CN109670800A - 基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端 - Google Patents

基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端，包括以下步骤：构建当前区块；基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit；获取未打包的交易列表，并执行交易；当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。本发明的基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit，以将更多的交易打包到区块中。

Description

基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端
技术领域
本发明涉及数据处理的技术领域，特别是涉及一种基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端。
背景技术
区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。狭义来讲，区块链是一种按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式账本。广义来讲，区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。
以太坊(Ethereum)是一个开源的有智能合约功能的公共区块链平台，通过其专用加密货币以太币(Ether)提供去中心化的虚拟机来处理点对点合约。随着区块链的普及使用，以太坊作为一个基础链被大家逐渐接受。越来越多的公司或个人都希望使用以太坊在搭建属于自己的分散式的应用程序(Decentralized Application，Dapp)解决方案，从而造成了以太坊上的Dapp量越来越多，导致合约数量也越来越多，产生的交易数量也越来越多。
由于以太坊需要对越来越多的交易进行处理，而且随着区块链的普及，这种处理量将会呈指数级别增长，故以太坊需要具有处理大量交易能力。同时，由于交易的产生是随机性的，而不是均匀可预见性的，因此以太坊还应该具有能够处理交易量突然增大的能力。
以太坊的运行环境，也被称为以太坊虚拟机。每个参与到网络的节点都会运行EVM作为区块验证协议的一部分。每个网络中的全节点都会进行相同的计算并储存相同的值。合约执行会在所有节点中被多次重复，而且任何人都可以发布执行合约，这使得合约执行的消耗非常昂贵，所以为防止以太坊网络发生蓄意攻击或滥用的现象，以太坊协议规定交易或合约调用的每个运算步骤都需要收费。这笔费用以Gas作为单位计数，也就是俗称的燃料。
每笔交易都包含GasLimit(燃料限制数量)和Gas Price(燃料价格)。矿工可以有选择的打包这些交易并收取这些费用。Gas Price会影响到该笔交易被打包所需等待的时间。如果该交易的操作所使用的Gas数量小于或等于所设置的GasLimit，交易会被处理。但如果Gas总消耗超过GasLimit，所有的操作都会被重置，但手续费依旧会被收取。区块链会显示这笔交易完成尝试，但因为没有提供足够的Gas导致所有的合约命令都被复原。
区块GasLimit是单个区块允许的最多Gas总量，以此可以用来决定单个区块中能打包多少笔交易。例如，有5笔交易的GasLimit分别是10、20、30、40和50.如果区块GasLimit是100，那么前4笔交易就能被成功打包进入这个区块。矿工有权决定将哪些交易打包入区块。所以，另一个矿工可以选择打包最后两笔交易进入这个区块(50+40)，然后再将第一笔交易打包(10)。但是，如果尝试将一个会使用超过当前区块GasLimit的交易打包，这个交易会被网络拒绝，以太坊客户端会反馈错误“交易超过区块GasLimit”。
现有技术中，以太坊采用的是线性增加的方法来对GasLimit进行递增。这种线性增加在交易量缓慢增长的情况下，是可以满足需求的。但是当交易量骤增、骤降的时候，就无法及时的响应交易量的剧烈变化。毕竟线性增长需要一个很长的时间才能增加到预期的值。同时该算法对于以前的区块所使用的GasUsed(已使用燃料值)信息并没有进行充分的考虑。其中，GasUsed是所有被执行的命令的Gas消耗值总和。
因此，当以太坊中交易量突然激增后，以太坊无法及时处理交易，从而造成大量交易堆积、Gas消耗直线上升，导致以太坊处于类似瘫痪状态，，且增加了基于以太坊的Dapp开发者的费用压力。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端，能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit，以将更多的交易打包到区块中。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种基于以太坊的交易处理方法，包括以下步骤：构建当前区块；基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit；获取未打包的交易列表，并执行交易；当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。
于本发明一实施例中，基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit包括以下步骤：
GasLimit_s＝(1-a)GasLimit_s+a*GasUsed；
GasLimit_d＝(1-b)GasLimit_d+b*|GasUsed-GasLimit_s|；
GasLimit＝GasLimit_s+4GasLimit_d；
其中，GasLimit_s表示GasLimit的期望值，GasLimit_d表示GasLimit的误差值。
于本发明一实施例中，a取值为1/8。
于本发明一实施例中，b取值为1/4。
对应地，本发明提供一种基于以太坊的交易处理***，包括构建模块、计算模块、执行模块和处理模块；
所述构建模块用于构建当前区块；
所述计算模块用于基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit；
所述执行模块用于获取未打包的交易列表，并执行交易；
所述处理模块用于当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。
于本发明一实施例中，基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit包括以下步骤：
GasLimit_s＝(1-a)GasLimit_s+a*GasUsed；
GasLimit_d＝(1-b)GasLimit_d+b*|GasUsed-GasLimit_s|；
GasLimit＝GasLimit_s+4GasLimit_d；
其中，GasLimit_s表示GasLimit的期望值，GasLimit_d表示GasLimit的误差值。
于本发明一实施例中，a取值为1/8。
