用于分布式账本网络上动态扩展计算的系统和方法技术方案

本发明专利技术的不同方面实现了一种增强型DLT系统和相应的方法，其允许以高效和优化的方式执行生成要存储在DLT网络中的大量数据的DApp，还允许根据要实现的每个DApp的属性来动态分配资源。通过允许任何类型的现有第1层DLT网络之间的接口，它不需要在生成新的第1层DLT网络所涉及的复杂、缓慢、昂贵和高风险的过程。它为大数据、物联网、Web3、MMOG或任何其他需要由存储在DLT网络中的数据的不变性提供的信任的环境中的应用打开了DLT网络的可能的应用范围。境中的应用打开了DLT网络的可能的应用范围。境中的应用打开了DLT网络的可能的应用范围。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于分布式账本网络上动态扩展计算的系统和方法


[0001]本专利技术总体上属于电信领域，具体而言，涉及一种用于在分布式账本网络中动态扩展计算的系统和方法。

技术介绍

[0002]分布式账本网络(以下简称DLT“分布式账本技术”网络)允许计算机网络通过以分布式方式在大量计算机上存储记录的相同副本，来共享不可破坏且不可变的数据库。它们还允许计算机直接点对点相互通信。在各种类型的此类网络中，有些网络提供更高的安全性，但速度慢且成本高。相反，那些更快、更便宜的同时也是最不安全的。DLT的一种类型是区块链网络，以下简称区块链，BC，它以区块链的形式存储分布式记录。
[0003]当今存在多种DLT网络平台，具有不同的配置，例如，界定哪些类型的计算机可以加入网络，并且至关重要的是，哪些计算机具有写入权限。根据用例，DLT网络可以在一端以公开且非许可(其中包括以太坊)的方式实施，而在另一端以私下和许可的方式实施(例如由公司为其内部流程实施的网络)。公共网络对所有人开放以进行查阅，并且同时也是非许可式的，这允许任何人使用他们的电子设备加入，并作为网络中的另一个节点运行。另一方面，私有网络只允许某些预先验证的用户访问分布在其上的记录，并且是许可式的，只允许经过验证的用户作为网络中的节点参与。
[0004]一种这样的公共、非许可式的网络是以太坊，其主要贡献是允许分布式记录的内容不仅包含被动信息，而且还包含作用于输入信息以生成输出信息的额外程序代码。像计算机程序一样自动执行操作的每个代码单元(或程序模块或数字媒体)被称为“智能合约”。换句话说，以太坊是一台巨大的计算机，分布在数千个节点上，能够自主、自动地执行无数的智能合约。按照程序代码规定的规则，执行改变算法状态的指令。分布式寄存器在特定时间更新以反映所有相同的信息，即计算结果和可能状态组中的当前状态。每个节点都维护一个与其他节点完全相同状态的虚拟机。更新时间还包括校验和纠正违规行为的任何子过程。DLT技术可以通过调整大多数网络节点以按照既定协议的规定运行，从而以记录的形式保护联合数据库的完整性。
[0005]节点包括至少一个数据处理设备，该数据处理设备可以被编程并且接收输入数据以根据程序规则执行，以在推进其所在状态的同时生成输出数据。因此，节点通常可以是计算机或服务器，尽管它也可以是任何电子设备，例如手机，或具有计算能力的传感器。
[0006]根据存储在它们的分布式记录中的信息的数量和/或类型，还存在至少两种不同类型的节点。全节点存储整个历史记录，从网络验证的第一个区块到最后一个区块。轻节点需要较少的计算和存储器资源，因为它们不作用于完整的记录，而只存储最后的记录，或它们的压缩等价物，或所有记录的一小部分，例如头(header)。轻节点具有相当动态的功能，使它们能够非常快速地作用于信息，而完整的节点赋予DLT网络以不可破坏性和不变性的属性。
[0007]公共和非许可式的网络的透明性和不变性的特征在系统中的所有参与者之间产
生最大信任，特别是使用网络的用户。一方面，区块的内容以及存储在其中的信息和结果的交换可以公开且不受阻碍地进行校验。另一方面，可以校验管理平台的程序代码，以检查它们是否符合其中规定的规则。例如，你可以检查是否存在检测和纠正违规行为的程序。在最坏的情况下，这种违规行为可能是由于参与者试图欺骗网络以便以某种方式利用它。
