CN108810137B - 一种联盟区块链*** - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种联盟区块链***，通过在联盟区块链***所部署的链码中增加***资产链码实现自定义通证的发行，并通过增加通证流转单元以维护持有通证的账户和实现通证资产管理，通过账户的签名将与通证相关的状态写入账本中的与***资产链码相关的字段以实现通证流转。这扩展了联盟区块链***的应用需求。

Description

一种联盟区块链***
技术领域
本申请涉及计算机技术领域，具体涉及区块链技术领域，更具体地，涉及一种联盟区块链***。
背景技术
联盟区块链***是指其共识过程受到授权可信节点控制的区块链。也就是说，普通节点(未获得联盟许可的节点)可以查阅和交易，但是不能验证交易，也不能部署智能合约。只有拥有一定的信誉和被联盟授予证书的节点才能够进行验证交易以及参与部署智能合约。与传统中心化交易***相比，这样能够有效解决多方互信问题，并且交易记录安全、不可篡改。
在现有的联盟区块链***中不支持底层通证的流转，也即没有价值流通和经济激励的基础。因此，节点在参与如交易提案的背书、背书和打包区块等联盟区块链网络维护行为时并没有经济激励，在联盟区块链***中也无法实现自定义通证的发行和流转，这限制了联盟区块链***的应用场景。
发明内容
有鉴于此，本申请提供了一种联盟区块链***，以使得在联盟区块链***可以进行通证的流转，从而扩展联盟区块链***的应用需求。
本申请提供了一种联盟区块链***，所述联盟区块链***包括由多个对等节点和排序节点组成的对等网络；
其中，所述联盟区块链***包括：
账本及交易单元，被配置为维护联盟区块的账本，所述账本包括区块链数据结构以及状态数据库；
链码单元，被配置为基于对所部署的链码的调用通过所述账本及交易单元对账本进行操作，其中，所部署的链码包括***资产链码；
权限管理单元，被配置为基于入链许可证书执行权限管理；以及
通证流转单元，被配置为维护持有通证的账户以及通过所述账户的签名将与通证相关的状态写入所述账本中的与所述***资产链码相关的字段以进行通证的流通。
进一步地，所述***资产链码被配置为封装通证发行接口以使得所述联盟区块链***支持自定义通证的发行。
进一步地，所述联盟区块链***还包括：
跨链管理单元，被配置为提供跨链通证流通的接口。
进一步地，所述联盟区块链***还包括：
多个中继背书节点，被配置为对跨链交易提案进行背书验证。
进一步地，所述账户的信息包括账户的私钥、公钥和地址；
所述账户的签名为所述账户的私钥签名，所述账户的私钥签名用于识别所述账户的身份。
进一步地，通过secp256k1椭圆曲线算法生成所述私钥，通过所述私钥导出所述公钥和地址。
进一步地，所述联盟区块链中的多个所述对等节点通过Gossip协议进行同步。
进一步地，所述权限管理单元采用PKI技术生成所述入链许可证书。
本申请实施例的技术方案通过在联盟区块链***所部署的链码中增加***资产链码实现自定义通证的发行，并通过增加通证流转单元以维护持有通证的账户和实现通证资产管理，通过账户的签名将与通证相关的状态写入账本中的与***资产链码相关的字段以实现通证流转。这扩展了联盟区块链***的应用需求。
附图说明
通过以下参照附图对本申请实施例的描述，本申请的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
图1是Hyperledger Fabric的结构示意图；
图2是本申请实施例的联盟区块链***的网络架构示意图；
图3是本申请实施例的联盟区块链***的功能模块示意图；
图4是本申请实施例的账户数据结构的示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本申请进行描述，但是本申请并不仅仅限于这些实施例。在下文对本申请的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本申请。为了避免混淆本申请的实质，公知的方法、过程、流程、元件和电路并没有详细叙述。
