区块链应用的工作量证明制造技术

描述了与区块链应用一起使用的方法、计算装置、计算机可读介质和系统。授权服务器可以将数据包传送到挖掘节点。挖掘节点可以接收来自授权服务器的数据包，该数据包包括多个数据集，每个数据集包括信号信息。挖掘节点可以分析数据包以将每个数据集的信号信息转换为对应的数据输出。挖掘节点可以将多个数据输出传送到授权服务器，并且在验证了多个数据输出之后，多个数据输出可以被用在建立针对将块记录附加到区块链的工作量证明中。根据本文描述的方法，加密和解密方法可以用于保护数据。在一些示例中，每个数据集的信号信息与多核苷酸序列有关，并且对应的数据输出与读数有关。并且对应的数据输出与读数有关。并且对应的数据输出与读数有关。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】区块链应用的工作量证明


[0001]本公开涉及数据处理，并且尤其涉及区块链实施方式。更具体地，本公开涉及可用于将块记录附加到区块链的方法和装置。

技术介绍

[0002]区块链，有时被称为分布式分类账或分布式共识分类账，是一种分布式数据库。区块链使能数据的防篡改和去中心化的存储。分类账/区块链的副本可以存储在区块链网络的多个节点中的每个上。
[0003]区块链包括多个块记录，也称为块或数据结构块。区块链的块记录典型地包括有效载荷数据(即记录在该块记录中的以存储在区块链中的数据)、区块链的前一个块记录的唯一标识符以及工作量证明(proof
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work，POW)。当将块记录添加到区块链时，新块/区块链的副本被分发给区块链网络的其他节点，这可以验证为附加新块并接受对区块链的更新所做的工作，或者如果无法验证相关联的工作，则可以忽略该新块。
[0004]块记录典型地包括以数据和/或计算机可执行指令形式的有效载荷数据。以这种方式，例如，如果使用区块链记录诸如交易之类的指令，则可以在分类账上建立交易的完整历史记录。每笔交易都是一种数据结构，其编码了数字资产的控制从区块链系统的一方到另一方的转移。例如，如果使用区块链记录计算机可执行指令(通常称为“智能合约
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即执行机器可读合约或协议的条款的计算机化协议)，则对计算机可执行指令进行函数调用可用于发起计算机可执行过程。智能合约可以处理输入，以便产生结果，其然后可以基于这些结果致使动作被执行。
[0005]每个块记录典型地包含到前一个块记录的链接，例如，前一个块记录中的信息的哈希值或前一个块记录的标头的哈希值。典型地通过使用前一个块的信息作为对输出哈希值的哈希函数的一部分输入来确定哈希值。每个块记录链接回到前一个块记录。以这种方式，一旦验证，块记录将链接到前一个块记录，并通过该前一个块记录，链接到每个更早的块记录，继而回到起源块记录
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唯一不包含到前一个块记录的链接的块记录。尽管哈希值典型地很容易计算，但是可能存在对哈希值施加的一个或多个有效性要求。另外，哈希值通常基于不可逆的一种特殊类型的数学函数，并且因此在不尝试大量输入的情况下，无法轻易知道哪个输入将给出所需的输出。
[0006]每个块记录典型地还包括工作量证明(POW)。POW是一条数据，其很难产生，但易于其他人(即，其他用户或其他计算设备)进行验证，并且其满足特定有效性要求。由此，每个块记录都提供了工作已完成而生成其的可信赖的可靠的证据。该工作可能是例如大量处理资源的支出，诸如计算某些输出所花费的时间。
[0007]存储在区块链中的有效载荷数据的完整性得到了保证，这是因为每个块记录链接到前一个块记录，并且因为为了篡改区块链的块记录中的有效载荷数据，篡改方将不得不做另外工作来将被篡改的块和每个后续块存储在区块链上，当区块链网络的大多数节点每个都在检查区块链的有效性并添加其自己的块记录时，这是不可行的。
