异构并行区块链及其链上数据与链下合约协同方法技术

本发明专利技术公开了一种异构并行区块链及其链上数据与链下合约协同方法，所述异构并行区块链形成了三链合一的网络架构，使得该区块链网络以及相关平台可以有效融合各个分支链的业务逻辑以及特色功能，以解决现有条件下区块链应用单一化、涵盖范围小等问题。而且，三个区块链均采用链上链下的结构部署方式，通过增加链下技术服务支持，降低链上业务节点之间的共识压力，减少节点之间的通信频率与通信成本，将复杂计算与逻辑处理转移至链下特定外部结构进行处理，实现数据与信息在链上与链下之间的分流，从根本上解决了当前区块链部署硬件要求高、部署成本高的问题，轻量化链上网络部署，有助于区块链技术在产业实际应用中的发展与创新。新。新。

【技术实现步骤摘要】
异构并行区块链及其链上数据与链下合约协同方法


[0001]本专利技术涉及区块链
，特别地，涉及一种异构并行区块链及其链上数据与链下合约协同方法。

技术介绍

[0002]当前分布式账本下区块链技术发展问题亟需攻克，特别是在产业应用方面，依然存在应用实现方面的成本问题，以及业务需求解决的契合性问题。目前，区块链硬件设施部署较为集中，运行和计算压力积累于各节点进行，缺乏合理科学的算力管理与层级设计。并且，现有区块链在应用过程中涉及到多方参与的应用场景，但当前区块链技术发展与技术创新较为受限，应用模式较为单一，复杂业务逻辑处理能力不足，仍未很好地解决多方参与条件下的协同管理与效益均衡，无法实现多元组织企业之间的可信合作关系，在可信、可用、可拓展等方面的开发应用依然存在着较大的提升空间。现有区块链应用缺乏强而有力的业务需求支持，缺少显著的需求拉力。
[0003]具体来说，一方面，区块链产业通常为单一业务模式区块链，整条链式结构包含的业务种类、数据类型通常仅涵盖预先指定的单一内容，没有结合其他相关技术实现多元化开发拓展。这间接导致分布式账本在技术层面涵盖范围较小，缺乏技术综合性，整体技术模式与技术路线较为单一，无法实现进一步的技术突破与应用拓展。业务单一的缺陷是限制区块链技术发展以及阻碍数据互通及可信网络建设的主要障碍。目前缺乏高效的跨链标准以及相应的合规手段来促进不同链之间的互联互通，导致区块链可拓展性不足，共识效率较低，无法实现同类不同构数据在链与链之间的流转，导致区块链依然无法实现在不同链的数据互操性。/>[0004]另一方面，区块链技术的管理依然存在效率问题，这主要是由于缺乏相应的管理方式。区块链技术的部署与使用需要较大的硬件成本，并且信息共识过程和网络通信计算会降低区块链网络的性能。当前区块链较多业务流程，都是通过“链上业务”实现，极大地依赖于硬件性能，导致链上资源的滥用，极大地增加了整体区块链网络的部署成本以及设备压力负荷。“纯链上业务”的区块链形式，在多链并行条件下，更加缺乏科学有效地资源分配管理和业务排序，尽管目前存在部分跨链技术，但尚未出现多异构链之间的并行管理技术。当前技术条件下跨链技术依然发展受限，仅在实现链间数据交互技术实现突破，但依然没有稳定普及的跨链应用，导致了跨链技术无法发挥其异构数据交互的性能，无法对区块链产业应用实现明显的降低成本与增加效率的优势，导致跨链技术仅停留在技术层面而无法实现企业级应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种异构并行区块链及其链上数据与链下合约协同方法，以解决现有的区块链存在的业务模式单一、采用纯链上业务的区块链形式导致的部署成本高和设备压力负荷大的技术问题。
[0006]根据本专利技术的一个方面，提供一种异构并行区块链，包括并行的交易事务区块链、数字身份区块链和文件系统区块链，所述交易事务区块链用于提供交易业务，所述数字身份区块链用于提供身份服务，所述文件系统区块链用于提供文件存储服务，每个区块链均采用链上链下的结构部署方式，所述交易事务区块链的链上结构用于实现高效交易核验与处理、增强共识机制的时效性以及提供开放式的智能合约设计，其链下结构则用于进行数据存储和数据分析，所述数字身份区块链的链上结构用于对数字身份进行核验与把控、对数字身份的创建和使用进行严格的监管以及对身份核验与调用的效率进行优化管理，其链下结构则用于进行高效的通信、进行线下身份验证，所述文件系统区块链的链上结构用于进行文件存储方式和安全性的管理，其链下结构则用于进行文件的存储和共享。