此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。
除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
图1是Hyperledger Fabric的结构示意图。Hyperledger Fabric是现有的一个典型的联盟区块链***。Hyperledger项目是2015年12月由Linux基金会牵头，联合30多家初始企业成员(包括IBM、Accenture、Intel、Cisco等)共同成立的联合项目，为透明、公开、去中心化的企业级分布式账本技术提供开源参考，并推动区块链和分布式账本相关协议、规范和标准的发展。Fabric是最早加入到超级账本项目中的顶级项目。该项目的定位是面向企业的分布式账本平台，创新地引入了权限管理支持，设计上支持可插拔、可扩展，是首个面向联盟链场景的开源项目。如图1所示，超级账本Fabric是由多个节点组成的P2P网络(peer to peer，对等网络)，各个节点通过Gossip协议进行同步。
P2P网络也即对等计算机网络，是一种在对等者之间分配任务和工作负载的分布式应用架构，是对等计算模型在应用层形成的一种组网或网络形式。
Gossip算法是一个最终一致性算法，其天然具有分布式容错的优点。Gossip算法的特点为一个在网络中，每个节点都随机与其他节点通信，经过一番杂乱无章的通信后，最终所有节点的状态都会达成一致。因此，本实施例采用Gossip传输协议使得联盟区块的账本不断保持实时性和同步性。
超级账本为上层应用提供了API(Application Program Interface，应用程序接口)和对应的封装API的SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)。上层应用通过SDK访问超级账本Fabric网络中的多种资源如账本、交易、事件、链码、权限管理等。账本是最核心的结构，负责记录上层应用产生的信息，上层应用则通过交易向账本中记录数据。其中，链码承载交易执行的逻辑，权限管理负责整个过程中的访问控制。
超级账本Fabric层次化的结构提高了***的可扩展性和可插拔性。但是在超级账本Fabric中不支持账户和通证的流转，这使得在用户通过SDK调用链码的相关接口时不能对调用者的身份进行识别，并且不适用于包含经济激励的应用场景。同时，超级账本Fabric不能与其他区块链进行交互，因此存在信息孤岛。
图2是本申请实施例的联盟区块链***的网络架构示意图。图3是本申请实施例的联盟区块链***的功能模块示意图。图4是本申请实施例的账户数据结构的示意图。如图2所示，本实施例的联盟区块链***包括多个对等节点A1-An、多个排序节点B1-Bn和多个客户端节点C1-Cn。多个对等节点A1-An、多个排序节点B1-Bn和多个客户端节点C1-Cn连接到联盟区块链网络100中，并通过联盟区块链网络100连接通信。其中，对等节点A1-An之间通过Gossip传输协议进行同步。联盟区块链网络100为一种P2P网络(Peer-to-Peernetworking，对等网络)。
在联盟区块链***中，对等节点可以为背书节点或验证节点。其中背书节点根据背书规则对客户端节点提出的交易提案进行背书。排序节点对背书后的交易进行排序和打包区块。验证节点对区块中的交易进行校验并确认。具体地，背书节点在接收到交易提案后，模拟执行该交易，然后将交易提案和模拟执行结果打包在一起，并对其进行签名后发送给客户端节点。应理解，模拟执行交易的结果及状态修改并不写入账本。在客户端节点接收到各个背书节点的应答后，对由交易提案和模拟执行结果组成的交易进行签名后发送给排序节点。排序节点根据共识机制对接收到的交易进行共识排序，按照区块生成策略将一批交易打包到一起生成新的区块发送给验证节点。验证节点在接收到区块后对区块中的每笔交易进行校验，检查交易的输入输出是否符合当前区块链的状态，校验完成后将区块写入账本。应理解，背书节点有时也可以执行验证节点的功能。
