CN113661683A - 在分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法及其程序 - Google Patents

在分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法及其程序 Download PDF

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Abstract

一种在分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法，在该方法中能够大幅提高交易处理速度。构成分布式网络的第1子网(110)接收在用户终端(140)生成的、表示从资产(203)的转移源标识符(201)向转移目的地标识符(202)的转移的交易(200)，生成包含交易(200)的区块，在第1子网(110)中进行用于选择该区块的共识形成处理(S303)。各节点存储各节点能够处理的转移源标识符的资产状态，记录来自经过共识形成而被追加的区块中包含的1个或多个交易中记述的转移源标识符的资产转移(S304)。通过定义在各子网中能够处理的转移源标识符来进行交易的并行处理。

Description

在分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法及其程序
技术领域
本发明涉及在具有多个节点的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法和用于该方法的程序以及用于构成该分布式网络的节点。
背景技术
在由多个节点构成的分布式网络上构建数据库的区块链网络由于其非中央集权性的性质而具有高的防篡改能力。这是因为，即使在某个节点中数据库被篡改，也难以改写整个分布式网络。存储在各节点中的区块链相互同步地作为数据库发挥作用。
增加节点的数量增加了防篡改能力，但是由于有在各节点中存储相同的区块链的必要性，因此通常降低了用于区块的选择的处理速度。直观地说，通过增加节点数可以提高每单位时间的处理速度，但在区块链中反而会降低，因此现阶段是进行了区块大小的增大、区块中包含的1个或多个交易的数据容量的减少等各种尝试。
发明内容
发明要解决的问题
但是，在现阶段的各种尝试中，无法发现能够大幅提高扩展性(可扩展性)的尝试。特别是在现实地考虑在分布式网络上的数据库中管理虚拟货币、真实货币、股票等资产转移的情况下，以被称为1秒内能够处理数个交易的比特币为首，可扩展性是在区块链的实用化中迫切的课题。
本发明是鉴于这样的问题而完成的，其目的在于，在具有多个节点的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法和用于该方法的程序以及用于构成该分布式网络的节点中，大幅提高每单位时间的交易处理速度。
解决问题的技术手段
为了达成这样的目的，本发明的第1方式是一种在具有多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法，所述方法的特征在于，构成所述多个子网中的第1子网的节点进行以下步骤：接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源识别符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地识别符的资产转移；生成包括所述第1交易的区块；在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源识别符的资产状态；以及在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易表示的所述转移目的地识别符的所述资产转移。
此外，本发明的第2方式的特征在于，在第1方式中，所述第1交易被附加了所述转移源标识符的私钥的签名。
另外，本发明的第3方式的特征在于，在第1方式或第2方式中，被转移的所述资产的金额为正的值。
此外，本发明的第4方式的特征在于，在第1至第3的任一方式中，所述第2交易被附加有表示在所述第1子网中进行了共识形成的签名。
另外，本发明的第5方式的特征在于，在第4方式中，所述第2交易的签名是单个签名。
另外，本发明的第6方式的特征在于，在第4方式或第5方式中，所述第2交易的签名是针对区块头的签名，该区块头包含基于包含所述区块内的所述第1交易的多个交易的默克尔树的默克尔根。
此外，本发明的第7方式是一种用于使构成多个子网中的第1子网的节点执行在具有所述多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法的程序，所述方法的特征在于，所述节点进行以下步骤：接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源识别符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地识别符的资产转移；生成包括所述第1交易的区块；在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源识别符的资产状态；以及在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易表示的所述转移目的地识别符的所述资产转移。
