CN112036880A - 一种实时区块链的实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实时区块链的实现方法，包括：区块链节点组成一个广播网络；共识选举形成委员会；对交易或信息进行共识；区块链节点接收和保存最新区块等步骤。通过上述方式，本发明一种实时区块链的实现方法，采用了一个交易一个区块的形式，降低了出块延迟时间，提高了处理量，达到了实时处理的效果。
Description
技术领域
本发明涉及区块链领域，特别是涉及一种实时区块链的实现方法。
背景技术
区块链技术基于区块链数据结构，本质上是一种哈希链。链由区块组成，传统区块的产生有一定的时间间隔。这就导致了在某些应用中的不足，比如区块链有可能被最广泛使用的支付领域，一个严重的问题就是支付到账时间。采用互联网技术的类似产品比如支付宝和微信，在转账时可以达到至少秒级的实时。区块链钱包（如比特币或者以太坊）大多需要几分钟甚至一小时来确认转账成功。
传统的区块链方案多采用集中式批处理的方案，比如比特币每十分钟产生一个区块，每个区块中包含很多交易。如果一个交易发生，这个交易有可能在未来的十分钟内的任意一刻被打包进区块，所以几乎不可能做到实时。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种实时区块链的实现方法，具有可靠性能高、实时性强等优点，同时在区块链的应用及普及上有着广泛的市场前景。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：
提供一种实时区块链的实现方法，步骤包括：
1）区块链节点组成一个网络，任意区块链节点通过这个网络将信息广播到所有的区块链节点；
2）设定出块选举时间间隔、委员会运行的节点数量和选举规则；在网络中，根据出块选举时间间隔和选举规则，利用无限共识算法连续选举预设数量的区块链节点，形成委员会；
3）第2步中选举出来的区块链节点相互组成一个小规模的通信网络；委员会运行有限共识算法，以便对交易或信息进行共识；
4）用户提交交易请求或发起交易，交易信息广播到全网；委员会收到消息后，用户的请求会被开始运行共识算法的委员会响应并处理；合法的交易经过委员会的共识算法进行共识，并立刻将形成共识的交易创建成区块；
5）对交易请求形成的区块被广播至网络中的所有/相关的区块链节点，区块链节点接收最新区块验证后进行保存，使得所有/相关的区块链节点可以包含所有的历史区块数据。
在本发明一个较佳实施例中，在步骤2）中，每次选举只选一个区块链节点。
在本发明一个较佳实施例中，所述无限共识算法包括但不限于Proof of Work工作量证明算法、Proof of Stake权益证明算法、Proof of Space空间证明算法。
在本发明一个较佳实施例中，所述有限共识算法包括但不限于PBFT共识算法以及PAXOS、RAFT衍生算法。
在本发明一个较佳实施例中，当有多笔交易同时发生时，这些交易在经过委员会的时候按照预先设定好的规则进行顺序排列，委员会按顺序进行的处理。
在本发明一个较佳实施例中，当交易不合法时，交易请求失败，无法形成区块。
本发明的有益效果是：采用了一个交易一个区块的形式，降低了出块延迟时间，提高了处理量，达到了实时处理的效果。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，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。
本发明实施例包括：
区块链可以被用于支付，但实时性较差，而本发明一种实时区块链的实现方法，可以使得区块链做到秒级确认，这项技术可以用在钱包、聊天，甚至IoT物联网相关的区块链基础设施设计，让基于区块链的实时交易成为可能。
本发明构建的区块链以一个交易/消息为一个区块，这样的设计满足了区块链的实时性要求，而不是像传统区块链一样使用批处理将很多交易信息打包成一个区块。另外一方面，因为是一个消息一个区块，区块数量必然会大大增加，所以重新设计了区块链的共识流程来满足大量的区块的处理和存储，通过POW和PBFT两次共识，提高了区块处理速度，使得一个区块一个交易变为可能，实现了实时区块链。
一种实时区块链的实现方法的步骤包括：
1.区块链节点组成一个网络，任意区块链节点可以通过这个网络将信息广播到所有的区块链节点，其中，广播允许有一定延时。
2.设定出块选举时间间隔、委员会运行的节点数量和选举规则，一般情况下，每次选举只选一个区块链节点；在网络中，根据出块选举时间间隔和选举规则，利用无限共识算法连续选举预设数量的区块链节点，形成委员会。其中，无限共识算法包括但不限于Proofof Work工作量证明算法、Proof of Stake权益证明算法、Proof of Space空间证明算法等多种共识算法。