[0008]在诸如流行的“比特币”之类的一些区块链实施方式中，每个块包括具有针对前一个块的哈希值的标头。为了创建新的块，矿工必须找到随机数值，该随机数值在作为对哈希函数的输入的一部分被包括时，会导致满足一定的有效性要求的哈希值，特别是低于预定阈值的哈希值。矿工典型地会猜测随机数值，并且然后检查，当所猜测的随机数值与包括前一个块的哈希值的其他固定数据组合并输入到哈希函数中时，哈希函数会输出低于预定阈值的哈希值。以这种方式，矿工确实在消耗计算资源上进行工作以找到满足有效性要求的合适的随机数值。一旦找到，第二个矿工就可以通过将包括声明的随机数值的相同信息输入到哈希函数中并检查输出是否有效来检查特定块是否有效。因此，在此类区块链实施方式中，声明的随机数用作相关块的工作量证明。
[0009]本公开涉及使用可替选的工作量证明来将块附加到区块链的系统、方法和装置。

技术实现思路

[0010]专利技术人已经认识到，用于建立许多区块链实施方式的工作量证明(POW)的随机数猜测是浪费的，并且需要大量的计算资源的支出来解决数学难题，除了其作为POW的角色之外，对人类没有实际用途。专利技术人设计了一种区块链实施方式，其中随机数猜测被“有用”的工作所代替。
[0011]工作量证明方案可以用于两个通用目的，即保持将块记录添加到区块链的难度(并且因此有助于区块链的安全性)以及允许人们检查给定块记录的有效性。在大多数区块链实施方式中，其工作量证明基于例如随机数猜测，整个区块链网络完全去中心化，这是因为网络的每个挖掘节点都能够执行所需工作(例如猜测随机数)，并且在不涉及第二服务器/计算设备的情况下演示工作量证明(例如，当哈希函数和阈值哈希值对于区块链网络的其余部分已知时，利用完成的块宣布所声明的随机数)。相反，在本文公开的实施方式中，一个或多个方(在本文中被称为授权服务器)用于以数据包的形式馈送工作分配，以由区块链网络的挖掘节点来处理。
[0012]如在本说明书和所附权利要求书中使用的，术语“节点”或“计算设备”或“计算装置”意旨被广泛地理解为网络内的任何硬件设备、虚拟设备、硬件设备群组、虚拟设备群组或其组合。节点可以包括例如服务器、交换机、数据处理设备、数据存储设备、负载均衡器、路由器及其虚拟实施例、以及许多其他类型的硬件和虚拟设备。
[0013]如本文所使用的“挖掘节点”是涉及在挖掘中的区块链网络的节点，该挖掘是为了将块添加到区块链而进行的工作过程。在同一区块链实施方式上工作的挖掘节点的收集可以称为“挖掘网络”。
[0014]本文所使用的术语“区块链网络”应理解为意指参与区块链的共享、存储和/或建立的节点。因此，虽然每个挖掘节点都是区块链网络的一部分，但是授权服务器可以是也可以不是区块链网络的一部分。挖掘网络可以是区块链网络的子网络。例如，区块链网络可能包含挖掘网络以及不涉及挖掘过程本身的一个或多个另外对等连接元素(例如，包含区块链副本的存储设备、仅验证区块链的块并在任何已验证的块上转发的把关服务器等等)。
[0015]本文公开了一种用于将块记录添加到存储在网络的挖掘节点上的区块链的方法。块记录包括有效载荷数据、工作量证明和区块链前一个块记录的唯一标识符。该方法包括接收来自授权服务器的数据包。该数据包包括多个数据集。多个数据集中的每个包括信号
信息。该方法还包括分析数据包，以将每个数据集的信号信息转换为对应的数据输出。该方法进一步包括将多个数据输出传送到授权服务器，该多个数据输出用在建立针对将块记录添加到区块链的工作量证明中。
