一种平行链系统及其共识方法、设备及储存介质与流程

1.本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种平行链系统及其共识方法、设备及储存介质。


背景技术：

2.在申请人所提出的平行链共识机制中，平行链节点从主链同步平行链交易以生成平行链区块，平行链的各授权节点分别根据当前节点的平行链区块执行结果打包(分别在主链和平行链执行的)共识交易并发送至主链节点。主链节点将各共识交易记录到主链上以进行投票，符合预配置条件(例如，超过2/3的投票一致，等等)则该平行链区块共识成功，从而借助主链共识完成平行链共识；平行链节点从主链同步到上述各共识交易并打包执行后，在本地进行投票以完成平行链自共识；平行链节点从主链同步到上述各共识交易并打包执行后，在本地进行投票以完成平行链自共识。
3.在上述平行链共识机制中，平行链节点难以布置到移动终端，这主要是由于平行链节点需要在本地储存平行链区块，占用磁盘空间比较大，而且需要多个共识节点完成共识，一般移动终端无法满足平行链节点的配置需求。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提供了基于零知识证明的平行链系统及其共识方法，能够大大减少平行链节点对于磁盘空间的需求，平行链节点本地只需要维护平行链账户系统和临时储存少量区块即可。
5.本发明采用以下技术方案。
6.第一方面，提供一种平行链系统，包括主链和平行链，所述平行链上部署有零知识证明电路和交易验证模块，所述零知识证明电路和交易验证模块均经过所述主链共识，所述主链上部署有验证key，所述验证key用于验证所述零知识证明电路生成的零知识证明，所述平行链中设有至少一个维护节点和多个轻节点，所述维护节点和轻节点各自维护一个对应的账户系统，所述维护节点中部署有交易数据库和临时区块数据库，所述临时区块数据库用于临时存放平行链区块；交易验证模块用于根据所述账户系统及平行链交易的交易数据验证平行链交易，所述零知识证明证电路包括交易签名验证电路和用于验证交易执行前后的账户状态的状态验证电路，所述零知识证明电路用于根据平行链区块的区块数据和相应的公开输入生成对应的零知识证明，所述公开输入基于对应的账户系统更新数据生成，所述账户系统更新数据基于平行链区块中的平行链交易的执行而产生，所述账户系统更新数据用于更新平行链的账户系统。
7.作为优选，所述维护节点还部署有区块储存数据库，所述区块储存数据库储存所有平行链区块。
8.第二方面，提供一种平行链共识方法，所述方法适用于如上述第一方面所述的平行链系统，所述方法包括：
9.轻节点将平行链交易发送至所述维护节点；
10.维护节点接收并验证平行链交易，并将接收的交易储存在交易数据库中；其中，所述维护节点通过交易验证模块对平行链交易进行合法性验证；
11.维护节点将其交易数据库中的若干平行链交易打包生成第一区块，并执行所述第一区块中的所有平行链交易，根据执行结果更新平行的链账户系统，同时将第一区块存入临时区块数据库中；
12.根据第一区块中所有平行交易的执行结果生成第一账户系统更新数据，并基于所述第一账户系统更新数据生成对应的第一公开输入数据；其中，所述第一账户系统更新数据为第一区块中所有平行交易的执行导致的账户系统更新所用数据；
13.使用第一区块的区块数据和第一公开输入数据构建第一零知识证明数据；
14.维护节点将所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据提交至主链；
15.主链基于验证key和第一公开输入数据对第一零知识证明数据进行验证，若通过验证则完成主链共识；
16.完成主链共识后所述维护节点删除储存在其临时区块数据库中的第一区块；
17.平行链中的轻节点通过同步所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据更新各自所维护的账户系统。
18.作为优选，完成主链共识后所述维护节点删除第一区块前将所述第一区块存入所述区块储存数据库中。
19.作为优选，所述交易数据库中所有平行链交易均配置有交易费，维护节点将所述交易数据库中的若干平行链交易打包生成第一区块时，根据所述交易数据库中平行链交易的交易费配置相应的打包优先级。
20.作为优选，所述维护节点的零知识证明计算设备设有对应的设备性能评分，根据交易数据库中平行链交易的交易费分配不同设备性能评分的设备进行零知识证明数据计算。
21.作为优选，所述维护节点将所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据提交至主链的过程中，按照所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据的生成顺序分次提交至主链。
