[发明专利]一种高效的区块链共识与交换系统

说明书

本发明公开了一种高效的区块链共识与交换系统，针对目前已有的区块链系统存在共识计算效率低、单位时间交易容量受限以及不同区块链系统之间兼容与互通问题，本系统将区块链系统中的节点划分为共识服务节点、跨链交换节点和应用节点三类不同节点，具有高效计算能力的共识服务节点通过高速网络连接在一起，形成服务于某一业务领域的区块链P2P网络，专为该区块链网络中的应用节点提供共识计算服务；跨链交换节点同时连入不同区块链网络，交换节点之间基于P2P协议形成区块链交换网络，为不同区块链网络的应用节点提供跨链访问服务；应用节点可从所属区块链网络共识服务节点同步数据、访问跨链交换节点，以及发送链内或跨链交易。通过本系统构建的区块链服务网络可大幅提升共识计算效率和增加单位时间可容纳交易量。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及高效率的区块链共识网络、跨链交换网络的组建。

背景技术

区块链技术发展至今，由于整个网络基于P2P协议实现数据的同步，并主要采用工作量证明(POW)机制实现共识记帐，由于节点之间数据传输的时延因素，通过工作量证明的难度值往往不能设得太低，同时为保证区块的及时同步，区块的大小又不能设得太大，这些因素就限制了区块链单位时间所能容纳的交易数量。如当前以太坊的平均每秒的交易量为20个，每次交易的时延在10～20秒，而比特币网络的平均交均交易量为每秒5个，每次交易时延在10～20分钟。区块链当前的这种低效交易使其无法适用于具有大规模交易量需求和低时延需求的诸多应用场景，如滴滴打车高峰时每秒交易量在数万笔，时延要求在数秒内。

发明内容

有鉴于此，本发明设计了一种高效的区块链共识与交换系统，通过本系统，可在确保区块链系统的开放性、安全性、数据不可篡改性等区块链特征的前提下，实现用户所发出的交易获得区块链网络的快速确认，并有效防止同一区块链网络中的单次同步区块数据过大的问题，大幅提升接入区块链网络应用节点的交易效率。为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

如图1所示，设计一种高效的区块链共识与交换系统，系统包括区块链共识服务节点、区块链跨链交换节点、区块链应用节点等三类不同功能的节点；共识服务节点之间通过高速互联网络形成服务于某一业务领域的区块链共识计算网络，为该区块链网络中的应用节点提供共识计算服务；各跨链交换节点分别连入不同区块链网络，同步不同区块链网络的数据，跨链交换节点之间形成区块链交换网络，为不同区块链网络中的应用节点提供跨链数据访问服务。

如图1所示，区块链网络按所服务或应用的领域、业务不同，划分为不同的专门区块链网络；不同区块链网络，根据服务容量、交易效率的需求不同，接纳具有相应计算能力并能高速连入该区块链主网络的计算节点作为共识服务节点，由共识服务节点之间通过计算能力竞争向该区块链网络应用节点提供共识计算服务。

如图1所示，跨链交换节点分别接入不同区块链网络，并同步不同区块链区块数据，并在该节点上形成不同区块链网络的状态数据库。

如图2所示，应用节点的交易过程为：

第一步，应用节点向区块链网络发送交易；

第二步，区块链网络中共识服务节点将该交易纳入交易池中；

第三步，共识节点之间基于算力竞争(如采用POW机制)获取区块记帐权；

第四步，竞争获胜的共识服务节点使用从其交易池中的交易生成新区块；

第五步，生成区块的共识服务节点向网络广播新区块；

第六步，其余共识服务节点验证新区块，无误后纳入本地区块链并更新状态库；

第七步，应用节点从共识服务节点同步新区块，纳入本地区块链并更新其状态库。

如图3图所示，应用节点的跨链数据访问过程为：

第一步，应用节点从所获区块链网络中获得1个或数个跨链交换节点的地址；