[发明专利]基于机器学习和区块链技术的预测以太坊上交易的燃料限制的方法

说明书

本发明公开了一种基于机器学习和区块链技术的预测以太坊上交易的燃料限制的方法，步骤如下：首先是获取在以太坊上已发布所有智能合约的URL；其次根据URL获得已验证过的智能合约代码及其相对应的交易的信息；然后对获取到的信息进行处理，建立与函数相关的燃料限制特征集；再其次采用机器学习方法预测以太坊交易燃料限制；最后用户只需要输入智能合约代码就可以得到每个函数预测燃料限制。该发明预测结果更加精确合理，大大减少偏大或者偏小的情况出现；用户操作更加方便，只需要用户提供智能合约就可以给出调用合约函数交易的燃料限制。

技术领域

本发明涉及网络空间安全技术领域，具体涉及一种基于机器学习和区块链技术的预测以太坊上交易的燃料限制的方法。

背景技术

近几年来，区块链技术吸引工业界、学术界和金融界广泛关注和研究。作为区块链比较成功的项目-比特币、以太坊等给吸引了很多开发人员、金融人员的关注。比特币最为核心的创新就是在不需要信任第三方的情况下可以远距离进行转移价值。在比特币出现之前，人们可以面对面地转移实体纸币，但是并没有做到不需要信任中心第三方机构(比如邮局、银行等)远距离的转移价值。但是比特币的缺点在于并没有支持图灵完备的脚本语言。换句话说比特币只做到在分布式环境的条件下存储，但是并没有做到在分布式条件下既能存储也能计算。针对这个问题，Vitalik等人推出以太坊。与比特币相比，以太坊最大的不同点在于以太坊是可以支持图灵完备的脚本语言，允许开发者在上面开发任意应用，实现智能合约。

智能合约是1990年代由尼克萨博提出的概念，几乎与互联网同龄。智能合约是指一份能自动执行本需要手动才能完成任务的协议。智能合约就是任何能自行执行部分功能的协议，比如一份能自动计算合同当事人待付金额，并安排支付这笔金额的合约。智能合约可以有效的减少在协议执行过程中的人工干预。但是由于缺少可执行环境，智能合约并没有被应用到实际的生产过程中。比特币让研究人员重新意识到区块链可以为智能合约提供可信的执行环境。以太坊更是将这种想法付诸实现。在以太坊里，智能合约是一个系统的参与者，它既可对接收到的信息进行回应，也可接收和储存价值，更可向外发送信息和价值。

以太坊在区块链上实现一个运行环境，被称为以太坊虚拟机。每个参与到以太坊网络的节点都会运行以太坊虚拟机作为区块验证协议的一部分。这些节点会验证区块中覆盖的每个交易并在以太坊虚拟机中运行交易所触发的代码(智能合约里面的代码)。每个网络上的全节点都会进行相同的计算并存储相同的值。而在执行这些代码和计算的过程中，每一个命令比如加法、hash等等都会有一个特定的消耗，在以太坊上用燃料来进行计数，例如在以太坊上进行加法的操作就需要消耗3个燃料。

由于在代码执行过程需要消耗一定的燃料，而且燃料的消耗还跟智能合约所在的状态有关系。因此在进行每一笔交易之前都用户预先支付一定数量的燃料。简单来说这个预先支付的金额在以太坊里被称为燃料限制。在网络上的节点进行认证和计算过程中，如果用户的交易用于计算需要使用的燃料数量小于或等于所设置的燃料限制，那么这个交易就会被处理。相反，如果燃料的总消耗超过燃料限制，用户所提供的燃料都会被使用完，甚至在这过程中所有的操作都会被复原。因此对于燃料限制值大小的设置就显得非常重要。虽然用户在交易之前可以利用以太坊提供的接口或者在私链上创建一个一模一样的合约来预测这个交易可能所用到的燃料，但是这种预测由于没有考虑到区块深度这些复杂的情况，会出现得到的燃料限制不够准确的情况，甚至在某些情况下还不能预测出这个燃料限制。在实际的交易过程中，如果预测的燃料限制的结果比实际所用到的燃料偏大，交易可以顺序执行。观察后发现，这种偏大的情况是相对与实际所消耗的燃料要大10倍以上，这也就意味着用户需要预先支付10倍以上的燃料才能保证这个交易的顺利的执行。这种情况使得用户并不能完全的利用自己的燃料。如果恰巧用户在这种情况下迫切需要再执行一笔交易，而用户的当前的账户余额不够，那么用户只能等上一笔交易结束返回剩余的燃料给用户才能继续执行这笔交易。显而易见这种情况用户并不希望出现。在分析以太坊上的智能合约的交易发现还存在着燃料限制偏小的情况，这种情况下用户既浪费燃料，甚至所用的操作状态还会返回原始状态。因此，保证燃料限制的精确就显得非常重要。