本发明专利技术涉及一种基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其中，所述的区块链系统包括区块头和区块体，该系统在原有的去中心化区块链体系基础上增加了区块创建空间数据信息模块和增强型区块Hash值信息模块，通过增加空间坐标及坐标校验机制，实现了对区块链数据的时间和空间信息的双重标定功能。本发明专利技术还涉及一种利用该区块链系统实现基于空间坐标引入的去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的处理方法。采用了本发明专利技术的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统及其处理方法，通过时空同步汇聚认证机制实现多放数据汇聚，解决去中心化的区块链数据产生分叉的重大安全问题。据产生分叉的重大安全问题。据产生分叉的重大安全问题。
【技术实现步骤摘要】
基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统及其方法
[0001]本专利技术涉及区块链
，特别涉及区块链数据的可信安全认证领域，具体是指一种基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统及其处理方法。
技术介绍
[0002]区块链(Blockchain)技术从科技层面来看，区块链涉及数学、密码学、互联网和计算机编程等很多科学技术问题。从应用视角来看，区块链是一个分布式的共享账本和数据库，具有去中心化、不可篡改、全程留痕、可以追溯、集体维护、公开透明等特点。这些特点保证了区块链的“诚实”与“透明”，为区块链创造信任奠定基础。而区块链丰富的应用场景，基本上都基于区块链能够解决信息不对称问题，实现多个主体之间的协作信任与一致行动。
[0003]时空是时间与空间的简略集合名词，是力学、物理学的基本概念。在固定参照系条件下，时间属性、空间属性可作为某一客观实体世界物质存在的两项基本属性。并且在实际环境中，在连续的时间、同一空间前提下，具体事件的发生具有唯一性和不可逆变型。
[0004]目前，公知的去中心化区块链数据主要由区块头和区块体两部分组成，以当前成熟应用比特币为例，比特币区块头中包含了版本号、上一个区块Hash值、Merkle可信树值、区块创建时间戳、区块的工作量难度目标以及用于计算目标的参数值；区块体中包含了该区块存储的交易数量以及交易数据。
[0005]目前在区块链数据实际应用环节，由于数据并发量规模大、网络时延未及时验证打包等情况，因此在秒级精度单位的时间戳点上可能同时存在多个不同的区块链节点会对同一前置区块进行打包，即产生区块链数据分叉这一严重影响区块链数据使用的重大安全问题。为了克服现有的去中心化的区块链数据产生分叉的重大安全问题，判定不同节点针对同一前序区块的打包区块最终合法胜出的机制是关键，目前采用算力判定法，即在时间戳相同条件下后续两条链并行且增长速度快的链判定为最终胜出的链。算力判定法降低了区块出块的效率，并且算力的提升加剧了能耗的消费。事实证明，现有的算力判定法区块链分叉解决机制仍未能很好的解决该问题，例如2017年BTC链(比特币链)已经分叉并分别形成了BTC和BCC 两条并行共存的链。而另一著名的ETH链(以太坊链)也在2016年分叉后分别形成了ETH 和ETC两条并行共存的链。因此在区块数据打包过程中，需要通过创新技术方法解决区块链数据分叉问题。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供了一种具有向下兼容性及广泛应用范围的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统及其处理方法。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避
免产生数据分叉的区块链系统及其处理方法如下：
[0008]该基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其主要特点是，所述的区块链系统包括：
[0009]区块头，其中包括：
[0010]区块创建空间数据信息模块，用于存储区块创建空间数据；
[0011]增强型区块Hash值信息模块，用于记录增强型区块Hash值；
[0012]以及
[0013]区块体。
[0014]较佳地，所述的区块头还包括：
[0015]版本号信息模块，用于记录相应区块的版本号；
[0016]区块创建时间戳数据信息模块，用于记录区块创建时间戳数据；
[0017]上一个区块Hash值信息模块，用于存储上一个区块Hash值；
[0018]Merkle可信树值信息模块，用于存储Merkle可信树值；
[0019]区块的工作量难度目标信息模块，用于记录区块的工作量难度目标信息，以及
[0020]用于计算目标的随机参数值信息模块，用于记录用于计算目标的随机参数值。
[0021]较佳地，所述的区块体包括：
[0022]区块存储的交易数量信息模块，用于记录区块存储的交易数量；以及
[0023]交易数据信息模块，用于记录区块的交易数据。
[0024]更佳地，所述的增强型区块Hash值信息模块中记录的增强型区块Hash值由相应区块的所述的版本号信息、区块创建时间戳数据、上一个区块Hash值、Merkle可信树值、区块的工作量难度目标信息、用于计算目标的随机参数值信息、区块存储的交易数量、交易数据、相应的区块分隔符信息及区块分隔符后的字节数进行Hash计算所得，用于对区块内的数据进行安全性验证。
[0025]较佳地，所述的区块创建空间数据信息模块采用实体世界的经纬度位置作为空间数据进行标定或者采用虚拟世界的IP地址作为空间数据进行标定。
[0026]该利用上述区块链系统实现基于空间坐标引入的去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的处理方法，其主要特点是，所述的方法包括区块生成处理操作和时空同步汇聚认证处理操作，其中，所述的区块生成处理操作，包括以下步骤：