优选地，联盟区块链***支持BFT(拜占庭容错机制)和Kafka共识机制。BFT共识机制指只要有2/3的验证节点确认的账本即可成为标准账本。Kafka共识机制基于Kafka(分布式消息***)集群的排序实现，支持可持久化和可扩展化。通过使用Kafka提供排序服务并使用容错的方式提供了多链数据的一致性。
在本实施例中，如图3所示，本实施例的联盟区块链***的功能单元包括通证流转单元31、账本及交易单元32、链码单元33和权限管理单元34。账本及交易单元32被配置为根据共识机制维护联盟区块的账本，该账本中包括区块链数据结构以及状态数据库以记录交易及交易后区块链的当前状态。链码单元33被配置为基于对所部署的链码的调用通过账本及交易单元对联盟区块的账本进行操作。其中，联盟区块链***中所部署的链码用于实现交易执行的逻辑，其包括***资产链码。通证流转单元31被配置为维护持有通证的账户以及通过该账户的签名将与通证相关的状态写入账本中的与***资产链码相关的字段以进行通证的流通。权限管理单元34被配置为基于许可证书执行权限管理。其中，权限管理单元采用PKI(Public Key Infrastructure，公钥基础设施)技术生成许可证书。
联盟区块链***中所部署的链码依赖容器或状态机技术。容器技术是轻量级的操作***虚拟化，可以在一个资源隔离的进程中运行应用程序。容器技术使得运行应用程序所必须的组件都将打包成一个镜像并且可以复用。在执行镜像时，镜像运行在一个隔离环境中，不会共享主机的内存、CPU以及磁盘，这保证了容器内进程不能监控容器外的任何进程。因此，容器技术轻量级的脚本提高了***的性能，并且每个容器均可以看作一个不同的微服务实现了独立升级。由于容器封装了所有运行应用程序所必须的相关细节使得镜像可以灵活地从一个环境移植到另一个环境。
在本实施例中，联盟区块链***通过权限管理单元34向联盟区块链***中的节点颁发基于PKI技术的证书。PKI包括CA(Certificate Authority)。其中，联盟区块链***通过CA向联盟的成员颁发根证书(rootCert)，为每个授权用户注册证书(eCert)和为每个注册用户颁发交易证书(TCerts)。
同时，联盟区块链***在用户申请注册节点的同时获得其账户以支持通证的流通。本实施例中的账户支持可配置化的多资产***，满足了匿名用户与联盟区块链直接交互的需求，并实现了在链码的调用时识别交易发起者的身份。如图4所示，账户4包括账户余额41和校验码Counter。账户余额41包含了各个通证的类型和各类型的通证数量。校验码Counter用于交易排序。
其中，账户的生成基于预定的算法。该预定的算法生成账户的私钥和公钥，并通过公钥单向导出对应的账户地址。优选地，将公钥通过哈希运算导出该账户的地址。例如，一个账户的地址、私钥和公钥如下表所示：
Figure BDA0001691142920000061
优选地，采用secp256k1椭圆曲线算法生成账户的私钥和公钥。secp256k1是基于有限域上的椭圆曲线，其性能(如计算速度等)要比其他椭圆曲线高30％。并且secp256k1椭圆曲线算法中的常量往往是以一种可预测的方式产生的，因此采用secp256k1椭圆曲线算法生成账户的私钥和公钥更加安全。每个用户的账户拥有一个私钥、一个公钥和一个地址，可以在进行相关链码的调用时附上账户的私钥签名，用来指明当前交易的发起者身份。
在联盟区块链***中所部署的链码包括***资产链码。通证流转单元31通过账户的私钥签名将与通证相关的状态写入账本中的与***资产链码相关的字段，使得通证可以在联盟区块链***中流通。任何用户的客户端通过链码的相关接口实现转账交易都会改变账本中的相关状态，从而实现了通证在联盟区块链***中的流转。
优选地，***资产链码被配置为封装通证发行接口以使得联盟区块链***支持自定义通证的发行。通过通证流转单元31的支持使得不同行业可以建立定制化的联盟区块链***以在满足基本业务功能的同时，实现自定义通证流转和定制化的经济激励模型。