[0008]事实上，DLT网络最相关的特性之一正是它们检测和消除此类风险的能力，因为它们是基于零信任原则设计的，即它们假设网络中用户在进行通信、信息交换和相应操作时都不信任任何其他用户。此类平台的设计方式使得尽管存在这种不信任，它们仍可以放心地运行，因为它们结合了基于数学模型(例如博弈论和激励机制)的过程，以及用于鼓励网络中的各个节点根据以下规定规则以诚实的方式运行的激励，同时促进对网络中所有节点的交叉检查，以确保没有人试图欺骗系统。
[0009]由于这一发展，已经基于相同的原理生成了一些DLT网络，其中以太坊只是其中的一个示例，并且本领域技术人员将能够通过研究相应的开源代码来识别。这种公共的和非许可式的DLT网络，我们将其称为第1层或网络1，允许新节点通过启动其虚拟机并执行由共享数据库指示的每一行代码直到最后一行为止，来重新创建网络的当前状态，复制事件和发生的历史，直到复制网络中其他节点的当前状态为止。在下文中，这些DLT网络被称为可编程分布式账本网络。
[0010]每个节点也可以任意向网络1(即向由其所有节点组成的虚拟机)传输代码，这类似于将应用上传到共享计算机，生成所谓的去中心化应用(DApp)。DApp最近变得非常流行，因为它们继承了底层DLT网络的内在优势，即进程的不可破坏性、授予系统中每个参与者的信任层、代码不可停止和自动不间断运行的事实，等等。
[0011]为了防止对这种水准的全球计算系统的恶意攻击，已经集成了经济成本或小额支付系统，以确保只有诚实的用户在花费他们自己的资源时才使用该系统。一些网络在与DLT网络进行交互时需要这种小额支付。在该
的行话中，每次交互也称为交易(tansaction)，包括发送或接收数据，其中数据可以是用于更新智能合约的程序代码，也可以是与智能合约相关的输入或输出数据，或希望以不可变的方式存储的任何其他类型的信息。与最大化共享数据库的完整性相关的缺点与每个完整节点必须自己校验添加到数据库的新数据的有效性有关。从根本上说，这相当于将共享计算机的整个网络限制在单台计算机能够运行的范围内。
[0012]使用最安全的第1层DLT网络以利用它们各自的优势，对用户和整个网络都是有代价的。对用户而言，代码越多，数据越多，与DLT网络的交互越多，要进行的小额支付总和就越大。对于整个第1层而言，其职责是同时处理所有DApp所需的代码，一旦这些DApp中的一些需要比单个计算机所能处理的更大量的聚合处理，就会出现饱和和/或崩溃。
[0013]可扩展性问题因附加成本问题而恶化。在网络1上运行DApp的成本与运行它所需的计算负载和交易数量成正比。在以太坊网络的情况下，这些成本被称为气体(gas)或气体速率(gas rate)。每个交易或交互，例如写入操作或算术操作，都有一个以气体形式分配给它的成本。无论谁支付这笔费用，无论是DApp用户还是DApp管理者，累积成本都会增加总体成本，超出实际可行的范围。此外，这些解决方案要求DApp用户永久连接在线，监控各种网络以确保安全运行，就像基于状态通道和闪电网络的技术一样的情况下一样。
[0014]许多DApp被设计为仅利用第1层DLT网络最重要的核优势，这是在存储信息时由其
不可变和透明的性质产生的信任。此类DApp将其特定应用所需的其余操作或代码的执行委托给外部DLT网络。这种外包的一个例子是Plasma类型的策略，其中第二DLT网络用于从第1层网络卸载部分计算或存储。首先，新的DLT网络的生成涉及非常大的风险，危及此类网络的完整性。此外，只允许非常小范围的应用，即那些执行极其繁重且不频繁的计算的应用，其中外部网络必本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种被配置为执行去中心化应用的可编程分布式账本网络，所述去中心化应用被配置为与至少一个执行节点通信，所述网络包括分布式存储单元和分布式处理单元，所述分布式处理单元：被配置用于在所述分布式存储单元上存储与至少一个用户的交互相关的通信；被配置用于基于所述至少一个用户的所述交互，确定能够由所述可编程分布式账本网络再现的计算集和定义计算周期的周期参数；被配置用于在由所述周期参数定义的每个计算周期结束时，将由所述至少一个执行节点基于所述计算集执行的至少一个计算结果存储在所述分布式存储单元中。2.