此外，本发明的第8方式是一种构成用于将表示资产转移的交易存储在具有多个子网的分布式网络中的、所述多个子网中的第1子网的节点，所述节点的特征在于，接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源识别符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地识别符的资产转移，生成包含所述第1交易的区块，在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源识别符的资产状态，在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易表示的所述转移目的地识别符的所述资产转移。
此外，本发明的第9方式是一种在具有多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法，所述方法的特征在于，构成所述多个子网中的第1子网的节点进行以下步骤：接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源识别符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地识别符的资产转移；生成包含所述第1交易的第1区块；在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源识别符的资产状态；以及在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易表示的所述转移目的地识别符的所述资产转移，构成所述第2子网的节点进行以下步骤：接受所述第2交易；生成包含所述第2交易的第2区块；以及在所述第2子网中关于所述第2区块的选择的共识形成之后，更新所述第2交易的转移目的地识别符的资产状态。
此外，本发明的第10方式是一种具有用于存储表示资产转移的交易的多个子网的分布式网络，所述分布式网络的特征在于，具备所述多个子网中的第1子网以及第2子网，构成所述第1子网的节点进行如下步骤：接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源识别符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地识别符的资产转移，生成包含所述第1交易的第1区块，在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源识别符的资产状态，在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易表示的所述转移目的地识别符的所述资产转移，构成所述第2子网的节点进行如下步骤：接收所述第2交易，生成包含所述第2交易的第2区块，在所述第2子网中关于所述第2区块的选择的共识形成之后，更新所述第2交易的转移目的地标识符的资产状态。
发明的效果
根据本发明的一个方式，通过由多个子网构成分布式网络，并定义在每个子网中能够处理的转移源标识符，可以进行交易的并行处理，并且可以同时执行多个交易的处理。
附图说明
图1是表示本发明的一实施方式的分布式网络的图。
图2是本发明的一实施方式的通常交易的示意图。
图3是用于说明本发明一实施方式的存储交易的方法的流程的图。
图4是本发明的一实施方式的锚定交易的示意图。
图5是用于说明本发明的一实施方式中的共识形成处理的图。
图6是本发明的一实施方式中的用于共识形成的密钥生成方法的流程图。
图7是本发明的一实施方式中的关于区块的选择的确定方法的流程图。
图8是本发明的其他实施方式的锚定交易的示意图。
图9是用于说明本发明的其他实施方式的默克尔树数据的图。
图10是本发明的其他实施方式的锚定交易的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。
图1表示本发明的一实施方式的分布式网络。分布式网络100具有多个子网，该多个子网根据应该存储在构建在分布式网络100上的数据库中的交易中的资产的转移源而而进行不同的动作。在图1中表示了第1子网110、第2子网120以及第3子网130，但是子网的数量不限于3个。
各子网由多个节点构成，各节点具备诸如通信接口之类的通信部111A、诸如处理器、CPU之类的处理部111B、以及包含诸如存储器、硬盘之类的存储装置或存储介质的存储部111C，并且可以通过执行用于执行各处理的程序而构成。各节点可以包含1个或多个装置或服务器，并且该程序可以包含1个或多个程序，并且可以记录在计算机可读存储介质中作为非瞬时程序产品。
