于，该区块链装置还通讯连接各该终端装置，当该安全协定装置传送该二元树的该根杂凑值至该区块链装置时，该安全协定装置切割该二元树为多个切片且回传各该切片至对应的各该终端装置，且各该终端装置验证所接收的各该切片的正确...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄冠寰，
申请(专利权)人：国际信任机器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71