根据权利要求1所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于确定能够由所述第一网络再现的最大计算集，并且其中，所述计算集在大小上等于或小于所述最大计算集。3.根据权利要求2所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于基于所述去中心化应用的属性来确定所述计算集。4.根据权利要求2所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于基于至少一个去中心化应用的周期性计算的集群来确定所述计算集。5.根据权利要求2所述的网络，其中，所确定的计算集包括要执行的模拟集、在计算结果中需要接收什么级别的信息压缩、或者将执行计算的执行节点的选择的模式，等等。6.根据权利要求2所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于在接受用于存储所述计算结果的请求之前，识别和验证所述至少一个执行节点的合法性。7.根据权利要求6所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于校验用于存储所述计算结果的所述请求是在正确的周期间隔接收到的。8.根据权利要求6所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于在所述分布式存储单元中存储接收到的第一计算结果。9.根据权利要求6所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于在所述分布式存储单元中存储从多个执行节点接收的多个计算结果的加权平均值。10.根据权利要求6所述的网络，其中，所述处理单元被配置用于在所述分布式存储单元中存储基于执行节点的周期选择的计算结果。11.根据权利要求2所述的网络，其中，质询者节点被配置用于在安全间隔期间质询存储在所述存储单元中的所述至少一个计算结果，即级别1质询，并且其中，所述处理单元包括数字校验器，所述数字校验器被配置用于在接收到所述质询后执行校验过程以校验至少一个质询的计算结果的有效性。12.根据权利要求11所述的网络，其中，由所述质询节点发出的所述质询包括用于识别要被校验的级别n的计算结果的数据，以及包括紧接在该结果之下的级别的、级别n+1的数据，所述结果或者为周期概要，或者在可能的最低级别的情况下为原始结果。13.根据权利要求12所述的网络，其中，所述数字校验器被配置用于：从由级别n＝1的质询者贡献的周期概要中的至少一个周期概要接收级别n＝2的质询，以此类推，接受级别n>＝1的质询，在所有情况下，触发新的安全间隔。14.根据权利要求13所述的网络，其中，所述数字校验器被配置用于在所述安全间隔期间没有接收到质询的情况下将执行者的结果或特定级别的质询视为有效，从而终止针对该计算周期的所述校验过程。
15.根据权利要求13所述的网络，其中，所述数字校验器被配置用于在其确定级别N的质询者的结果与可能的最低级别的质询相对应的情况下，将所述级别N的质询者的结果视为有效，在这种情况下，所述校验器被配置用于基于此数据执行对已编程的模拟的重新计算，并在N>1的情况下将获得的结果与顶级质询者N
‑
1提供的结果进行比较，或者在N＝1的情况下与执行者提供的结果进行比较。16.根据权利要求15所述的网络，其中，所述数字校验器被配置用于：在确定级别N>1的质询为有效的情况下，将级别N
‑
1的质询视为无效，在N>2的情况下，临时将质询N
‑
2的结果视为有效，或者在N＝2的情况下，临时将执行者的结果视为有效，以及引发针对级别N
‑
