一种时空可信的区块链生成方法及设备与流程

本发明涉及区块链技术领域，尤其是一种时空可信的区块链生成方法及设备。

背景技术：

区块链是目前最具革命性的新兴技术之一，它是一种综合了p2p动态组网、密码学、共识机制等多种技术的组合技术。由于其具备去中心化、分布式存储、可溯源、不可篡改等特性，应用领域日益增多，如金融领域、政府监管领域、物联网领域等。

区块链是基于区块组成的链，而每个区块由链中的节点依据共识机制计入链中，区块的核心是在没有中心控制的情况下，在每个节点之间没有互相信任的前提下，完全依据共识机制进行运转。作为区块链构成个体的每个区块都包含时间戳信息，时间戳不仅作为区块间的时序参考，还作为本区块被验证并录入区块链的时间。但是，目前时间戳的基准都是以节点的系统时间作为基准，并不存在统一的时间基准，并且随着区块链应用领域的扩大，每一笔交易的时间信息和位置信息也应该作为必要的属性，然而，现有的区块链节点没有统一的时间信息和位置信息的来源。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明提供一种时空可信的区块链生成方法，为区块链系统提供统一的时间和空间基准，将每一笔交易的时间信息和位置信息作为必要的属性记录在交易信息中，以及将记账节点的时间信息和位置信息分别作为时间戳和位置戳记录在交易区块中。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案，包括：

一种时空可信的区块链生成方法，包括以下步骤：

s1，节点即区块链节点向ca认证中心发出认证请求，ca认证中心对该节点的时间和空间分别进行认证，时间和空间均认证成功后，ca认证中心向该节点发出ca认证通过信息，节点获取ca认证通过信息后即可加入区块链系统中；

s2，节点生成区块链交易信息时，将本节点的时间信息、空间即位置信息加入交易信息中；

s3，该交易信息计入当前记账周期的交易区块中，且交易信息通过p2p网络在各节点之间进行传播；

s4，当前记账周期到达记账时间时，各节点对交易区块进行交易验证以竞争记账权，最先完成交易验证的节点作为记账节点，该记账节点将其时间信息和位置信息分别作为时间戳和位置戳加入该交易区块中；

s5，该记账节点的交易验证结果通过p2p网络在各节点之间进行传播，各节点对该记账节点的交易验证结果进行校验；

s6，校验通过后，该记账节点对该交易区块内的交易信息进行记录，形成按时间戳排序的有序区块链。

步骤s1中，所述ca认证中心为具备检测能力的机构，或为具备检测能力的网络服务器；所述ca认证中心持有时间基准和位置基准；

所述时间认证的具体方式为：将节点的时间与时间基准进行比较，若时间误差在设定的时间偏差范围之内，则表示该节点的时间认证成功；

所述空间认证的具体方式为：将节点的位置与位置基准进行比较，若位置误差在设定的位置偏差范围之内，则表示该节点的位置认证成功；

所述节点的时间数据和空间数据均来源于全球卫星定位导航系统。

步骤s1中，采用闭环测试方法或无线信号源测试方法获取所述时间误差和位置误差。

步骤s4中，记账节点在交易验证成功后自动添加时间戳和位置戳，且时间戳和位置戳不能由节点自行修改。

本发明还提供了一种应用于区块链生成方法的设备，该设备是指节点设备，且在节点设备上设有：

卫星信号接收模块，用于接收全球卫星定位导航系统的时间数据和空间数据；

信号处理模块，用于对全球卫星定位导航系统的时间数据和空间数据分别进行解算，生成本地时间数据和本地空间数据；

时间服务模块，根据本地时间数据生成时间信息，并向通信模块和记账模块提供时间信息；

位置服务模块，根据本地空间数据生成位置信息，并向通信模块和记账模块提供位置信息；

通信模块，用于实现本节点与其他节点之间的通信功能；

记账模块，用于实现区块链记账的相关功能，包括账本存储、哈希计算、交易验证、计算结果校验的功能；

接口模块，提供外部访问的接口；所述ca认证中心通过所述接口模块获取该节点的时间信息和位置信息。

在节点设备还设有守时模块和惯导模块；当全球卫星定位导航系统的时空数据接收失败时，所述守时模块和所述惯导模块分别用于保持节点设备的时间信息和位置信息的输出。

所述全球卫星定位导航系统包括：北斗卫星系统、gps、glonass、galileo；

所述卫星接收模块包括天线单元和射频接收单元；

所述卫星接收模块所接收的信号为北斗、gps、glonass、galileo卫星信号中的一种或几种。

本发明的优点在于：

(1)本发明为区块链提供了统一的时间基准，实现了各节点间的时间同步，且将统一后的时间信息作为时间戳加入区块中，保证了区块间的时序性。

(2)本发明在统一的时间基准和空间基准的基础上，将每一笔交易的时间信息和位置信息记录在交易信息中，方便于按位置和时间对交易信息进行快速索引，能够快速查找出某地区在某时间段内的所有交易，丰富了区块链的应用场景。