22.第三方面，提供一种计算机设备，包括一个或多个处理器；
23.存储器，用于存储一个或多个程序，
24.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述第二方面所述的方法。
25.第四方面，提供一种存储有计算机程序的存储介质，该程序被处理器执行时实现如上述第二方面所述的方法。
26.本发明的有益效果在于本发明基于零知识证明构建平行链系统及对应的共识方法中，平行链交易在平行链维护节点本地打包成区块后，提交到主链只是一个零知识证明的公开输入数据(基于账户系统更新数据构建)和一个零知识证明，主链验证完成后，本地区块即可删除，由于采用零知识证明，验证key在主链部署，所有交易验证模块和电路都经过主链验证，也就是任何人都无法造假，也就不需要多个共识节点做共识了，因为经过主链共识的零知识证明电路即满足了共识的要求。因此，平行链在本地最少只需要维护维护节
点中的一个平行链账户系统，和一个用于交易接收和缓存的交易数据库，和一个小型临时区块数据库即可，使得轻节点足够轻便能部署在没有足够磁盘的设备上，例如个人终端等。
附图说明
27.图1为本发明实施例1的一种共识方法流程示意图。
28.图2为本发明实施例3的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
29.以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，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的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。如无特殊说明，本发明实施例所简述的方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
30.实施例1
31.本实施例提供一种平行链系统，包括主链和平行链，所述平行链上部署有零知识证明电路和交易验证模块，所述零知识证明电路和交易验证模块均经过所述主链共识，所述主链上部署有验证key，所述验证key用于验证所述零知识证明电路生成的零知识证明，所述平行链中设有至少一个维护节点和多个轻节点，所述维护节点和轻节点各自维护一个对应的账户系统，所述维护节点中部署有交易数据库和临时区块数据库，所述临时区块数据库用于临时存放平行链区块；交易验证模块用于根据所述账户系统及平行链交易的交易数据验证平行链交易，所述零知识证明证电路包括交易签名验证电路和用于验证交易执行前后的账户状态的状态验证电路，所述零知识证明电路用于根据平行链区块的区块数据和相应的公开输入生成对应的零知识证明，所述公开输入基于对应的账户系统更新数据生成，所述账户系统更新数据基于平行链区块中的平行链交易的执行而产生，所述账户系统更新数据用于更新平行链的账户系统。
32.进一步的，所述维护节点还部署有区块储存数据库，所述区块储存数据库储存所有平行链区块。
33.作为本实施例的另一方面，提供一种平行链共识方法，所述方法适用于如上所述的平行链系统，所述方法流程如图1所示，包括：
34.轻节点将平行链交易发送至所述维护节点；
35.维护节点接收并验证平行链交易，并将接收的交易储存在交易数据库中；其中，所述维护节点通过交易验证模块对平行链交易进行合法性验证；
36.维护节点将其交易数据库中的若干平行链交易打包生成第一区块，并执行所述第一区块中的所有平行链交易，根据执行结果更新平行的链账户系统，同时将第一区块存入临时区块数据库中；
37.根据第一区块中所有平行交易的执行结果生成第一账户系统更新数据，并基于所述第一账户系统更新数据生成对应的第一公开输入数据；其中，所述第一账户系统更新数据为第一区块中所有平行交易的执行导致的账户系统更新所用数据；
38.使用第一区块的区块数据和第一公开输入数据构建第一零知识证明数据；
39.维护节点将所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据提交至主链；
40.主链基于验证key和第一公开输入数据对第一零知识证明数据进行验证，若通过验证则完成主链共识；
41.完成主链共识后所述维护节点删除储存在其临时区块数据库中的第一区块；
42.平行链中的轻节点通过同步所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据更新各自所维护的账户系统。
43.进一步的，完成主链共识后所述维护节点删除第一区块前将所述第一区块存入所述区块储存数据库中。