在用户终端140中，生成交易，该交易表示从资产203的转移源地址等的转移源标识符201向转移目的地地址等的转移目的地标识符202的转移。用于进行这样的交易的生成的应用程序安装在用户终端140上，或者可以经由英特网等计算机网络而在用户终端140上使用。
参照图3来说明本实施方式的存储表示资产转移的交易的方法。首先，在用户终端140中生成交易200(S301)，该交易200表示从虚拟货币等的资产203的转移源标识符201向转移目的地标识符202的转移。在交易200中，记述了转移源标识符201、转移目的地标识符202以及被转移的资产203的金额，并且附加了与转移源标识符201相关联的私钥的签名204。例如，转移源标识符201的私钥被管理为仅用户终端140或用户终端140的用户可以访问，并且仅该用户可以合法地执行从转移目的地标识符201的资产转移。
接着，用户终端140向分布式网络100发送交易200的记录委托请求(S302)。在各子网中设置了能够自行处理接收到的交易的转移源标识符的值或范围，在本实施例中，用户终端140的应用程序参照转移源标识符与各子网能够处理的转移源标识符的值或范围之间的对应关系，来判定交易200的记录委托请求的发送目的地。在图1以及图2的示例中，第1子网110接收交易200。
更具体地，在将交易200发送到第1子网110情况下，针对构成第1子网的1个或多个节点进行发送。接收到交易200的节点111将交易200存储在其存储部111C或能够从该节点访问的存储介质或存储装置中，以便随后处理交易200。接收到交易200的节点111根据需要将交易200发送到构成第1子网110的其他节点，并存储在构成第1子网110的多个节点中的、参与区块选择的共识形成的节点中。
然后，构成第1子网110的任意一个节点111生成包含先前存储的交易中的1个或多个交易的区块，并且在第1子网110中进行用于选择该区块的共识形成处理(S303)。在进行了共识形成的情况下，参与共识形成的各节点将该区块添加到各节点所存储的区块链中。第1子网110的各节点存储与在第1子网110中能够处理的转移源识别符的私钥对应的公钥，且能够在交易的接收时或在区块的生成时验证签名204的有效性。关于在第1子网110中进行的共识形成处理的细节将在后叙述。公钥可以不由各节点预先存储，可以是交易200包含与附加到该交易200的签名204的私钥对应的公钥，或者可以将该公钥附加到交易200，或者可以根据签名204来计算。
除了区块链之外，各节点还存储保持与各节点能够处理的转移源标识符相关联的资产状态的标识符与资产状态之间的对应关系，并且在将该区块追加到区块链之后，记录来自被追加的区块中包含的1个或多个交易中记述的转移源标识符的资产转移(S304)。该对应关系不限于表格形式，但为了方便有时称为“资产表”。另外，对应关系也可以存储在能够从各节点访问的存储介质或存储装置中。
更具体地，作为一个示例，考虑在分布式网络100中能够处理的转移源标识符以及转移目的地标识符是以“A”开始的10位字符串、以“B”开始的10位字符串以及以“C”开始的10位字符串的情况。然后，假设第1子网110被设定为能够处理以“A”开始的转移源标识符，第2子网120被设定为能够处理以“B”开始的转移源标识符，并且第3子网130被设定为能够处理以“C”开始的转移源标识符。当在第1子网110中进行了与包含记述有“A13afb3sdf”这个转移源标识符201的交易200的区块相关的共识形成时，第1子网110的各节点111更新其各自所存储的资产表内的标识符“A13afb3sdf”的资产余额。具体地，使转移源标识符“A13afb3sdf”的资产余额减少10BTC。
然后，生成了被追加的区块的节点或第1子网的其他节点将交易400发送到该转移目的地标识符与自身的网络中能够处理的转移源标识符一致的子网，所述交易400与包含在被追加的区块中的1个或多个交易中的转移目的地标识符与在第1子网110中能够处理的转移源标识符不一致的交易对应(S305)。
在此，说明了在资产表的更新后进行交易400的生成的情况，但也可以相反。当共识形成处理(S303)中包含从区块中包含的各交易的转移源标识符所转移的资产的金额在该转移源标识符的余额以上的验证时，可以颠倒该顺序，但是在不包含的情况下，也可以在资产表的更新处理(S304)中包含所转移的资产的金额在余额以上的验证，在验证结果为肯定的条件下执行交易400的发送。
以与图2所示的交易200对应的图4的交易400为例，交易400使由存储在第1子网110中的交易200所表示的资产203的转移反映在能够处理与转移目的地标识符202一致的转移源标识符的第2子网120中，并且记述了转移源标识符401、转移目的地标识符402以及所转移的资产403的金额。与图2的交易200不同，在图4的交易400中，所附加的签名404是表示包含交易200的区块在第1子网110中关于选择该区块进行了共识形成，即表示被追加到区块链中的签名。在图4中，签名404图示为“A”。签名404的细节将在后叙述。