[0016]有利地，这种方法使能使用工作量证明方案来实施区块链，在该工作量证明方案中，挖掘节点执行由一个或多个授权服务器或中央授权服务器协调的有用工作。特别地，该工作包括将接收到的数据包的每个数据集的信号信息转换为对应的数据输出。数据输出被传送到授权服务器(其可以是与最初从其接收到数据包的相同的授权服务器或不同的授权服务器)，并被用在建立针对将块记录添加到区块链的工作量证明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于将块记录添加到存储在网络的挖掘节点上的区块链的方法，所述块记录包括有效载荷数据、工作量证明和所述区块链的前一个块记录的唯一标识符，其中，所述方法包括：接收来自授权服务器的数据包，所述数据包包括多个数据集，其中所述多个数据集中的每个包括信号信息；分析所述数据包，以将每个数据集的信号信息转换为对应的数据输出；将所述多个数据输出传送到授权服务器，所述多个数据输出用在建立针对将块记录添加到所述区块链的工作量证明中。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：接收来自授权服务器的签名令牌；使用所述签名令牌作为所述工作量证明为所述区块链创建块记录；并且将所创建的块记录至少传送到所述网络的挖掘节点。3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述签名令牌包括所分析的数据包的签名哈希。4.根据权利要求2或权利要求3所述的方法，其中，为所述区块链创建块记录包括：查阅存储在一个或多个机器可读存储介质中的区块链的版本，以提取所述区块链的前一个块的唯一标识符；并且从未处理的有效载荷数据的数据池中检索有效载荷数据。5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，每个数据集的信号信息表示多核苷酸序列；并且其中将每个数据集的信号信息转换为对应的数据输出包括：将每个数据集的信号信息转换为对应的读数，其中多个读数中的每个读数描述了相应的多核苷酸序列；并且其中将所述多个数据输出传送到授权服务器包括：将所述多个读数传送到授权服务器。6.根据权利要求5的方法，其中所述多核苷酸序列包括脱氧核糖核酸DNA序列或核糖核酸RNA序列。7.根据权利要求5或6的方法，其中表示多核苷酸序列的信号信息包括由纳米孔测序仪产生的原始数据。8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其中表示多核苷酸序列的信号信息包括：与流经纳米孔的电流相对应的电流信息和易位通过所述纳米孔的多核苷酸。9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中：所述区块链的前一个块记录的唯一标识符包括所述区块链的前一个块记录的哈希或所述区块链的前一个块的标头的哈希；或者其中，所述有效载荷数据包括交易数据或智能合约中的至少一项。10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，接收来自授权服务器的数据包是响应于从授权服务器请求数据包的。11.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述授权服务器不是所述网络的挖掘节点。12.一种具有存储在其上的指令的可计算可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行任何前述权利要求的方法。
13.一种用于将块记录添加到存储在网络的挖掘节点上的区块链的计算装置，所述块记录包括有效载荷数据、工作量证明和所述区块链的前一个块的唯一标识符，其中所述计算装置包括：一个或多个处理器；以及一种或多种机器可读存储介质，其上存储有指令，所述指令在由所述一个或多个处理器处理时致使所述一个或多个处理器执行以下操作：接收来自授权服务器的数据包，所述数据包包括多个数据集，其中所述多个数据集中的每个包括信号信息；分析所述数据包，以将每个数据集的信号信息转换为对应的数据输出；并且将所述多个数据输出传送到授权服务器，所述多个数据输出用在建立针对将块记录添加到所述区块链的工作量证明中。14.