优选地，本实施例的联盟区块链***还包括多个中继背书节点，被配置为对跨链交易提案进行背书签名。联盟区块链***的功能单元还包括跨链管理单元35，被配置为提供跨链接口以实现联盟区块链***与公有链***的跨链交互。联盟区块链***中所部署的链码中还包括跨链链码。通过跨链链码在联盟区块链***注册公有链跨链信息以使得双方能够进行跨链交易。例如，在联盟区块链***侧的账户A与公有链***侧的账户B进行同种通证的跨链交易。则账户A的跨链请求被联盟区块链***验证通过后，账户A向联盟区块链***中的跨链功能账户发送预定数量的通证锁定。联盟区块链***的中继背书节点对该跨链交易提案进行背书签名，向公有链侧发起交易提案投票。公有链***预先部署了跨链合约，在跨链交易提案及公有链***侧的跨链交易请求被验证通过后，跨链合约账户解锁预定数量的通证发送给账户B。也就是说，联盟区块链***与公有链***之间的跨链交易是通过通证的锁定和解锁来实现的，这使得联盟区块链***不再存在信息孤岛。
另外，本实施例为上层应用提供了对应的API(Application Program Interface，应用程序接口)和对应封装API的SDK(Software Development Kit，软件开发工具包)。上层应用可通过SDK访问联盟区块链网络中的通证流转单元31、账本及交易单元32、链码单元33、权限管理单元34和跨链管理单元35等各个单元。
本实施例通过增加通证流转单元并在联盟区块链***所部署的链码中增加***资产链码，使得联盟区块链***能够进行通证的流转，这提高了联盟区块链***的性能并扩展了联盟区块链***的应用需求。
本实施例的联盟区块链***适于部署在多个服务器上，该服务器包括通用的计算机硬件结构，如处理器和存储器。存储器适于存储处理器可执行的指令或程序。处理器可以是独立的微处理器，也可以是一个或多个微处理器的集合。由此，处理器通过执行存储器中所存储的指令，从而执行本实施例中的联盟区块链的功能以实现联盟区块账本的维护和通证的流通。本领域的技术人员应明白，本实施例可通过计算机指令来实现，这些计算机指令可以存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置用于实现本实施例指定的功能。也可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现本实施例指定的功能的装置。
以上所述仅为本申请的优选实施例，并不用于限制本申请，对于本领域技术人员而言，本申请可以有各种改动和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种联盟区块链***，所述联盟区块链***包括由多个对等节点和排序节点组成的对等网络；
其中，所述联盟区块链***包括：
账本及交易单元，被配置为维护联盟区块的账本，所述账本包括区块链数据结构以及状态数据库；
链码单元，被配置为基于对所部署的链码的调用通过所述账本及交易单元对账本进行操作，其中，所部署的链码包括***资产链码；
权限管理单元，被配置为基于许可证书执行权限管理；以及
通证流转单元，被配置为维护持有通证的账户以及通过所述账户的签名将与通证相关的状态写入所述账本中的与所述***资产链码相关的字段以进行通证的流通；
跨链管理单元，被配置为提供跨链通证流通的接口；
多个中继背书节点，被配置为对跨链交易提案进行背书验证。
2.根据权利要求1所述的联盟区块链***，其特征在于，所述***资产链码被配置为封装通证发行接口以使得所述联盟区块链***支持自定义通证的发行。
3.根据权利要求1所述的联盟区块链***，其特征在于，所述账户的信息包括账户的私钥、公钥和地址；
所述账户的签名为所述账户的私钥签名，所述账户的私钥签名用于识别所述账户的身份。
4.根据权利要求3所述的联盟区块链***，其特征在于，通过secp256k1椭圆曲线算法生成所述私钥，通过所述私钥导出所述公钥和地址。
5.根据权利要求1所述的联盟区块链***，其特征在于，所述联盟区块链中的多个所述对等节点通过Gossip协议进行同步。
6.根据权利要求1所述的联盟区块链***，其特征在于，所述权限管理单元采用PKI技术生成所述许可证书。
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