[0007]进一步地，所述交易事务区块链、数字身份区块链和文件系统区块链均包括链上组件、区块链网络和链下组件三部分。
[0008]进一步地，所述交易事务区块链、数字身份区块链和文件系统区块链的区块链网络部分均包括区块链主链和链网络扩展，所述链网络拓展包括子链管理网关、同构管理网关和异构管理网关，所述子链管理网关用于创建子链或者将区块链主链连接至下属特定的子链或侧链，将子链数据添加在主链上，实现账本数据和链网络的拓展，所述同构管理网关用于实现区块链主链与其它同构交易区块链进行通信和数据交互，所述异构管理网关用于实现区块链主链与其它异构交易区块链进行通信和数据交互。
[0009]进一步地，所述交易事务区块链的链上组件部分包括高通量技术拓展组件、共识机制拓展组件、数据结构拓展组件和智能合约拓展组件，所述高通量技术拓展组件通过节点高速网络建设、通信加速硬件实现网络通信能力的提高，通过外部计算硬件拓展和链外支付通道拓展实现交易速率的提高，以及通过交易分片技术实现多笔交易同时处理的并发能力，所述共识机制拓展组件用于对不同的应用场景以及配套网络设施进行适配的共识机制应用，保证节点间的共识效率与交易事务的验证速率，所述数据结构拓展组件用于构建合适的区块链数据结构、负责区块链的数据存储配置的管理，以控制区块大小与区块产出速度，平衡区块生成与区块存储的速度匹配，同时针对不同的场景选择适配的区块数据结构，以实现数据存储与读写的高效，所述智能合约拓展组件用于实现智能合约编程的多语言支持，以及多种交易模型的支持。
[0010]进一步地，所述交易事务区块链的链下组件部分包括数据存储拓展组件、数据处理拓展组件、高通量拓展组件和增强算法拓展组件，所述数据存储拓展组件包括大型数据库、计算机中心、网络通信中心和大数据平台，所述数据处理拓展组件包括大数据分析中心、监管审计平台和区块链运行监控平台，所述高通量拓展组件包括闪电网络和链下扩容方式，结合子链管理网关实现链下交易拓展，所述增强算法拓展组件包括外部训练模型、智能分析算法和复杂逻辑处理方式。
[0011]进一步地，所述数字身份区块链的链上组件部分包括信息上链预处理组件、共识机制支持组件、身份监管组件和多方调用支持组件，所述信息上链预处理组件负责均衡当前身份业务的计算负载，同时保证身份验证在链上与链下都可以进行，包括提供用户离线验证功能的信息预缓存、提高验证效率的凭证验证池、加快验证速度的通信加速硬件和多处理中心，所述共识机制支持组件负责对于不同共识机制的管理与替换，对不同的应用场景以及配套网络设施进行合适的共识机制的选择与应用，保证节点间的共识效率与身份验
证的验证速率，所述身份监管组件负责对上链的身份证明、凭证、文件进行管理与审核，所述多方调用支持组件负责数字身份功能对于多平台、多语言、多维数据的支持，保证数字身份验证业务与功能能够接入多种语言以及账户模型。
[0012]进一步地，所述数字身份区块链的链下组件部分包括安全通信拓展组件、链下治理拓展组件、离线验证拓展组件和外部算法拓展组件，所述安全通信拓展组件包括网络通信技术的支持与各类加密算法的应用，所述离线验证拓展组件负责用户能够在脱离网络的情况下进行数字身份验证，包括线下验证器的部署以及各类物联数据的采集以进行生物特征信息验证，所述链下治理拓展组件通过风控分析引擎技术有效地监控物联数据采集与使用，均衡各个节点的计算与验证压力，保证数字身份区块链的正常运行与安全使用，同时还负责预言机的应本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异构并行区块链，其特征在于，包括并行的交易事务区块链