在下文中，交易400是为了保持在子网之间的资产状态的一致性，也就是所谓的锚定(ペグ)，因此有时被称为“锚定交易”(ペグトランザクション)，签名404有时被称为“锚定签名”。
在接收到锚定交易400的第2子网120中，在任意一个节点生成包括锚定交易400的区块，在进行了关于该区块的选择的共识形成处理(S306)之后，将该区块追加到各节点的区块链中。第2子网120的各节点存储与在第2子网120中能够处理的转移源识别符的私钥对应的公钥，并且存储与其他子网的锚定签名相关联的公钥。通过公钥将交易400的锚定签名404验证为有效，从而可以判定交易400是锚定交易。公钥可以不由各节点预先存储，可以是锚定交易400包含与附加到该交易400的签名404的私钥对应的公钥，或者可以将该公钥附加到交易200。在任何情况下，各子网都可以确认与附加到锚定交易400的签名404的私钥对应的公钥对应于哪个子网中能够签名的私钥，换句话说，能够确认公钥的所谓持有者是哪个子网。
为了区分某个子网接收到的交易是通常交易200还是锚定交易400，如上所述，可以考虑通过用于签名的验证的公钥来判定，但是，也可以考虑基于标识符来判定。也就是说，如果转移源标识符不是在自身网络中能够处理的转移源标识符，并且转移目的地标识符与在自身网络中能够处理的转移源标识符中的任意一个一致的情况下，则可以将该交易判定为锚定交易400。
在追加了区块之后，对于包含在该区块中的锚定交易400，各节点更新锚定交易400的转移目的地标识符402的资产余额，并记录资产203的转移(S307)。在通常交易200中，如上所述，更新资产203的转移源标识符201的资产余额，而在锚定交易400中，更新转移目的地标识符402的资产余额。锚定交易400的转移目的地标识符402可以与在第2子网120中能够处理的转移源标识符中的任意一个一致，第2子网120的各节点能够在各节点的存储部或能够从各节点访问的存储介质或存储装置中参照在自身的网络中能够处理的转移源标识符和与该标识符相关联的资产状态的对应关系来进行更新。
如上所述，分布式网络由多个子网构成，在每个子网中定义能够处理的转移源标识符，从而进行交易的并行处理，并且能够同时执行多个交易的处理。因此，能够大幅度提高每单位时间的交易处理速度。
在上述说明中，在用户终端140所使用的应用程序中，参照转移源标识符与能够处理的转移源标识符的值或范围的对应关系，来判定交易200的记录委托请求的发送目的地，但是，也可以向1个或多个子网进行发送，如果交易200不是在接收到的子网中能够自行处理的交易，则可以将交易200转发给能够处理的子网。另外，也可以在分布式网络100中设置转发节点(未图示)，在转发节点中接收最初从用户终端140发送的交易200，根据发送源识别符201的值来判定能够处理交易200的子网。
此外，在上述说明中，说明了在第1子网110中定义锚定交易400的发送目的地，但是可以考虑以与通常交易200的发送目的地相同的方式进行发送。
另外，在上述的说明中，资产203的金额没有特别限制，但作为正的值，优选为在交易200的验证时如果有余额不足则作为无效的交易进行处理。当为负的值时，即，在转移源标识符201接收资产203的情况下，由于在第1子网110的资产表中没有管理转移目的地标识符202的资产余额，因此不能验证余额是否不足，因此，尽管在第1子网110中追加了包含该交易的区块，但是由于转移目的地标识符202的余额不足，在第2子网120中可能被处理为无效。
注意，如果没有像描述“仅基于××”、“仅根据××”和“仅在××的情况下”那样记载了“仅”，则在本说明书中可以考虑附加信息。还应注意，作为示例，除非明确指出，否则“在a的情况下进行b”的描述不一定意味着“在a的情况下总是进行b”。
另外，为了慎重起见，即使在某些方法、程序、终端、装置、服务器或***(以下为“方法等”)中有进行与本说明书中记述的动作不同的动作的方面，但本发明的各方式以与本说明书中描述的动作中的任一个相同的动作为对象，另外指出，存在与本说明书中描述的动作不同的动作并不会将该方法等排除在本发明各方面的范围外。
共识形成的细节
子网中的共识形成能够在各种共识算法下进行，作为一例，可以举出需要参与共识形成的N个(N为2以上的整数)节点中的k个(k为满足2≤k≤N的整数)节点的签名的算法。如果考虑N＝5、k＝3的例子，这意味着需要参与共识形成的节点中的过半数节点的签名。然后，为了表示进行了共识形成并确定了对于共识形成对象的区块的选择，需要附加k个以上的签名作为依据。
根据N和k的值的不同，能够使k个节点的签名满足该共识算法中的规定条件的节点的组合可以有许多，这可能对于形成了共识的区块而言使签名处理变得复杂。因为例如为了事后验证(verify)某个区块的签名，必须单独地确认附加到该区块的多个签名是否满足规定的条件。因此，优选地，通过如下所述的单一的签名在子网中表示已经进行了与区块的选择有关的共识。这不仅对于与区块的选择有关的共识形成，对于用于将锚定签名404附加到锚定交易400的共识形成也是如此。
