【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于区块链，具体涉及一种面向分片区块链的乐观并发控制方法。
技术介绍
1、分片区块链技术是为了解决区块链的扩展性问题而提出的一种方法。随着区块链应用的增多和用户数量的增长，现有的区块链网络面临着处理大量交易的压力，这导致交易费用增加和交易确认时间延长。分片可以帮助缓解这些问题。以下是分片区块链技术出现的原因：提高吞吐量：通过将网络划分为多个片段(或“分片”)，每个分片可以并行处理交易。这大大提高了整个区块链网络的处理能力，从而可以处理更多的交易。降低延迟：由于交易可以在不同的分片中并行处理，这有助于减少交易的确认时间。增加可扩展性：随着网络的增长，可以增加更多的分片以适应更多的交易和用户，而不是依赖单一的、中心化的链来处理所有的交易。减少存储需求：每个节点不再需要存储整个链的状态，而只需要存储其相关分片的状态。这使得运行一个节点的存储要求变得更加轻便。更广泛的参与：由于存储和计算需求的降低，更多的节点有可能加入网络，从而增加了分散化和网络的健壮性。适应不同的应用需求：不同的分片可以针对不同的应用或交易模式进行优化，提供更好的性能或特性。减少费用：高的吞吐量和更快的交易确认可能会导致更低的交易费用。
2、然而，分片技术并不是没有挑战的。确保所有分片的安全性、协调分片之间的交互以及保持整个系统的一致性都是需要解决的问题。但总的来说，分片提供了一种有前景的方法来增强区块链的扩展性和性能，从而满足日益增长的应用和用户需求：
3、双重支付：在分片环境中，如果两个分片几乎同时处理涉及相同资产的交易，这可能会
4、交易顺序问题：在分布式系统中，确定事件的全局顺序是一个挑战。在分片的区块链中，不同的分片可能会看到交易的不同顺序，这可能会导致状态不一致。
5、跨分片交易的复杂性：当一个交易涉及到多个分片中的数据时，需要确保所有涉及的分片都能正确地、一致地更新它们的状态。这可能需要复杂的协调和原子性保证。
6、现阶段分片区块链通常通过建立双层共识的方式解决交易冲突。一般地，交易信息被分配到不同的分片，在下层的分片内先进行共识处理。在分片内部会分辨出某些涉及修改或参照其它分片数据才能执行的交易信息，这些交易信息即为跨分片交易。所有跨分片交易被上传至上层进行分片间共识。在进行分片间共识时，各分片提交的待处理跨分区交易信息会被排序然后统一执行，以串行的方式保证数据的一致性，避免冲突的产生。
7、所有分片虽然可以并行的进行下层分片内共识，但是因每个分片所涉及的跨分片交易信息需要提交至上层分片间共识进行处理。在统一的进行分片间共识前，每个分片需要进行同步等待，同时在完成一轮分片间共识前，每个分片均不能再进行分片内共识。而单位时间交易信息的处理量主要由上层分片间共识效率制约，因此严重阻碍了分片区块链系统的系统效率的提升。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的不足，本专利技术提出了一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，该方法包括：
2、s1：基于分片区块链系统构建双层共识框架，下层的每个分区中选举出至少一个代表节点作为上层共识节点；
3、s2：下层分片内的各设备节点运行共识算法进行下层分片内共识，打包区块并上传至上层共识节点；
4、s3：上层共识节点根据上传的区块进行上层分片间共识。
5、优选的，步骤s2具体包括：分片内各设备节点收集近期需要该分片处理的交易信息；运行共识算法对交易信息进行排序；按照交易信息排序执行交易信息；将交易信息和交易信息执行结果打包为区块；将区块上传至上层共识节点。
6、进一步的，所述共识算法为pbft算法。
7、优选的，步骤s3中，进行上层分片间共识的过程包括：
8、收集所有分区上传的区块，上层分片内共识节点从上传的区块中选举一个区块作为候选区块；
9、每个上层共识节点根据区块中交易信息排序对交易信息进行冲突检测，得到冲突检测结果；
10、对冲突检测结果进行共识验证，若共识验证通过，则将该候选区块加入到区块链上；否则对系统进行人工恢复。
11、优选的，对交易信息进行冲突检测的过程包括：判断交易信息的数据读集与当前时间节点读出的数据是否一致，若一致，则判断交易信息有效；否则，判断交易信息无效。
12、本专利技术的有益效果为：本专利技术基于乐观并发冲突控制模型，允许跨分片交易信息在下层分片内共识中先执行，然后将执行结果在上层分片间共识中进行冲突检测，将发生冲突的交易信息及其结果判定为无效。同时各分区的分片内共识可以异步的发起与进行，无需同步等待分区间共识的完成；本专利技术可以消除传统分片区块链系统中存在的同步等待，使得各分片的分片内共识进化为异步发起与进行，大幅提高分片区块链系统的并行度，提高系统效率与单位时间交易信息处理量。
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1.一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，步骤S2具体包括：分片内各设备节点收集近期需要该分片处理的交易信息；运行共识算法对交易信息进行排序；按照交易信息排序执行交易信息；将交易信息和交易信息执行结果打包为区块；将区块上传至上层共识节点。
3.根据权利要求2所述的一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，所述共识算法为PBFT算法。
4.根据权利要求1所述的一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，步骤S3中，进行上层分片间共识的过程包括：
5.根据权利要求4所述的一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，对交易信息进行冲突检测的过程包括：判断交易信息的数据读集与当前时间节点读出的数据是否一致，若一致，则判断交易信息有效；否则，判断交易信息无效。
【技术特征摘要】
1.一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种面向分片区块链的乐观并发控制方法，其特征在于，步骤s2具体包括：分片内各设备节点收集近期需要该分片处理的交易信息；运行共识算法对交易信息进行排序；按照交易信息排序执行交易信息；将交易信息和交易信息执行结果打包为区块；将区块上传至上层共识节点。
3.根据权利要求2所述的一种面向分片区块链的乐观并发...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹傧，蒋佳宁，曹明锐，苏泳标，彭木根，
申请(专利权)人：北京邮电大学，
类型：发明
国别省市：
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