CN110287205A - 一种区块链跨分片交易数据处理方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种区块链跨分片交易数据处理方法及装置，该方法包括获取用户发送的交易数据，并对交易数据进行解析，得到交易数据涉及的账号并确定账号对应的分片信息，根据账号对应的分片信息，确定分片执行表，分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值，将交易数据根据分片执行表在各分片间传递并预处理，根据各分片对应的共识节点对交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定交易数据的处理结果。通过对交易数据进行解析得到账号信息并确定账号对应的分片信息，从而确定出各分片执行预处理的顺序，然后依次在各分片间传递并预处理，可以实现去中心化的交易数据跨分片执行，并保证了交易数据的一致性与原子性。
Description
技术领域
本发明实施例涉及金融技术领域，尤其涉及一种区块链跨分片交易数据处理方法及装置。
背景技术
区块链(blockchain)是一种新型的去中心化数据共识协议，可以在无中心节点主导的环境下形成分布式的数据一致性。在已有的区块链***中，所有节点都需要维护一份完整的全量数据，因此区块链***的吞吐率不能随着节点数量的增加而扩展。在电子支付等高TPS(Transaction Per Second，每秒交易数量)环境中，区块链的性能是制约其应用的一个主要瓶颈。当前提高吞吐率的主要技术手段是将交易数据分片处理，既不同的交易存储在不同的共识节点上，以此降低数据冗余提高***吞吐率。但在区块链***中不存在统一调度的中心节点，因此如何维护交易数据在不同的分片上的一致性是需要解决的问题。
目前，解决的方案是当需要处理跨分片交易时，使用可信第三方或者等效的集中式管理节点实现数据的一致性。类似于传统的分布式数据库***，由可信节点(或者指定某一节点)实现数据的原子操作，进而将操作结果同步到原始的分片中，从而实现跨分片的一致性数据操作。
发明内容
本发明实施例提供一种区块链跨分片交易数据处理方法及装置，用以实现在去中心化的环境中数据事务性操作，从而保证跨分片交易数据的一致性。
第一方面，本发明实施例提供一种区块链跨分片交易数据处理方法，包括：
获取用户发送的交易数据，并对所述交易数据进行解析，得到所述交易数据涉及的账号并确定所述账号对应的分片信息；
根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，所述分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值；
将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理；
根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果。
上述技术方案中，通过对交易数据进行解析得到账号并确定对应的分片信息，从而确定出各分片执行预处理的顺序，然后依次在各分片间传递并预处理，可以实现去中心化的交易数据跨分片执行，并保证了交易数据的一致性与原子性，数据一致性保护依赖于数据流本身，而不依赖于某种形式的中心节点实现加锁，不违背区块链的去中心化性质。
可选的，所述确定所述账号对应的分片信息，包括：
根据所述账号或所述账号的交易对象从分片分配表中查询到所述账号对应的分片信息，所述分片分配表中包括账号或交易对象与分片的对应关系；或
根据所述账号的MD5(Message-Digest Algorithm，消息摘要算法)值确定所述账号对应的分片信息。
可选的，所述根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，包括：
按照所述交易数据接收的时间对所述对应的分片信息进行排序或者按照所述交易数据的交易对象对所述对应的分片信息进行划分，确定出所述分片执行表。
可选的，所述将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理，包括：
根据所述分片执行表中各分片的执行预处理的顺序，依次各分片对应的共识节点对所述交易数据进行预处理，并锁定各分片对应的账户中的资源，得到预处理结果并添加签名；
其中，当前分片对应的共识节点预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才开始执行预处理。
可选的，所述根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果，包括：
若所述分片执行表中所有分片对应的共识节点的预处理时间均未超过其对应的预处理时间阈值，则确定所述交易数据处理完成，否则取消对本次交易的处理，并释放各分片对应的共识节点预处理时锁定的资源。
第二方面，本发明实施例提供一种跨分片交易数据处理装置，包括：
获取单元，用于获取用户发送的交易数据，并对所述交易数据进行解析，得到所述交易数据涉及的账号并确定所述账号对应的分片信息；
处理单元，用于根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，所述分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值；
将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理；
根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果。
可选的，所述获取单元具体用于：
根据所述账号或所述账号的交易对象从分片分配表中查询到所述账号对应的分片信息，所述分片分配表中包括账号或交易对象与分片的对应关系；或
根据所述账号的MD5值确定所述账号对应的分片信息。
可选的，所述处理单元具体用于：
按照所述交易数据接收的时间对所述对应的分片信息进行排序或者按照所述交易数据的交易对象对所述对应的分片信息进行划分，确定出所述分片执行表。
可选的，所述处理单元具体用于：