图5所示的网络500例如将N设为5，具有第1节点510、第2节点520、第3节点530、第4节点540以及第5节点550。如针对第1节点510所图示，各节点是具备通信接口等通信部511、处理器、CPU等处理部512、以及包括存储器、硬盘等存储装置或存储介质的存储部513的计算机，能够通过执行规定的程序来实现以下说明的各处理，该节点510有时包括一个或多个的装置或服务器，另外，该程序有时包括一个或多个程序，并且可以记录在计算机可读存储介质中作为非瞬时程序产品。关于其他的节点，其硬件结构也相同。以下，以第1节点510为中心进行说明，但在其他节点中也可以进行相同的处理。另外，有时网络500中也包含不参与共识形成的节点。
在规定的程序中，定义了与共识算法有关的规则以及与建立(セットアップ)有关的规则，可以预先存储在存储部513或能够由第1节点510经由网络访问的存储装置或存储介质中。
将为了使参与共识形成的N个节点从能够相互通信的状态转移到能够执行与区块的选择有关的共识形成的状态而应该执行的过程称为“建立”。当在网络500的外部或内部接收到建立的请求时，开始建立，在图5中示出了从外部发送该请求的例子。该请求可以包括共识形成所需的签名数量k，还可以预先在与建立有关的规则中定义。另外，该请求可以包括对参与共识形成的N个节点的指定，该指定还可以预先在与建立有关的规则中定义。
当以任意的形式确定了N和k的值并且前进到执行建立过程时，各节点保持被分配给参与共识形成的所有节点的一个公钥、被分配给参与共识形成的各节点的N个公钥份额、以及被分配给该节点的一个私钥份额。另外，各节点也保持N和k的值或k/N的值。N的值也可以根据公钥份额的数量求出。
私钥与公钥具有能够通过该公钥来验证由该私钥签名的明文的关系，关于私钥份额和与其对应的公钥份额也同样。这里，“私钥份额”是指以使能够使用N个的一组私钥份额中的规定数量k个的私钥份额的签名来生成私钥的签名的方式，所生成的一组私钥份额中的任意一个。因此，无需知道该私钥就能基于k个私钥份额来生成对应于公钥的签名，并且将该签名附加到作为共识形成对象的区块。所附加的签名可以通过公钥验证。
如果进一步地说明图5的例子，则将分配给网络500整体的一个公钥记为PK(Public Key的简称)，将与该公钥对应的私钥记为SK(Secret Key的简称)，将分别分配给第1节点510、第2节点520、第3节点530、第4节点540、第5节点550的公钥份额和私钥份额分别记为PK1和SK1、PK2和SK2、PK3和SK3、PK4和SK4、PK5和SK5。在建立之后，例如，第1节点将PK、PK1到PK5以及SK1存储在该节点的存储部513中，或者存储在能够与该节点通信的存储装置或存储介质中。所存储的这些数据在以后的共识形成或其确定过程中，可以从该节点访问。
这里，公钥PK是最终附加的签名的验证所需要的，但是在建立阶段有时也不生成公钥PK。这是因为，进行签名的验证的节点或装置只要在验证时具有公钥PK即可，在初始设定的时间点未必需要网络500的各节点具有公钥PK。
图6表示本实施方式的这些密钥生成方法的流程。这里，作为一例，考虑(k-1)次多项式f(x)，并将f(xi)的值(i是表示第i个节点的1到N的整数，xi是任意的整数)作为针对各节点的私钥份额SKi。
首先，第i个节点决定以aim(m是从0到k-1的整数)为系数的(k-1)次多项式fi(x)(S601)。各节点可以根据建立规则，选择或生成aim并存储，由此计算fi(x)。
[式1]
Figure BDA0003289568810000111
接着，第i个节点使用循环群G1的生成元g1，向其他节点发送0至k-1的各m中的aim·g1的值或包含该值的消息(S202)。另外，第i个节点向第j个节点(j是1到N的整数)发送fi(xj)的值或包含该值的消息。这里，fi(xj)的发送可以在m和aim·g1之前发送，也可以与其同时发送。
生成元g1设为被存储在各节点中并且是已知的，或者被从任意一个节点提供给参与共识形成的N个节点使得N个节点分别能够访问而使用。同样地，对于第i个节点提供私钥份额f(xi)的整数xi的值，设为N个节点分别能够访问并使用。例如，这些值可以存储在各节点的存储部中，或者存储在从各节点可以访问的存储装置或存储介质中。
然后，在第j个节点中，对1到N的i加上fi(xj)，算出f(xj)、即私钥份额SKj(S204)。多项式f(x)定义如下。
[式2]
Figure BDA0003289568810000121
虽然对任何一个节点而言都不知道，但通过如下式那样考虑f(xj)，各节点不知道f(x)自身就能够在各节点中算出f(xj)的值。
[式3]
Figure BDA0003289568810000122
另外，由于各节点可以在其自身节点中算出m和aim·g1，并且已经接收到其他节点的m和aim·g1，因此可以根据下式算出SKj·g1来作为公钥份额PKj(S206)。
[式4]
Figure BDA0003289568810000123
因为m和aim·g1以及xi对于所有的i都是已知的，所以对于全部的节点而言，不知道f(x)也能够通过该公式算出公钥份额PKi。