一种方法，所述方法由授权服务器执行，所述授权服务器被网络的挖掘节点信任以认证区块链的块记录，所述方法包括：接收来自所述网络的第一挖掘节点的包含第一多个数据输出的信息，所述第一多个数据输出中的每个数据输出从由所述第一挖掘节点分析的第一数据包确定，所述第一数据包包括多个数据集；验证所述第一多个数据输出；并且响应于验证了所述第一多个数据输出，对唯一令牌进行数字签名，其要用作所述区块链的块记录中的工作量证明。15.根据权利要求14所述的方法，还包括：将签名令牌发送到所述第一挖掘节点，以用作所述区块链的块记录中的工作量证明。16.根据权利要求14或15所述的方法，其中，验证所述第一多个数据输出包括确定出已经满足证实条件。17.根据权利要求16所述的方法，其中，确定已经满足所述证实条件包括：确定所述第一多个数据输出中的每个数据输出已经被所述网络的阈值数量的另外挖掘节点所证实。18.根据权利要求17所述的方法，其中确定所述第一多个数据输出中的每个数据输出已经被所述网络的阈值数量的另外挖掘节点所证实包括：将所述第一多个数据输出与一个或多个另外多个数据输出进行比较，其中所述一个或多个另外多个数据输出中的每个从所述网络的对应的另外挖掘节点接收到；其中，所述另外多个数据输出已经从由对应的另外挖掘节点分析的另外数据包中确定出，所述另外数据包每个都包含多个数据集，每个数据集包括信号信息，一个或多个数据集与被包括在所述第一数据包内的那些重叠。19.根据权利要求17至18中的任一项所述的方法，其中，确定所述第一多个数据输出中的每个数据输出已经被网络的阈值数量的另外挖掘节点所证实包括：确定所述第一多个数据输出中的每个数据输出已经在预定义的误差阈值内被所述网络的阈值数量的另外挖掘节点所证实。20.根据权利要求14
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19中的任一项所述的方法，其中，接收包含所述第一多个数据输出的信息是响应于：将数据包传送到所述第一挖掘节点，所述数据包包括多个数据集，其中，所述多个数据
集的每个包括用于转换为数据输出的信号信息；并且可选地其中，将所述数据包传送到所述第一挖掘节点是响应于接收到来自所述第一挖掘节点的对数据包的请求。21.根据权利要求20所述的方法，还包括：在将所述第一数据包传送到所述第一挖掘节点之前：接收来自多个数据源的多个预处理数据项；将所述多个预处理数据项划分为可独立处理的数据集；将对可独立处理的数据集的选择打包到数据包中；并且存储关于哪些可独立处理的数据集被包括在所述数据包中的元数据。22.根据权利要求14至21中的任一项所述的方法，其中由所述第一挖掘节点分析的第一数据包还包括诱饵数据集，并且其中验证所述第一多个数据输出包括对照数据输出的本地寄存器检查所述第一多个数据输出的诱饵数据输出。23.一种具有存储在其上的指令的计算机可读介质，所述指令在由处理器执行时致使所述处理器执行根据权利要求14至22中任一项所述的方法。24.一种授权服务器，所述授权服务器由网络的挖掘节点信任以认证区块链的块记录，每个挖掘节点包括用于将块记录添加到所述区块链的计算装置，所述授权服务器包括：一个或多个处理器；以及一个或多个存储器单元，所述存储器单元具有存储在其中的指令，所述指令在由所述一个或多个处理器处理时致使所述一个或多个处理器：接收来自网络的第一挖掘节点的包含第一多个数据输出的信息，所述第一多个数据输出中的每个数据输出从由所述第一挖掘节点分析的第一数据包确定，所述数据包包括多个数据集；验证所述第一多个数据输出；并且响应于验证第一多个读数，对唯一令牌进行数字签名，其要用作所述区块链的块记录中的工作量证明。25.一种用于处理信号信息作为针对将块记录添加到区块链的工作量证明的系统，所述系统包括：一个或多个授权服务器，每个授权服务器包括一个或多个处理器；以及挖掘节点的网络，其中每个挖掘节点包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗克珊娜，
申请(专利权)人：约克大学，
类型：发明
国别省市：