一种轻量终端机区块链系统的制作方法

本发明涉及一种轻量终端机区块链系统。

背景技术：

随着区块链技术发展与成熟，其应用场景越来越普遍，现已在金融服务、医疗健康、版权、共享经济、供应链管理、文化娱乐、智能制造、社会公益、教育等多种领域得到应用。

区块链系统具有去中心化、不可篡改、数据透明、用户可匿名、集体维护等特性，同时这些特性带来了区块链数据规模不断增长，消耗较高网络资源和算力等特点，这造成了在算力、存储容量、网络资源都比较有限的终端机设备上使用区块链技术的局限性。

当前终端设备通常以客户端的形式参与区块链交易，即通过浏览器或客户端软件的方式，连接到区块链节点上完成交易，而终端设备并不参与区块链的维护，也不为其他终端交易提供网络支持。在今天终端设备数量巨大的现实情况下，并未使区块链系统利用到这些终端资源，造成了一种显而易见的浪费。

技术实现要素：

为克服上述现有技术的缺陷，本发明实施例提供了一种轻量终端机区块链系统，其能很好地利用数量巨大的终端设备资源的同时，能够保证轻量的终端设备在接入区块链系统时仍能保证系统的良好运行与性能。

为了达到上述目的，提供一种轻量终端机区块链系统，该区块链系统包括若干节点，节点包括核心节点以及轻量节点；核心节点用于参与区块链共识、完成记账并生成新的区块，区块包括区块头与区块主体；轻量节点存储区块头，以参与节点发现、交易广播以及交易合法性验证。

优选的，区块头存储父哈希值、merkle根哈希值以及状态哈希值；父哈希值是对前一个区块所有数据求哈希得到，用以验证本区块以前的所有记录是否被篡改；merkle根哈希值是对本区块中所有交易记录求哈希得到，用以验证本区块内交易记录是否被篡改；状态哈希值是对本区块交易执行后，相关的状态数据库记录通过merkle树的方式求得的merkle根，用以验证不同节点在交易执行后的结果是否一致。

优选的，区块主体用于存储交易信息。

优选的，核心节点为工作站或服务器或云服务。

优选的，轻量节点为手机或平板或笔记本电脑或pos机

优选的，轻量节点可为系统中其他节点的交易做网络中继或广播。

优选的，节点还包括完整节点，完整节点用于存储完整的区块链信息和数据库信息，完整节点不参与区块链共识。

优选的，完整节点为轻量节点提供交易传输渠道和验证功能。

优选的，完整节点为台式机或工作站。

本发明与现有技术相比的优点为：

本发明使得轻量的终端设备如手机、平板、pos机等在接入网络时，参预区块链系统的交易验证、交易广播及区块核对等功能，使区块链网络中交易数据在更多设备上备份不可篡改的交易信息，充分利用部分终端设备闲置资源的同时，加强区块链系统的可信度和不可篡改性。同时系统充分考虑了终端设备有限的存储、算力及网络资源，使终端设备以轻量节点的方式加入区块链系统，即用极小的资源代价共同维护区块链系统的正常运作。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明区块的结构示意图。

具体实施方式

在本发明描述中,术语“上”、“下”、“前”及“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步说明。

参照图1，一种轻量终端机区块链系统，该区块链系统包括若干节点，节点包括核心节点1以及轻量节点2。核心节点1以及轻量节点2的功能及作用描述如下：

核心节点1：参与区块链完整的交易过程，存储完整的区块链数据和交易完成后的状态数据，参与区块链共识，有机会完成记帐功能生成新的区块4，此类节点一般由性能较好的工作站、服务器或云服务承担。

轻量节点2：参与区块链系统的节点发现、交易广播、交易合法性验证等功能，存储区块头41，不存储具体的交易信息和状态数据库，以减少对终端节点的资源消耗，此类节点适合于各种终端设备，对系统资源要求低，适合于手机、平板、笔记本电脑、pos机等小型终端。

参照图2，上述的区块4由核心节点1生成，区块4包括区块头41与区块主体42。其中，区块头41存储父哈希值、merkle根哈希值以及状态哈希值：父哈希值是对前一个区块所有数据求哈希得到，用以验证本区块4以前的所有记录是否被篡改；merkle根哈希值是对本区块4中所有交易记录求哈希得到，用以验证本区块4内交易记录是否被篡改；状态哈希值是对本区块4交易执行后，相关的状态数据库记录通过merkle树的方式求得的merkle根，用以验证不同节点在交易执行后的结果是否一致。当然，除了上述的父哈希值、merkle根哈希值以及状态哈希值，区块头41还可以存储其他信息，比如时间戳等。而区块主体42则用来存储各种交易信息。由此可见，区块头41在整个区块链存储中，其大小仅为完整区块链的万分之一，适合于存储资源及网络带宽极其有限的终端设备。且完整的区块头41的信息，足以保证终端设备在从系统中其他节点读取某具体区块或交易信息时，验证其合法性与完整性。

作为优选实施例，本发明的系统中，节点还包括完整节点3，完整节点3参与区块链系统除共识外的所有交易过程，完整节点3存储完整的区块链数据和交易完成后的状态数据，不参与生成新的区块4，系统生成新的区块4时从核心节点1接收新的区块4的信息，并保存到本地数据库中，此类节点一般由存储资源充足的台式机、工作站等承担。

下面结合图1，进一步阐述本系统的运作以及核心节点1、轻量节点2以及完整节点3之间的关系。

系统中核心节点1与普通区块链系统基本一致，在此不做详细描述。

系统中完整节点3不参与区块链的共识过程，亦即不参预挖矿，但完整节点3存储着完整的区块链信息和数据库信息，完整节点3作为核心节点1的完整备份系统，同时也承担着为轻量节点2提供交易传输渠道和验证功能，在轻量节点2无法直接与核心节点1系统网络连接时，为轻量节点2提供交易缓冲、安全验证、交易查询等功能，例如图1中的第一轻量节点21通过完整节点4，将交易信息传递至核心节点1系统完成区块链的记帐。

系统中轻量节点2运行在各种使用频率较高的小型终端设备上，是区块链系统中交易发起的主要源头，与普通做为区块链客户端接入区块链系统的设备不同，轻量节点2上保存完整的区块头41，区块头41在整个区块链存储中，其大小仅为完整区块链的万分之一，适合于存储资源及网络带宽极其有限的终端设备。而完整的区块头41的信息，足以保证终端设备在从系统中其他节点读取某具体区块4或交易信息时，验证其合法性与完整性。同时轻量节点2因其方便灵活的移动性，在必要时为系统中其他节点的交易做为网络中继或广播，例如图1中，第一轻量节点21发起的交易，可经过第二轻量节点22广播至核心节点1网络完成共识和记录。

综上所述，本发明使得轻量的终端设备如手机、平板、pos机等在接入网络时，参预区块链系统的交易验证、交易广播及区块核对等功能，使区块链网络中交易数据在更多设备上备份不可篡改的交易信息，充分利用部分终端设备闲置资源的同时，加强区块链系统的可信度和不可篡改性。同时系统充分考虑了终端设备有限的存储、算力及网络资源，使终端设备以轻量节点的方式加入区块链系统，即用极小的资源代价共同维护区块链系统的正常运作。

根据上述说明书的揭示和教导，本发明所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本发明并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对本发明的一些修改和变更也应当落入本发明的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本发明构成任何限制。