根据所述分片执行表中各分片的执行预处理的顺序，依次由各分片对应的共识节点对所述交易数据进行预处理，并锁定各分片对应的账户中的资源，得到预处理结果并添加签名；
其中，当前分片对应的共识节点预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才开始执行预处理。
可选的，所述处理单元具体用于：
若所述分片执行表中所有分片对应的共识节点的预处理时间均未超过其对应的预处理时间阈值，则确定所述交易数据处理完成，否则取消对本次交易的处理，并释放各分片对应的共识节点预处理时锁定的资源。
第三方面，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行上述区块链跨分片交易数据处理方法。
第四方面，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述区块链跨分片交易数据处理方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简要介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种***架构的示意图；
图2为本发明实施例提供的一种区块链跨分片交易数据处理方法的流程示意图；
图3为本发明实施例提供的一种区块链跨分片交易数据处理装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
图1示例性的示出了本发明实施例所适用的一种***架构，该***架构可以包括多个发送方100和区块链***200。
其中，发送方100用于与区块链***200进行通信，将交易数据发送给区块链***200进行处理并上链。
区块链***200由多个区块链节点210，与发送方100进行通信，用于处理和存储发送方100发送的交易数据。该多个区块链节点210可以相互连接通信，每个区块链节点中包括多个区块，区块用于存储发送方100发送的交易数据。
需要说明的是，上述图1所示的结构仅是一种示例，本发明实施例对此不做限定。
基于上述描述，图2示例性的示出了本发明实施例提供的一种区块链跨分片交易数据处理方法的流程，该流程可以区块链跨分片交易数据处理装置执行。
如图2所示，该流程具体包括：
步骤201，获取用户发送的交易数据，并对所述交易数据进行解析，得到所述交易数据涉及的账号并确定所述账号对应的分片信息。
当前执行节点为接收到用户发送的交易数据的区块链节点，该执行节点在接收到用户发送的交易数据之后，就可以对该交易数据进行分析，得到该交易数据涉及的所有账号并确定每个账号对应的分片信息。
在确定账号对应的分片信息时，可以通过下述方式之一进行处理：
方式一
预先创建分片分配表，该分片分配表中可以包括账号或交易对象与分片的对应关系，通过这种方式，可以依据账号或账号的交易对象从分片分配表中查询到账号对应的分片信息。
方式二
直接根据账号的MD5值确定所述账号对应的分片信息。具体应用时，可以将账号的MD5值最后一位相同的划分为同一组分配，例如，最后一位为0的均为分片1。这样在查询分片时，直接对账号进行MD5运算，根据MD5值的最后一位数就可以获得该账号对应的分片信息。这种方式无需查询，可以直接获取。
在本发明实施例中，可以将区块链中所有节点分成N个碎片，每个碎片中包含一定数量的节点，每个碎片中只有部分节点为共识节点，交易数据来临时，由这些共识节点进行共识，共识完成后将当前交易数据同步至当前碎片中的所有节点中。交易数据分片处理表示不同的交易存储在不同的碎片上，每个碎片由定量的节点组成，相当于交易数据中交易对象的账号存储在不同的碎片中。执行节点接收到的交易数据可以是单笔交易，也可以是多笔交易。
步骤202，根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表。
在本发明实施例中，分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值。在确定分片执行表时，可以是按照时间或交易对象进行划分，具体的按照交易数据接收的时间对对应的分片信息进行排序或者按照交易数据的交易对象对对应的分片信息进行划分，确定出分片执行表。该预处理时间阈值可以依据经验设置。
执行节点可以按照执行逻辑对交易数据所涉及到的分片进行排序，确定出交易数据在分片之间的传递顺序，形成分片执行表。如果后续执行顺序依赖前序执行结果，则形成待定排序表，也就是说，后续执行的分片为待定排序。同时设置各个分片对应的共识节点预处理确认的最终时间(预处理时间阈值)，如果某个分片对应的共识节点预处理确认时间超时则整个交易处理失败。
步骤203，将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理。
具体的，可以先根据分片执行表中各分片执行预处理的顺序，依次由各分片对应的共识节点对交易数据进行预处理，并锁定各分片对应的账户中的资源，得到预处理结果并添加签名。其中，当前分片对应的共识节点预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才开始执行预处理。
执行节点可以将交易数据按照分片执行表一次在分片中流动并预处理，只有分片执行表中当前分片对应的共识节点的所有前序逻辑均已预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才能预处理该交易数据。每个分片的预处理结果均附加在原始交易数据后，并添加签名。预处理将锁定相关账户中的对应代币资源。
步骤204，根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果。
当所有分片对应的共识节点都预处理完毕并签名之后，若分片执行表中所有分片对应的共识节点的预处理时间均未超过其对应的预处理时间阈值，则确定交易数据处理完成，否则取消对本次交易的处理，并释放各分片对应的共识节点预处理时锁定的资源。
也就是说，当最后一个分片对应的共识节点预处理完毕添加签名后，如果所有分片对应的共识节点的预处理均未超时，则预处理结果有效。此时交易数据包含整个交易过程并在相关分片对应的共识节点中可查可追溯。所有相关分片对应的共识节点最终提交并确认预处理结果，如果未在规定时间完成所有分片交易，则相关分片最终取消本次交易处理，释放预处理锁定的资源。