于本发明一实施例中，b取值为1/4。
本发明提供一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于以太坊的交易处理方法。
最后，本发明提供一种终端，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的基于以太坊的交易处理方法。
如上所述，本发明所述的基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端，具有以下有益效果：
(1)兼顾了过往区块的GasUsed信息，对新区块的GasLimit值进行了合理的预估；
(2)能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit，从而能够将更多的交易打包到区块中；
(3)避免了由于交易激增带来的交易拥塞，保证了以太坊正常运行。
附图说明
图1显示为本发明的基于以太坊的交易处理方法于一实施例中的流程图；
图2显示为本发明的基于以太坊的交易处理***于一实施例中的结构示意图；
图3显示为本发明的终端于一实施例中的结构示意图。
元件标号说明
21 构建模块
22 计算模块
23 执行模块
24 处理模块
31 处理器
32 存储器
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
本发明的基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端在兼顾了过往区块的GasUsed信息的前提下，对新区块的GasLimit值进行了合理的预估，从而能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit，以将更多的交易打包到区块中，避免了以太坊瘫痪情况的发生。
如图1所示，于一实施例中，本发明的基于以太坊的交易处理方法包括以下步骤：
步骤S1、构建当前区块。
具体地，一个区块分为两大部分，即区块头和区块体。区块头里面存储着区块的头信息，包含上一个区块的哈希值(PreHash)，本区块体的哈希值(Hash)，以及时间戳(TimeStamp)等等。区块体存储着这个区块的详细数据(Data)，这个数据包含若干行记录，可以是交易信息，也可以是其他某种信息。区块与Hash是一一对应的，Hash可以当做是区块的唯一标识。
步骤S2、基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit。
具体地，为了能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit到合适的值，在本发明中结合当前区块的前一区块，即在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit。
于本发明一实施例中，基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit包括以下步骤：
GasLimit_s＝(1-a)GasLimit_s+a*GasUsed；
GasLimit_d＝(1-b)GasLimit_d+b*|GasUsed-GasLimit_s|；
GasLimit＝GasLimit_s+4GasLimit_d；
其中，GasLimit_s表示GasLimit的期望值。可以把GasLimit_s看成是一个平均的GasLimit，相当于一个累积的GasLimit的期望值，它不仅考虑当前的GasLimit值，还会吸取历史经验，考虑之前的GasLimit值，且之前的GasLimit值占的比重远高于当前的GasLimit值。在本发明中，当前的GasLimit值即采用在前区块的GasUsed值。
GasLimit_d表示GasLimit的误差值，其为一个经验累加值，以之前的GasLimit_d作为一个参考，同时累加上当前的偏差。
a和b可以取动态值。优选地，a取值为1/8；b取值为1/4。
优选地，GasLimit_s的初始值为GasUsed，GasLimit_d的初始值为GasUsed/2。
步骤S3、获取未打包的交易列表，并执行交易。
具体地，对于当前未打包的交易，首先获取交易列表，然后开始执行交易。
步骤S4、当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。
具体地，当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，表明Gas足够，故继续执行剩下的交易；当所述GasUsed大于所述GasLimit时，表明Gas不足，故对未打包的交易进行打包，并将打包区块进行全网广播。
如图2所示，于一实施例中，本发明的基于以太坊的交易处理***包括构建模块21、计算模块22、执行模块23和处理模块24。
构建模块21用于构建当前区块。
具体地，一个区块分为两大部分，即区块头和区块体。区块头里面存储着区块的头信息，包含上一个区块的哈希值(PreHash)，本区块体的哈希值(Hash)，以及时间戳(TimeStamp)等等。区块体存储着这个区块的详细数据(Data)，这个数据包含若干行记录，可以是交易信息，也可以是其他某种信息。区块与Hash是一一对应的，Hash可以当做是区块的唯一标识。
计算模块22与构建模块21相连，用于基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit。
具体地，为了能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit到合适的值，在本发明中结合当前区块的前一区块，即在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit。
于本发明一实施例中，基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit包括以下步骤：
GasLimit_s＝(1-a)GasLimit_s+a*GasUsed；
GasLimit_d＝(1-b)GasLimit_d+b*|GasUsed-GasLimit_s|；
GasLimit＝GasLimit_s+4GasLimit_d；
其中，GasLimit_s表示GasLimit的期望值。可以把GasLimit_s看成是一个平均的GasLimit，相当于一个累积的GasLimit的期望值，它不仅考虑当前的GasLimit值，还会吸取历史经验，考虑之前的GasLimit值，且之前的GasLimit值占的比重远高于当前的GasLimit值。在本发明中，当前的GasLimit值即采用在前区块的GasUsed值。
GasLimit_d表示GasLimit的误差值，其为一个经验累加值，以之前的GasLimit_d作为一个参考，同时累加上当前的偏差。
a和b可以取动态值。优选地，a取值为1/8；b取值为1/4。
优选地，GasLimit_s的初始值为GasUsed，GasLimit_d的初始值为GasUsed/2。
执行模块23用于获取未打包的交易列表，并执行交易。
具体地，对于当前未打包的交易，首先获取交易列表，然后开始执行交易。