这样得到的公钥份额和私钥份额的配对通过定义满足下式的双线性映射而作为加密方式成立，所述双线性映射是将提供共识形成对象的区块的哈希值h的哈希函数作为从任意的数据向以g2为生成元的循环群G2的映射，将h乘以SKj而得的SKj·h作为签名sj的、从G1×G2向以gT为生成元的循环群GT的映射e。此处，a和b是任意整数。
[式5]
Figure BDA0003289568810000131
即，在第i个节点中，在从第j个节点接收到共识形成对象的区块的哈希值h和签名sj时，根据上述算法使用已知的公钥份额PKj得到如下的式6。
[式6]
e(PKj，h)＝e(SKj·g1，h)＝e(g1，SKj·h)＝e(g1，sj)
因此，可以使用已知的生成元g1来验证从第j个节点接收到的签名sj。可以通过预先在建立规则中定义哈希函数，从而在各节点中根据共识形成对象的区块算出哈希值。
生成元g1、g2的位数优选为素数，作为一例，由各生成元所生成的循环组G1、G2的元数优选为32字节、即256比特左右以上。这里，加法地记述循环组G1、G2中的运算，例如，将生成元g1重复相加a次的运算记为a·g1，称为“将a与生成元g1相乘”。另外，像ax那样整数的集合的元彼此的乘法也在本说明书中作为标记使用，但为慎重起见，附言这与循环加法群中的乘法不同。
在上述说明中，是以将(k-1)次多项式函数f(x)的值定为私钥份额，将该私钥份额乘以循环群的生成元而得的值作为公钥份额的签名方式为前提，但只要能够使用N个一组的私钥份额中的规定数量k个的私钥份额的签名来生成私钥的签名，则也可以采用不同的签名方式。另外，此时优选可以在各个节点中分散地生成各个私钥份额，而不是将由网络500的任一节点或其外部的节点所生成的一组私钥份额提供给各节点。
此外，在上述说明中，以第j个节点中的公钥份额PKj以及私钥份额SKj为例进行了说明，但是附带说明，在记述以第i个节点为中心进行的处理的情况下，理所当然地下标被适当变更。
图7示出了本发明的一实施方式的与区块的选择有关的确定方法的流程。从完成建立的状态开始，第1节点510生成区块，并向参与共识形成的N个节点发送包含该区块的第1消息(S701)。发送节点自身也可以接收该区块。这里，可以在节点之间直接或间接地收发消息，可以向构成网络100的其他节点发送与共识形成有关的数据并且从其他节点接收数据。
接收到第1消息的各节点根据各自具有的程序中规定的共识形成的规则，评价该区块的有效性(S702)。有效性评价的细节可以包括发送者是否是合法的发送节点、区块的数据格式是否满足与用途相应的规定格式或其他规定条件、是否产生分支等各种规则，并且可以因节点的不同而存在不同的规则。另外，在进行有效性的评价的基础上，也可以需要与其他节点的消息的收发。
在被评价为有效的情况下，则该节点向各节点发送具有签名si的第2消息(S703-1)，该签名si是针对基于该节点能够访问的私钥份额f(xi)的共识形成对象的区块的哈希值h的签名。签名可以通过将提供给该节点的私钥份额乘以哈希值来进行。发送目的地也可以包含自身节点。在被评价为无效的情况下，拒绝该区块(S703-2)。
当在第j个节点聚集了k个签名之后，该节点合成这些签名，并生成对应于公钥PK的签名(S704)。具体而言，各节点定期或间断地判定k/N的条件是否得到满足，在得到满足的情况下，能够根据接收到的k个或k个以上的私钥份额的签名，算出f(0)·h作为与公钥PK对应的私钥SK的签名SK·h。这里，如果k个以上的点(xi，f(xi))已知，则可以唯一地确定(k-1)次多项式f(x)，使用将f(0)的值认为是未知的私钥SK的值的情况。如果根据k个签名已知k个点(xi，f(xi)·h)，则得以确定函数f(x)·h。f(0)·h的计算例如可以使用拉格朗日插值来进行。
此外，例如能够通过拉格朗日插值，根据k个以上的点(xj，PKj)＝(xj，f(xj)·g1)算出公钥PK，这可以在建立阶段进行并根据需要分发，也可以在验证时或验证之前由进行签名的验证的网络500的内部或外部的节点或装置基于k个公钥份额PKj生成。
然后，如果需要，则将所生成的单个签名SK·h广播或发送至其它节点(7305)。由于已经进行了k个以上的节点的有效性的评价，所以可以在成功合成的时间点将区块追加到该节点所具有的区块链中，但作为一例，成功合成后的节点可以将合成后的签名发送到其它节点，然后各节点可以根据接收到规定数量以上的合成后的签名这一情况，追加区块。
最后，共识形成对象的区块被附加签名SK·h而追加到各节点的区块链中(S706)。由此，该区块在网络100中的选择确定。
在上述说明中，考虑了对各节点提供一个私钥份额的情况，但也可以考虑对一个节点提供的份额数设为多个的情况。另外，在上面的说明中，尽管没有提及作为有效性评价对象的区块的细节，但是该区块可以包括一个或多个交易，或者可以包括任意的一个或多个数据。而且，关于具有多个节点的计算机网络对于未必形成链的一个或多个数据的有效性的评价，也可以应用本发明的精神。
锚定签名的细节
可以通过与第1子网110中的区块的选择有关的共识形成中使用的共识算法相同或与其相应的共识算法来生成锚定签名404。或者可以通过与在第1子网110中区块的选择所采用的共识算法不同的共识算法来生成锚定签名404。