[0027]步骤1：创建新的区块及区块头，写入区块分隔符信息模块、版本号信息模块；通过时空同步汇聚认证机制获取上一个胜出区块，对上一区块的所有数据做Hash值计算并写入本次区块中的上一个区块Hash值模块；
[0028]步骤2：获取并记录本次该区块存储的交易数量信息模块、交易数据信息模块以及形成的区块体，在此基础上计算形成并写入本区块的Merkle可信树值信息模块、区块分隔符后的字节数信息模块；
[0029]步骤3：根据上一个区块中区块的工作量难度目标信息模块、用于计算目标的随机参数值信息模块计算出有效值，与此同时并获取当前时间戳数据值和空间数据值并分别写入区块创建时间戳数据信息模块、区块创建空间数据信息模块，同时产生本次区块的工作量难度目标信息模块、用于计算目标的随机参数值信息模块并写入本次区块中对应位置；
[0030]步骤4：根据创建时间戳数据信息模块与区块创建空间数据信息模块以及该区块
的版本号信息模块、上一个区块Hash值信息模块、Merkle可信树值信息模块、区块的工作量难度目标信息模块、用于计算目标的随机参数值信息模块、该区块存储的交易数量信息模块、交易数据信息模块、区块分隔符信息模块、区块分隔符后的字节数信息模块进行Hash计算，并写入本区块的增强型区块Hash值信息模块；
[0031]所述的时空同步汇聚认证处理操作，具体为：
[0032]优先采用所述的区块创建时间戳数据信息模块分别对当前的区块创建空间数据与前一区块的区块创建空间数据进行比对，计算出区块创建时间戳数据信息模块小的打包区块作为本次最终合法胜出的区块；
[0033]如果所述的当前的区块创建空间数据与前一区块的区块创建空间数据的区块创建时间戳数据信息模块相同，则通过对比当前的区块创建空间数据与前一区块的区块创建空间数据的距离差值，从而确认距离较远的打包区块为本次最终合法胜出的区块，避免后续数据分本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其特征在于，所述的区块链系统包括：区块头(1)，其中包括：区块创建空间数据信息模块(4)，用于存储区块创建空间数据；增强型区块Hash值信息模块(5)，用于记录增强型区块Hash值；以及区块体(10)。2.根据权利要求1所述的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其特征在于，所述的区块头(1)还包括：版本号信息模块(2)，用于记录相应区块的版本号；区块创建时间戳数据信息模块(3)，用于记录区块创建时间戳数据；上一个区块Hash值信息模块(6)，用于存储上一个区块Hash值；Merkle可信树值信息模块(7)，用于存储Merkle可信树值；区块的工作量难度目标信息模块(8)，用于记录区块的工作量难度目标信息，以及用于计算目标的随机参数值信息模块(9)，用于记录用于计算目标的随机参数值。3.根据权利要求1所述的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其特征在于，所述的区块体(10)包括：区块存储的交易数量信息模块(11)，用于记录区块存储的交易数量；以及交易数据信息模块(12)，用于记录区块的交易数据。4.根据权利要求1所述的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其特征在于，所述的增强型区块Hash值信息模块(5)中记录的增强型区块Hash值由相应区块的所述的版本号信息、区块创建时间戳数据、上一个区块Hash值、Merkle可信树值、区块的工作量难度目标信息、用于计算目标的随机参数值信息、区块存储的交易数量、交易数据、相应的区块分隔符信息及区块分隔符后的字节数进行Hash计算所得，用于对区块内的数据进行安全性验证。5.根据权利要求1所述的基于空间坐标引入实现去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的区块链系统，其特征在于，所述的区块创建空间数据信息模块(4)采用实体世界的经纬度位置作为空间数据进行标定或者采用虚拟世界的IP地址作为空间数据进行标定。6.一种利用权利要求1至5中任一项所述的区块链系统实现基于空间坐标引入的去中心化区块链数据结构避免产生数据分叉的处理方法，所述的区块链系统包括：区块头(1)，其中包括：版本号信息模块(2)；区块创建时间戳数据信息模块(3)；区块创建空间数据信息模块(4)；增强型区块Hash值信息模块(5)；上一个区块Hash值信息模块(6)；Merkle可信树值信息模块(7)；区块的工作量难度目标信息模块(8)；用于计算目标的随机参数值信息模块(9)；区块体(10)，其中包括：区块存储的交易数量信息模块(11)；交易数据信息模块(12)；以及区块分隔符信息模块(13)和区块分隔符后的字节数信息模块(14)；其特征在于，所述的方法包括区块生成处理操作和时空同步汇聚认证处理操作，所述
的区块生成处理操作，包括以下步骤：步骤1：创建新的区块及区块头，写入区块分隔符信息模块(13)、版本号信息模块(2)；通过时空同步汇聚认证机制获取上一个胜出区块，对上一区块的所有数据做Hash值计算并写入本次区块中的上一个区块Hash值模块(6)；步骤2：获取并记录本次该区块存储的交易数量信息模块(11)、交易数据信息模块(12)以及形成的区块体(10)，在此基础上计算形成并写入本区块的Merkle可信树值信息模块(7)、区块分隔符后的字节数信息模块(14)；步骤3：根据上一个区块中区块的工作量难度目...
【专利技术属性】
技术研发人员：朱彤，张庆福，李心雨，
申请(专利权)人：公安部第三研究所，
类型：发明
国别省市：
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