处理模块24与计算模块22和执行模块23相连，用于当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。
具体地，当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，表明Gas足够，故继续执行剩下的交易；当所述GasUsed大于所述GasLimit时，表明Gas不足，故对未打包的交易进行打包，并将打包区块进行全网广播。
需要说明的是，应理解以上装置的各个模块的划分仅仅是一种逻辑功能的划分，实际实现时可以全部或部分集成到一个物理实体上，也可以物理上分开。且这些模块可以全部以软件通过处理元件调用的形式实现，也可以全部以硬件的形式实现，还可以部分模块通过处理元件调用软件的形式实现，部分模块通过硬件的形式实现。例如：x模块可以为单独设立的处理元件，也可以集成在上述装置的某一个芯片中实现。此外，x模块也可以以程序代码的形式存储于上述装置的存储器中，由上述装置的某一个处理元件调用并执行以上x模块的功能。其它模块的实现与之类似。这些模块全部或部分可以集成在一起，也可以独立实现。这里所述的处理元件可以是一种集成电路，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤或以上各个模块可以通过处理器元件中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。以上这些模块可以是被配置成实施以上方法的一个或多个集成电路，例如：一个或多个特定集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)，一个或多个微处理器(Digital Singnal Processor，简称DSP)，一个或者多个现场可编程门阵列(Field ProgrammableGate Array，简称FPGA)等。当以上某个模块通过处理元件调度程序代码的形式实现时，该处理元件可以是通用处理器，如中央处理器(CentralProcessing Unit，简称CPU)或其它可以调用程序代码的处理器。这些模块可以集成在一起，以片上***(System-on-a-chip，简称SOC)的形式实现。
本发明的存储介质上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的基于以太坊的交易处理方法。所述存储介质包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图3所示，于一实施例中，本发明的终端包括：处理器31及存储器32。
所述存储器32用于存储计算机程序。
所述存储器32包括：ROM、RAM、磁碟、U盘、存储卡或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
所述处理器31与所述存储器32相连，用于执行所述存储器32存储的计算机程序，以使所述终端执行上述的基于以太坊的交易处理方法。
优选地，所述处理器31可以是通用处理器，包括中央处理器(CentralProcessingUnit，简称CPU)、网络处理器(NetworkProcessor，简称NP)等；还可以是数字信号处理器(DigitalSignalProcessor，简称DSP)、专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit，简称ASIC)、现场可编程门阵列(Field－ProgrammableGateArray，简称FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。
综上所述，本发明的基于以太坊的交易处理方法及***、存储介质及终端兼顾了过往区块的GasUsed信息，对新区块的GasLimit值进行了合理的预估；能够在交易数量骤变的情况下及时调整GasLimit，从而能够将更多的交易打包到区块中；避免了由于交易激增带来的交易拥塞，保证了以太坊正常运行。因此，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种基于以太坊的交易处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
构建当前区块；
基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit；
获取未打包的交易列表，并执行交易；
当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。
2.根据权利要求1所述的基于以太坊的交易处理方法，其特征在于，基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit包括以下步骤：
GasLimit_s＝(1-a)GasLimit_s+a*GasUsed；
GasLimit_d＝(1-b)GasLimit_d+b*|GasUsed-GasLimit_s|；
GasLimit＝GasLimit_s+4GasLimit_d；
其中，GasLimit_s表示GasLimit的期望值，GasLimit_d表示GasLimit的误差值。
3.根据权利要求2所述的基于以太坊的交易处理方法，其特征在于，a取值为1/8。
4.根据权利要求3所述的基于以太坊的交易处理方法，其特征在于，b取值为1/4。
5.一种基于以太坊的交易处理***，其特征在于，包括构建模块、计算模块、执行模块和处理模块；
所述构建模块用于构建当前区块；
所述计算模块用于基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit；
所述执行模块用于获取未打包的交易列表，并执行交易；
所述处理模块用于当所述GasUsed小于等于所述GasLimit时，继续执行交易；否则，完成打包，并将打包区块进行广播。
6.根据权利要求5所述的基于以太坊的交易处理***，其特征在于，基于在前区块的GasUsed计算所述当前区块头的GasLimit包括以下步骤：
GasLimit_s＝(1-a)GasLimit_s+a*GasUsed；
GasLimit_d＝(1-b)GasLimit_d+b*|GasUsed-GasLimit_s|；
GasLimit＝GasLimit_s+4GasLimit_d；
其中，GasLimit_s表示GasLimit的期望值，GasLimit_d表示GasLimit的误差值。
7.根据权利要求6所述的基于以太坊的交易处理***，其特征在于，a取值为1/8。
8.根据权利要求6所述的基于以太坊的交易处理***，其特征在于，b取值为1/4。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1至4中任一项所述的基于以太坊的交易处理方法。
10.一种终端，其特征在于，包括：处理器及存储器；
所述存储器用于存储计算机程序；
所述处理器用于执行所述存储器存储的计算机程序，以使所述终端执行权利要求1至4中任一项所述的基于以太坊的交易处理方法。
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