在任何情况下，作为示例，锚定签名404可以是针对锚定交易400或其部分的哈希值的1个或多个私钥签名的1个或多个签名。在接收到锚定交易400的第2子网120中，在接收到锚定交易400时或者在包含锚定交易400的区块的生成时，验证锚定签名404的有效性。
如果是这种方式，尽管为了区块的选择已经进行了一次共识形成，对于区块中包含的、转移目的地标识符与能够在第1子网110中处理的转移源标识符不一致的所有交易，生成与它们对应的锚定交易400，并必须针对各自进行用于签名为第1子网110的共识形成。子网的数量越多，则转移目的地标识符与能够在第1子网110中处理的转移源标识符不一致的交易的数量也越多，并且共识形成处理会增加。
因此，在其他方式中，使用默克尔树。为了生成锚定签名404，首先计算基于在第1子网110中所追加的区块中包含的多个交易或该交易中的转移目的地标识符与能够在第1子网110中处理的转移源标识符不一致的交易的默克尔树的默克尔根。然后，将针对该默克尔根的私钥的签名作为锚定签名404。
锚定交易400对应于目的地标识符与能够在第1子网110中处理的转移源标识符不一致的通常交易200，除了附加锚定签名404之外，还附加与用于验证锚定签名404的有效性所需的1个或多个节点有关的默克尔树数据M。在此，在本说明书中，“默克尔树数据”是构成默克尔树的1个或多个节点的数据，具体而言，是1个或多个哈希值。锚定交易400是与通常交易200一致或包含通常交易200的数据，生成锚定交易400或其部分的哈希值，使用该哈希值和与锚定交易400一起接收的默克尔树数据M来计算默克尔根，使用第1子网110的公钥来进行验证锚定签名404是否是针对该默克尔根的签名。作为一例，加密方式可以使用ECDSA。在ECDSA的情况下，能够根据签名来计算公钥。
图9表示默克尔树的一例。假设在第1子网110中追加了包含4个交易的区块。然后，假设与第2交易tx2对应的锚定交易400被发送到第2子网120。在这种情况下，由于可以获得第2交易tx2的哈希值来作为锚定交易400或其部分的哈希值，因此如果将节点1的哈希值和节点6的哈希值作为默克尔树数据M添加到锚定交易400，则可以在第2子网120中计算出节点7的默克尔根。
如果在第1子网110中针对追加的区块的签名是针对该区块的区块头的签名，并且该签名包含该区块的默克尔树的默克尔根，则可以将针对该区块的签名直接用作锚定签名404。在这种情况下，除了默克尔树数据M之外，还可以将该区块头或从该区块头中去除了默克尔根的数据B附加到锚定交易400，在第2子网120中生成区块头，使用第1子网110的公钥来进行验证锚定签名404是否是针对该区块头的签名。
此外，作为其他方式，可以考虑将在第1子网110中所追加的所有区块作为锚定交易400发送到第2子网120。在这种情况下，在该区块中包括转移目的地标识符与能够在第2子网120中处理的转移源标识符不一致的交易，因此将发送不必要的数据，但是可以省略对第1子网110中的锚定交易400的追加的签名，可以将在关于区块的选择的共识形成中所附加的签名直接视为锚定签名404。
在该方式中，在接收到该区块(相当于“第1区块”)的第2子网120中，生成包含该区块中包含的、转移目的地标识符与能够在第2子网120中处理的转移源标识符一致的1个或多个交易或包含与它们对应的交易的区块(相当于“第2区块”)，作为共识形成的对象。
符号说明
100 分布式网络
110 第1子网
111 第1子网的节点
111A 通信部
111B 处理部
111C 存储部
120 第2子网
130 第3子网
140 用户终端
200 通常交易
201 转移源标识符
202 转移目的地标识符
203 资产
204 签名
400 锚定交易
401 转移源标识符
402 转移目的地标识符
403 资产
404 锚定签名
500 网络
510 第1节点
511 通信部
512 处理部
513 存储部
520 第2节点
530 第3节点
540 第4节点
550 第5节点
B 区块头或从区块头中去除了默克尔树根的数据
M 默克尔树数据
1 至7默克尔树的节点。

Claims (10)

1.一种在具有多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法，
所述方法的特征在于，构成所述多个子网中的第1子网的节点进行如下步骤：
接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源标识符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地标识符的资产转移；
生成包含所述第1交易的区块；
在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源标识符的资产状态；以及