为了更好的解释本发明实施例，下面将在具体实施场景下来描述上述流程。
第一场景，两账户间的转账。
用户A向用户B转账，假设用户A的信息位于分片A，用户B的信息位于分片B。
交易数据首先发送给分片A，由分片A的共识节点对交易数据进行分析并确认交易分片执行顺序分片A->分片B。
分片A的共识节点锁定账户A转出额度，如果成功则将结果签名后转发至分片B同时在区块中确认结果。
分片B中的共识节点接收请求后，预执行转入账户B操作，如果成功则将结果签名后转发至分片A同时在区块中确认结果。
所有预执行结果上链，并且在指定时间内完成则所有分片A的共识节点与分片B的共识节点确认执行结果，正式完成执行。
第二场景，多输入单输出的转账。
用户A1、A2向用户B转账，假设用户A1的信息位于分片A1，用户A2的信息位于分片A2，用户B的信息位于分片B。
交易数据首先发送给分片A1，由分片A1的共识节点对交易数据进行分析并确认交易分片执行顺序分片A1->分片A2->分片B。
分片A1的共识节点锁定账户A1转出额度，如果成功则将结果签名后转发至分片A2同时在区块中确认结果。
分片A2的共识节点锁定账户A2转出额度，如果成功则将结果签名后转发至分片B同时在区块中确认结果。
分片B的共识节点接收请求后，预执行转入账户B操作，如果成功则将结果签名后转发至分片A1、A2同时在区块中确认结果。
所有预执行结果上链，并且在指定时间内完成则所有分片A1的共识节点、A2的共识节点与分片B的共识节点确认执行结果，正式完成执行。
上述实施例表明，获取用户发送的交易数据，并对交易数据进行解析，得到交易数据涉及的账号并确定账号对应的分片信息，根据账号对应的分片信息，确定分片执行表，分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值，将交易数据根据分片执行表在各分片间传递并预处理，根据各分片对应的共识节点对交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定交易数据的处理结果。通过对交易数据进行解析，得到账号信息并确定对应的分片信息，从而确定出各分片执行预处理的顺序，然后依次在各分片间传递并预处理，可以实现去中心化的交易数据跨分片执行，并保证了交易数据的一致性与原子性。
本发明实施例的优势在于：
一、跨片数据一致性：
本发明实施例可以实现交易数据跨片的一致性，在针对存储效率做分片存储的区块链***中，如果交易跨分片执行，可实现不同分片间的数据原子性操作与数据的一致性。
二、无中心性：
本发明实施例中数据一致性保护依赖于数据流本身，而不依赖于某种形式的中心节点实现加锁，不违背区块链的无中心性质。
本发明的核心内容包括：
1、将交易分为预执行与结果确认两个阶段。
在预执行阶段锁定所需资源，并在确认节点正式划转交易资源或者释放资源回滚；根据交易对象确定所有交易对象所在分片，将转出额度进行锁定，并确定单位分片交易确认时间。
2、将交易数据按照执行逻辑进行分片排序。
将交易数据所涉及的分片进行逻辑划分，根据用户发起时间正序进行唯一的确定性排序，后续执行均不能违背已有排序。
3、分片执行设置执行超时机制并通过数字签名进行确认。
所涉及分片必须在指定时间内完成交易预执行，并转到下一分片。在任何分片执行超时则交易失败。超时判断依赖于预执行在区块中的确认时间。交易结果通过区块的数字签名确认。
4、分片执行结果通过交易数据本身流转。
分片执行过程中，相关资源被锁定并依赖最终结果实施确认或者回退，其中间各分片执行结果随交易数据在分片间流转，不依赖可信第三方保持中间结果。
基于相同的技术构思，图3示例性的示出了本发明实施例提供的一种区块链跨分片交易数据处理装置，该装置可以执行区块链跨分片交易数据处理流程。
如图3所示，该装置可以包括：
获取单元301，用于获取用户发送的交易数据，并对所述交易数据进行解析，得到所述交易数据涉及的账号并确定所述账号对应的分片信息；
处理单元302，用于根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，所述分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值；
将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理；
根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果。
可选的，所述获取单元301具体用于：
根据所述账号或所述账号的交易对象从分片分配表中查询到所述账号对应的分片信息，所述分片分配表中包括账号或交易对象与分片的对应关系；或
根据所述账号的MD5值确定所述账号对应的分片信息。
可选的，所述处理单元302具体用于：
按照所述交易数据接收的时间对所述对应的分片信息进行排序或者按照所述交易数据的交易对象对所述对应的分片信息进行划分，确定出所述分片执行表。
可选的，所述处理单元302具体用于：
根据所述分片执行表中各分片的执行预处理的顺序，依次由各分片对应的共识节点对对所述交易数据进行预处理，并锁定各分片对应的账户中的资源，得到预处理结果并添加签名；
其中，当前分片对应的共识节点预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才开始执行预处理。
可选的，所述处理单元302具体用于：
若所述分片执行表中所有分片对应的共识节点的预处理时间均未超过其对应的预处理时间阈值，则确定所述交易数据处理完成，否则取消对本次交易的处理，并释放各分片对应的共识节点预处理时锁定的资源。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行上述区块链跨分片交易数据处理方法。