、数字身份区块链和文件系统区块链，所述交易事务区块链用于提供交易业务，所述数字身份区块链用于提供身份服务，所述文件系统区块链用于提供文件存储服务，每个区块链均采用链上链下的结构部署方式，所述交易事务区块链的链上结构用于实现高效交易核验与处理、增强共识机制的时效性以及提供开放式的智能合约设计，其链下结构则用于进行数据存储和数据分析，所述数字身份区块链的链上结构用于对数字身份进行核验与把控、对数字身份的创建和使用进行严格的监管以及对身份核验与调用的效率进行优化管理，其链下结构则用于进行高效的通信、进行线下身份验证，所述文件系统区块链的链上结构用于进行文件存储方式和安全性的管理，其链下结构则用于进行文件的存储和共享。2.如权利要求1所述的异构并行区块链，其特征在于，所述交易事务区块链、数字身份区块链和文件系统区块链均包括链上组件、区块链网络和链下组件三部分。3.如权利要求2所述的异构并行区块链，其特征在于，所述交易事务区块链、数字身份区块链和文件系统区块链的区块链网络部分均包括区块链主链和链网络扩展，所述链网络拓展包括子链管理网关、同构管理网关和异构管理网关，所述子链管理网关用于创建子链或者将区块链主链连接至下属特定的子链或侧链，将子链数据添加在主链上，实现账本数据和链网络的拓展，所述同构管理网关用于实现区块链主链与其它同构交易区块链进行通信和数据交互，所述异构管理网关用于实现区块链主链与其它异构交易区块链进行通信和数据交互。4.如权利要求3所述的异构并行区块链，其特征在于，所述交易事务区块链的链上组件部分包括高通量技术拓展组件、共识机制拓展组件、数据结构拓展组件和智能合约拓展组件，所述高通量技术拓展组件通过节点高速网络建设、通信加速硬件实现网络通信能力的提高，通过外部计算硬件拓展和链外支付通道拓展实现交易速率的提高，以及通过交易分片技术实现多笔交易同时处理的并发能力，所述共识机制拓展组件用于对不同的应用场景以及配套网络设施进行适配的共识机制应用，保证节点间的共识效率与交易事务的验证速率，所述数据结构拓展组件用于构建合适的区块链数据结构、负责区块链的数据存储配置的管理，以控制区块大小与区块产出速度，平衡区块生成与区块存储的速度匹配，同时针对不同的场景选择适配的区块数据结构，以实现数据存储与读写的高效，所述智能合约拓展组件用于实现智能合约编程的多语言支持，以及多种交易模型的支持。5.如权利要求4所述的异构并行区块链，其特征在于，所述交易事务区块链的链下组件部分包括数据存储拓展组件、数据处理拓展组件、高通量拓展组件和增强算法拓展组件，所述数据存储拓展组件包括大型数据库、计算机中心、网络通信中心和大数据平台，所述数据处理拓展组件包括大数据分析中心、监管审计平台和区块链运行监控平台，所述高通量拓展组件包括闪电网络和链下扩容方式，结合子链管理网关实现链下交易拓展，所述增强算法拓展组件包括外部训练模型、智能分析算法和复杂逻辑处理方式。6.如权利要求3所述的异构并行区块链，其特征在于，所述数字身份区块链的链上组件部分包括信息上链预处理组件、共识机制支持组件、身份监管组件和多方调用支持组件，所述信息上链预处理组件负责均衡当前身份业务的计算负载，同时保证身份验证在链上与链下都可以进行，包括提供用户离线验证功能的信息预缓存、提高验证效率的凭证验证池、加快验证速度的通信加速硬件和多处理中心，所述共识机制支持组件负责对于不同共识机制
的管理与替换，对不同的应用场景以及配套网络设施进行合适的共识机制的选择与应用，保证节点间的共识效率与身份验证的验证速率，所述身份监管组件负责对上链的身份证明、凭证、文件进行管理与审核，所述多方调用支持组件负责数字身份功能对于多平台、多语言、多维数据的支持，保...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超群，陈勋奇，周中定，李信儒，兰秋军，米先华，万丽，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：