(3)本发明中的时间精度达到纳秒级，可以避免区块链常见的“双花”问题，也就是同一时间产生两个记账节点的问题，高精度的时间信息可大大降低“双花”现象。

附图说明

图1为本发明的通信系统架构图。

图2为本发明的一种时空可信的区块链生成方法的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明所提供的一种时空可信的区块链生成方法，可以适用于如图1所示的通信系统。

由图1所示，该通信系统包括全球卫星导航系统、区块链p2p网络、ca认证中心。其中，

p2p网络包括多种通信方式，如无线移动通信、有线网络通信、卫星通信等。

ca认证中心为具备检测能力的机构，或为提供相应检测能力的网络服务器；ca认证中心持有时间基准和位置基准；位置是用经度数据、纬度数据、高程数据进行描述。

由图2所示，本发明的一种时空可信的区块链生成方法，包括以下步骤：

s1，节点即区块链节点向ca认证中心发出认证请求，ca认证中心对该节点的时间信息和空间信息分别进行认证，

认证该节点的时间信息与ca认证中心的时间基准是否保持一致，若二者的时间误差在设定的时间偏差范围之内，则视为保持一致，表示时间认证通过；

认证该节点的位置信息与ca认证中心的位置基准是否保持一致，若二者的位置误差在设定的位置偏差范围之内，则视为保持一致，表示位置认证通过；

若时间和位置均认证通过，则ca认证中心向该节点发出ca认证通过信息，该节点获取ca认证通过信息后，即可加入区块链系统中；否则，ca认证中心不向该节点发出ca认证通过信息，该节点无法获取ca认证通过信息，不能加入区块链系统中。

采用闭环测试方法或无线信号源测试方法获取所述时间误差和位置误差。

s2，节点生成交易信息时，将该节点的时间信息、空间即位置信息加入该交易信息中；该节点的时间和位置信息即为该笔交易的时间和位置信息。

s3，该交易信息计入当前记账周期的交易区块中，且交易信息通过p2p网络在各节点之间进行传播。

s4，当前记账周期到达记账时间时，各节点对交易区块进行交易验证以竞争记账权，最先完成交易验证的节点作为记账节点，该记账节点将其时间信息和位置信息分别作为时间戳和位置戳加入该交易区块中；且该记账节点在交易验证成功后自动添加时间戳和位置戳，且时间戳和位置戳不能由节点自行修改。

所述交易验证为采用复杂哈希计算实现，首先解出符合哈希值的节点将作为记账节点，具体方式参见现有技术。

s5，该记账节点的交易验证结果即复杂哈希计算结果通过p2p网络在各节点之间进行传播，各节点对该记账节点的交易验证结果进行校验。

所述校验的具体方式参见现有技术。

s6，校验通过后，该记账节点对该交易区块内的交易进行记录，形成按时间戳排序的有序区块链。

基于本发明所提出的一种时空可信的区块链生成方法，在节点设备上设有：

卫星信号接收模块，用于接收全球卫星定位导航系统的时间和空间数据，即时空数据；所述卫星接收模块包括天线单元和射频接收单元；所述全球卫星定位导航系统包括北斗卫星系统、gps、glonass、galileo；所述卫星接收模块所接收的信号为北斗、gps、glonass、galileo卫星信号中的一种或几种。

信号处理模块，用于对全球卫星定位导航系统的时空数据进行解算，生成本地时间数据和本地空间数据，即该节点的时空数据。

通信模块，用于实现本节点与其他节点之间的通信功能。

记账模块，用于实现区块链记账的相关功能，包括账本存储、哈希计算、交易验证及校验的功能。

时间服务模块，根据信号处理后的本地时间数据生成时间信息，并向通信模块和记账模块提供时间信息。

位置服务模块，根据信号处理后的本地空间数据生成位置信息，并向通信模块和记账模块提供位置信息。

接口模块，提供外部访问的接口；所述ca认证中心通过所述接口模块获取该节点的时空数据。

守时模块和所述惯导模块，当全球卫星定位导航系统的时空数据接收失败时，所述守时模块和所述惯导模块分别用于保持节点设备的时间信息和位置信息的输出。

电源模块，对节点设备的各个模块进行供电。

以上仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。