基于相同的技术构思，本发明实施例还提供了一种计算设备，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行上述区块链跨分片交易数据处理方法。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(***)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。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在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可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，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (12)
1.一种区块链跨分片交易数据处理方法，其特征在于，包括：
获取用户发送的交易数据，并对所述交易数据进行解析，得到所述交易数据涉及的账号并确定所述账号对应的分片信息；
根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，所述分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值；
将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理；
根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述账号对应的分片信息，包括：
根据所述账号或所述账号的交易对象从分片分配表中查询到所述账号对应的分片信息，所述分片分配表中包括账号或交易对象与分片的对应关系；或
根据所述账号的消息摘要算法MD5值确定所述账号对应的分片信息。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，包括：
按照所述交易数据接收的时间对所述对应的分片信息进行排序或者按照所述交易数据的交易对象对所述对应的分片信息进行划分，确定出所述分片执行表。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理，包括：
根据所述分片执行表中各分片的执行预处理的顺序，依次由各分片对应的共识节点对所述交易数据进行预处理，并锁定各分片对应的账户中的资源，得到预处理结果并添加签名；
其中，当前分片对应的共识节点预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才开始执行预处理。
5.如权利要求1至4任一项所述的方法，其特征在于，所述根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果，包括：
若所述分片执行表中所有分片对应的共识节点的预处理时间均未超过其对应的预处理时间阈值，则确定所述交易数据处理完成，否则取消对本次交易的处理，并释放各分片对应的共识节点预处理时锁定的资源。
6.一种区块链跨分片交易数据处理装置，其特征在于，包括：
获取单元，用于获取用户发送的交易数据，并对所述交易数据进行解析，得到所述交易数据涉及的账号并确定所述账号对应的分片信息；
处理单元，用于根据所述账号对应的分片信息，确定分片执行表，所述分片执行表包括各分片执行预处理的顺序以及预处理时间阈值；
将所述交易数据根据所述分片执行表在各分片间传递并预处理；
根据各分片对应的共识节点对所述交易数据的预处理结果以及预处理时间，确定所述交易数据的处理结果。
7.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述获取单元具体用于：
根据所述账号或所述账号的交易对象从分片分配表中查询到所述账号对应的分片信息，所述分片分配表中包括账号或交易对象与分片的对应关系；或
根据所述账号的消息摘要算法MD5值确定所述账号对应的分片信息。
8.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
按照所述交易数据接收的时间对所述对应的分片信息进行排序或者按照所述交易数据的交易对象对所述对应的分片信息进行划分，确定出所述分片执行表。
9.如权利要求6所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
根据所述分片执行表中各分片的执行预处理的顺序，依次由各分片对应的共识节点对所述交易数据进行预处理，并锁定各分片对应的账户中的资源，得到预处理结果并添加签名；
其中，当前分片对应的共识节点预处理完毕后，后续分片对应的共识节点才开始执行预处理。
10.如权利要求6至9任一项所述的装置，其特征在于，所述处理单元具体用于：
若所述分片执行表中所有分片对应的共识节点的预处理时间均未超过其对应的预处理时间阈值，则确定所述交易数据处理完成，否则取消对本次交易的处理，并释放各分片对应的共识节点预处理时锁定的资源。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，所述计算机可执行指令用于使所述计算机执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
12.一种计算设备，其特征在于，包括：
存储器，用于存储程序指令；
处理器，用于调用所述存储器中存储的程序指令，按照获得的程序执行如权利要求1至5中任一项所述的方法。
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| CN201910540307.3A CN110287205A (zh) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | 一种区块链跨分片交易数据处理方法及装置 |
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| CN201910540307.3A CN110287205A (zh) | 2019-06-21 | 2019-06-21 | 一种区块链跨分片交易数据处理方法及装置 |
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