在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易所表示的所述转移目的地标识符的所述资产转移。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
所述第1交易被附加了所述转移源标识符的私钥的签名。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，
被转移的所述资产的金额是正的值。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
所述第2交易被附加了表示在所述第1子网中进行了共识形成的签名。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，
所述第2交易的签名是单个签名。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，
所述第2交易的签名是针对区块头的签名，该区块头包含基于包含所述区块内的所述第1交易的多个交易的默克尔树的默克尔根。
7.一种用于使构成多个子网中的第1子网的节点执行在具有所述多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法的程序，
所述方法的特征在于，所述节点进行如下步骤：
接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源标识符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地标识符的资产转移；
生成包含所述第1交易的区块；
在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源标识符的资产状态；以及
在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易所表示的所述转移目的地标识符的所述资产转移。
8.一种节点，其构成用于在具有多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的、所述多个子网中的第1子网，
该节点的特征在于，
接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源标识符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地标识符的资产转移，
生成包含所述第1交易的区块；
在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源标识符的资产状态；
在所述第1子网中关于所述区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易所表示的所述转移目的地标识符的所述资产转移。
9.一种在具有多个子网的分布式网络中存储表示资产转移的交易的方法，
所述方法的特征在于，构成所述多个子网中的第1子网的节点进行如下步骤：
接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源标识符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地标识符的资产转移；
生成包含所述第1交易的第1区块；
在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源标识符的资产状态；以及
在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易所表示的所述转移目的地标识符的所述资产转移，
构成所述第2子网的节点进行如下步骤：
接收所述第2交易；
生成包含所述第2交易的第2区块；以及
在所述第2子网中关于所述第2区块的选择的共识形成之后，更新所述第2交易的转移目的地标识符的资产状态。
10.一种分布式网络，其具有用于存储表示资产转移的交易的多个子网，
该分布式网络的特征在于，具备：
所述多个子网中的第1子网以及第2子网，
构成所述第1子网的节点进行如下步骤：
接收第1交易，该第1交易表示从在所述第1子网中能够处理的转移源标识符向在所述第1子网中不能处理的转移目的地标识符的资产转移，
生成包含所述第1交易的第1区块，
在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，更新所述转移源标识符的资产状态，
在所述第1子网中关于所述第1区块的选择的共识形成之后，将第2交易发送到能够处理与所述第1交易的所述转移目的地标识符一致的转移源标识符的第2子网，该第2交易用于反映向由所述第1交易所表示的所述转移目的地标识符的所述资产转移，
构成所述第2子网的节点进行如下步骤：
接收所述第2交易，
生成包含所述第2交易的第2区块，
在所述第2子网中关于所述第2区块的选择的共识形成之后，更新所述第2交易的转移目的地标识符的资产状态。
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