44.进一步的，所述交易数据库中所有平行链交易均配置有交易费，维护节点将所述交易数据库中的若干平行链交易打包生成第一区块时，根据所述交易数据库中平行链交易的交易费配置相应的打包优先级。
45.进一步的，所述维护节点的零知识证明计算设备设有对应的设备性能评分，根据交易数据库中平行链交易的交易费分配不同设备性能评分的设备进行零知识证明数据计算。
46.进一步的，所述维护节点将所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据提交至主链的过程中，按照所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据的生成顺序分次提交至主链。
47.本实施例方案基于零知识证明构建平行链系统及对应的共识方法中，平行链交易在平行链维护节点本地打包成区块后，提交到主链只是一个零知识证明的公开输入数据(基于账户系统更新数据构建)和一个零知识证明，主链验证完成后，本地区块即可删除，由于采用零知识证明，验证key在主链部署，所有交易验证模块都经过主链验证，也就是任何人都无法造假，也就不需要多个共识节点做共识了，因为经过主链共识的零知识证明电路即满足了共识的要求。因此，平行链在本地只需要维护维护节点中的一个平行链账户系统，和一个用于交易接收和缓存的交易数据库，和一个小型临时区块数据库即可，使平行链节点更加轻便。
48.实施例2
49.本实施例提供一种平行链系统，包括主链a链和a链的其中的一条平行链b链，所述a链中部署有验证b链所生成的零知识证明的验证key，记为kb，b链中部署有经过a链共识的交易验证模块和零知识证明电路，b链中部署有维护节点和多个轻节点，维护节点和轻节点都各自维护一个平行链的账户系统，类似于区块链账本，但仅记录b链世界账户状态，维护节点中配置有交易数据库和临时区块数据库，交易数据库用于储存维护节点接收的b链交易以及验证后的b链交易，临时数据库用于临时储存生成的平行链区块，交易验证模块用于根据b链账户系统及某个b链交易的数据来验证该b链交易，所述零知识证明证电路包括交易签名验证电路和用于验证交易执行前后的账户状态的状态验证电路，零知识证明电路用于根据b链中区块的区块数据和对应的公开输入生成该区块的零知识证明，公开输入基于账户系统更新数据生成，账户系统更新数据根据区块中b链交易的执行而产生，账户系统更新数据用于更新b链的账户系统。交易签名验证电路在产生零知识证明前对一整个平行链区块中的交易进行验证，虽然之前已经对交易进行了验证，在共识前对区块内的所有交易
进行验证，防止作弊。
50.优选的还可以在维护节点部署一个区块储存数据库以将所有的平行链区块都储存在该数据库内，以保留平行链的所有交易记录，然而事实上由于平行链基于主链进行共识，主链之中保留了所有的平行链交易，即使维护节点损坏也可以从主链同步所有的平行链交易以进行恢复，但配置区块储存数据库的好处在于无需每次都从主链上进行同步，可直接在维护节点进行调用，对于平行链上的轻节点来说更加便利。
51.上述系统的好处在于轻节点本地无需储存任何b链区块，b链侧的共识基于各自维护的b链的账户系统，进一步的可以是b链的账户系统的最新状态，只要最新状态一致则说明了达成了共识，而b链的所有交易记录可从a链进行同步，只是不在节点本地进行储存了，在需要时从a链同步即可，以此减少b链节点部署对磁盘的要求。
52.作为本实施例的又一方面，提供一种基平行链共识方法，该方法适用于如上述的平行链系统，包括如下步骤：
53.b链上的维护节点从a链接收若干笔b链交易，将这些交易存入维护节点的交易数据库的缓存区，维护节点通过交易验证模块对接收到的b链交易进行合法性验证，验证通过则将合法的b链交易存入交易数据库中，不合法则删除对应的b链交易。
54.维护节点将交易数据库中的若干b链交易打包生成第一区块，并执行第一区块中的所有的b链交易，根据这些交易的执行结果更新b链的账户系统，同时将第一区块储存在维护节点的临时区块数据库中。
55.根据第一区块中所有b链交易的执行结果生成第一账户系统更新数据，并基于第一账户系统更新数据生成对应的第一公开输入数据；其中，第一账户系统更新数据是b链的账户系统更新所用的数据。
56.使用第一区块的区块数据和第一公开输入数据构建第一零知识证明数据。具体的，零知识证明电路首先根据交易签名验证电路对第一区块内的所有交易验证验证签名，然后状态验证电路根据公开数据和第一区块中的交易验证交易前后的账户状态是否准确，验证通过后生成对应的第一零知识证明。
57.维护节点将所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据提交至a链。
58.a链基于验证key和第一公开输入数据对第一零知识证明数据进行验证，若通过验证则完成第一区块在a链共识；