3. 第2步中选举出来的区块链节点相互组成一个小规模的通信网络（以下简称委员会）；委员会运行有限共识算法，以便对交易或信息进行共识。其中，有限共识算法包括PBFT共识算法以及PAXOS，RAFT等衍生算法。不同于无限共识算法中每个共识的产生需要一定的时间间隔，有限共识算法可以在短时间内形成大量共识，但由于算法的限制，委员会中的节点数量一般不超过一个上限值（例如100个）。
4.用户提交交易请求（或发起交易），交易信息广播到全网；委员收到消息后，用户的请求会被开始运行共识算法的委员会响应并处理，如果用户发起交易的时候委员会还没有准备好，那么交易可能被丢弃或被延迟执行；合法（符合***规则）的交易经过委员会的共识算法形成共识，并立刻将形成共识的交易创建成区块，即共识算法结束后，交易信息就通过了认证，形成了不可篡改的区块；这样当交易被发起时，能够在最快时间内形成共识并立刻创建区块，而无需像传统区块链等待新区块的产生，从而达到了实时出块。
如果有几笔交易同时发生，这些交易在经过委员会的时候需要按照预先设定好的规则进行顺序排列，委员会按顺序进行的处理。
当交易不合法（不符合***规则）时，例如余额不足时，交易请求失败，无法形成区块，比如只有用户用100元尝试同时交易两笔70元和80元的交易，两笔交易的总额超出了用户拥有的100元，所以排在前面被优先处理的交易合法，会被形成区块，而排列在后面的交易请求就会失败。
5. 对交易请求形成的区块被广播至网络中的所有/相关的区块链节点，区块链节点接收最新区块验证后进行保存，使得所有/相关的区块链节点可以包含所有的历史区块数据。
具体实施例一
一种实时区块链的实现方法的步骤包括：
1.区块链节点组成一个网络，任意区块链节点可以通过这个网络将信息广播到所有的区块链节点。
2.设定预设信息：出块选举时间间隔为10min，委员会运行节点数量为4个，每次选举出一个区块链节点，选举规则为：按照被选出时间顺序排序的最近4个节点；在网络中，每10min，利用POW共识算法从无限数量的节点选出一个节点，直到选举出4个区块链节点, 组成委员会。
3.委员会开始工作，以便对交易请求形成共识。
4.用户发起交易，交易被交给委员会，形成一个交易区块，委员会利用PBFT共识算法对交易区块形成共识。
5. 对交易请求形成的区块信息被广播至网络中的所有的区块链节点，区块链节点接收共识信息并保存加入到区块链，所有的区块链节点可以包含所有的历史数据。
本发明一种实时区块链的实现方法的有益效果是：采用了一个交易一个区块的形式，降低了出块延迟时间，提高了处理量，达到了实时处理的效果。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (6)
1.一种实时区块链的实现方法，其特征在于，其步骤包括：
1）区块链节点组成一个网络，任意区块链节点通过这个网络将信息广播到所有的区块链节点；
2）设定出块选举时间间隔、委员会运行的节点数量和选举规则；在网络中，根据出块选举时间间隔和选举规则，利用无限共识算法连续选举预设数量的区块链节点，形成委员会；
3）第2步中选举出来的区块链节点相互组成一个小规模的通信网络；委员会运行有限共识算法，以便对交易或信息进行共识；
4）用户提交交易请求或发起交易，交易信息广播到全网；委员会收到消息后，用户的请求会被开始运行共识算法的委员会响应并处理；合法的交易经过委员会的共识算法进行共识，并立刻将形成共识的交易创建成区块；
5）对交易请求形成的区块被广播至网络中的所有/相关的区块链节点，区块链节点接收最新区块验证后进行保存，使得所有/相关的区块链节点可以包含所有的历史区块数据。
2.根据权利要求1所述的一种实时区块链的实现方法，其特征在于，在步骤2）中，每次选举只选一个区块链节点，直到满足委员会要求的预设数量委员被选举出。
3.根据权利要求1所述的一种实时区块链的实现方法，其特征在于，所述无限共识算法包括但不限于Proof of Work工作量证明算法、Proof of Stake权益证明算法、Proof ofSpace空间证明算法。
4.根据权利要求1所述的一种实时区块链的实现方法，其特征在于，所述有限共识算法包括但不限于PBFT共识算法以及PAXOS、RAFT衍生算法。
5.根据权利要求1所述的一种实时区块链的实现方法，其特征在于，当有多笔交易同时发生时，这些交易在经过委员会的时候按照预先设定好的规则进行顺序排列，委员会按顺序进行的处理。
6.根据权利要求1所述的一种实时区块链的实现方法，其特征在于，当交易不合法时，交易请求失败，无法形成区块。
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