1的新质询的输入的新的安全间隔。17.根据权利要求16所述的网络，其中，所述数字校验器被配置用于：在确定级别N＝1的质询为有效的情况下，将所述执行者结果视为无效，以及接受来自执行者的新结果。18.根据权利要求17所述的网络，其中，所述数字校验器被配置用于：在确定级别N＝1的质询为有效的情况下，将所述执行者的结果视为无效，以及将从级别1质询中提供的数据中获得的结果视为周期的正确结果，并终止所述校验过程，所述结果或者来自周期概要，或者来自基于这些数据对已编程的模拟的重新计算。19.根据权利要求12所述的网络，其中，由所述质询者节点发出的所述质询额外包括用于识别由同一执行者节点计算的其他计算结果的数据，并且所述数字校验器被配置用于也利用该数据更新所述存储单元。20.根据权利要求11所述的网络，还被配置用于惩罚生成被质询的数据的执行者节点并奖励证明安全漏洞的质询者节点。21.一种用于在分布式账本的数字系统中执行去中心化应用的执行者节点，所述数字系统包括至少一个执行者节点和至少一个可编程分布式账本网络，所述至少一个可编程分布式账本网络被配置用于执行包括分布式存储单元的去中心化应用，所述执行者节点包括：被配置用于获得与至少一个用户的交互相关的通信的数字单元；被配置用于通过读取所述分布式存储单元来获得计算集的数字单元，其中，所述计算集能够由所述第一网络再现；被配置用于通过读取所述分布式存储单元来获得定义计算周期的周期参数的数字单元；被配置用于在由所述周期参数定义的每个计算周期结束时，通过与所述至少一个用户的交互相关的通信执行所述计算集，并生成至少一个计算结果的数字单元；以及被配置用于请求将所述至少一个计算结果存储在所述分布式存储单元上的数字单元。22.根据权利要求21所述的执行者节点，被配置用于在不与所述分布式账本网络进行任何交互的情况下执行计算。23.根据权利要求22所述的执行者节点，被配置用于针对周期信息更新而周期性地监测所述分布式存储单元。24.根据权利要求21所述的执行者节点，被配置用于直接或通过从所述分布式存储单元读取来获得与交互相关的通信。25.一种用于执行去中心化应用的分布式账本的数字系统，所述系统包括：
至少一个根据权利要求1所述的被配置用于执行去中心化应用的可编程分布式账本网络；以及根据权利要求21所述的至少一个执行者节点。26.根据权利要求25所述的系统，还包括数字控制器，所述数字控制器被配置用于在初始阶段配置所述分布式账本网络的节点处的所述处理单元，以及配置所述至少一个执行者节点。27.根据权利要求25所述的系统，其中，所述数字控制器被配置用于使得能够按需下载接口模块以用于安装在至少一个用户节点上。28.根据前述权利要求中的任一项所述的网络或执行者节点或系统，其中，从用户接收的通信是与和DApp的交互相关的数据。29.根据前述权利要求中的任一项所述的网络或执行者节点或系统，其中，所述周期参数包括以下中的至少一个：时间间隔、或包括至少一个时间间隔的日期参数、或数据大小、或包括至少一个数据大小的分组参数、或用户参数的数量、或包括每组至少一个用户的用户组数量参数的数量，或每个用户参数要执行的动作的数量。30.根据前述权利要求中的任一项所述的网络或执行者节点或系统，其中，所述计算结果包括一组原始数据，或者其中，所述计算结果包括从对至少一组原始数据的加密而生成的周期概要，或者其中，所述计算结果包括从对多个加密结果的加密而生成的周期概要。31.根据权利要求30所述的网络或执行者节点或系统，其中，所述加密是SHA
‑
3散列函数，或者其中，所述加密是默克尔树根。32.根据权利要求31所述的网络或执行者节点或系统，其中，所述多个加密结果包括级联所述多个SHA
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3散列函数结果，或级联所述多个默克尔树根。33.根据前述权利要求中的任一项所述的网络或执行者节点或系统，其中，所述分布式账本网络的处理单元被配置用于确定至少两个不同的去中心化应用、DApp之间的相似度，并通过确定所述周期参数来协调由所述至少一个执行者节点生成组合的计算结果并将其存储在所述分布式账本网络的所述存储单元中。34.根据权利要求33所述的网络或执行者节点或系统，其中，部署在所述可编程分布式账本网络上的所述去中心化应用是团队运动的大型多人在线管理者游戏，并且其中，要存储的信息表示用户之间进行的比赛。35.根据权利要求34所述的网络或执行者节点或系统，其中，联赛的比赛日的所有比赛的结果在每个计算周期更新。36.根据权利要求34所述的网络或执行者节点或系统，其中，多个联赛比赛日的所有比赛的结果在每个计算周期更新。37.根据权利要求33所述的网络或执行者节点或系...

【专利技术属性】
技术研发人员：A，
申请(专利权)人：弗瑞沃斯有限公司，
类型：发明
国别省市：