59.完成第一区块在a链共识后，维护节点就可以删除储存在其临时区块数据库中的第一区块，b链中的其他轻节点通过同步所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据更新各自维护的账户系统。
60.进一步的，所述交易数据库中平行链交易均配置有交易费，维护节点将交易数据库中的若干b链交易打包生成第一区块时，根据所述交易数据库中平行链交易的交易费配置相应的打包优先级。优先级高意味着手续费比较高，这样优先级高的交易会优先打包区块，特别是超出某阈值的优先级交易会单独打包一个区块，提交证明，这样账户同步会更快。
61.进一步的，b链中的各个维护节点都设有对应的设备性能评分，根据第一交易数据库中平行链交易的交易费分配不同设备性能评分的设备进行零知识证明数据计算。
62.更一步的，维护节点将第一零知识证明数据和第一公开输入数据提交至a链的过
程中，按照所述第一零知识证明数据和第一公开输入数据的生成顺序分次提交至a链。
63.在上述过程中，b链的维护节点仅仅需要在生成第一区块且a链还未对第一区块对应的第一零知识证明和第一公开输入数据完成验证的情况下临时储存第一区块，原本平行链即上述的b链的所有授权节点上储存有整条区块链的区块数据，共识的过程就是将账本统一的过程，而本实施例中，采用维护节点维护平行链的账户系统而非整个平行链的区块数据，维护平行链的账户系统可以理解为平行链的世界账户状态，每次更新只需要更新世界账户状态，所占用的磁盘空间相比于维护平行链中所有的区块大大减小，而为了便利的实现平行链侧的共识，引入零知识证明电路，电路依据统一的逻辑执行，而该逻辑经过了主链的共识，而原本平行链的共识就是基于主链进行的，因此零知识证明电路的设置在平行链侧简化了本地共识，无需多个共识节点进行共识，只需要产生的零知识证明能够通过验证即可。
64.实施例3
65.一种计算机设备，所述设备包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如实施例1所述的方法。
66.一种存储有计算机程序的存储介质，该程序被处理器执行时实现如以上实施例1所述的方法。
67.图2为本实施例提供的一种设备的结构示意图。
68.如图2所示，作为另一方面，本技术还提供了一种计算机设备100，包括一个或多个中央处理单元(cpu)101，其可以根据存储在只读存储器(rom)102中的程序或者从存储部分108加载到随机访问存储器(ram)503中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram103中，还存储有设备100操作所需的各种程序和数据。cpu101、rom102以及ram103通过总线104彼此相连。输入/输出(i/o)接口105也连接至总线104。
69.以下部件连接至i/o接口105：包括键盘、鼠标等的输入部分106；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分107；包括硬盘等的存储部分108；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分109。通信部分109经由诸如因特网的网络执行通信处理驱动器110也根据需要连接至i/o接口505。可拆卸介质111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分108。
70.特别地，根据本技术公开的实施例，上述实施例1所描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本技术公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述任一实施例描述的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质111被安装。
71.作为又一方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本技术的方法。
72.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程
序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。
73.描述于本技术实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
74.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。