[发明专利]一种基于区块链的存储结构的设计与实现方法

说明书

本发明公开了一种基于区块链的存储结构的设计与实现方法，所述方法包括以下步骤：部署智能合约；根据资产链和合约部署地址信息，创建投票合约的存储状态基础结构；在投票合约的存储状态基础结构的基础上，为该合约状态创建a,b,c,…,n个参与投票的用户对应的数据提供者结构；每一个参与投票的用户对应的数据提供者，根据投票行为产生对应的结构；状态存储采用关键字和数值对应的格式，投票关键字通过路径搜索唯一确定，投票值为当前状态数值。本发明有效克服当前区块链系统存在交易打包速度慢、可扩展性差、网络处理能力严重不足等缺点。

技术领域

本发明涉及区块链存储结构领域，尤其涉及一种基于区块链的存储结构的设计与实现方法。

背景技术

目前在相关技术中，区块链的存储模型主要分为两类：一种是比特币存储模型，UTXO(Unspent Transaction Output)^[1]未消费的交易输出，是比特币现金系统的存储模型，也是比特币交易不可分割的基本单位，主要负责跟踪加密货币的数据库状态，并对其所有的历史记录进行存储。与传统的基于账户概念的数据库相比较，UTXO没有账户和余额的概念，只有每一笔写入区块链的事务操作。当用户使用比特币钱包时，看到的账户余额实质是根据交易地址进行实时计算得到的可用余额。

UTXO存储模型主要遵循三大原则：第一，所有的交易都开始于Coinbase，Coinbase是矿工通过挖矿获得的交易奖励；第二，除Coinbase交易外，所有的交易输入都必须来自于前面一个或者多个交易的UTXO输出。Input输入是指交易消耗UTXO，Output输出指由交易创建UTXO；第三，每一笔的交易支出总额等于交易收入总额。

比特币的交易过程一般分为两种，第一种是选择一个较大的个体进行找零；第二种是寻找若干个体进行组合支付，算出准确的找零方案。通过这样的交易过程，一定数量的数字货币可以在不同的所有者之间进行价值转移，并在交易的过程中消耗和创建UTXO。假设用户A有1比特币的UTXO，并打算给B转账0.5，为了加快交易的执行，A需要格外支付给矿工0.01的手续费。于是，会消耗1比特币的UTXO，分别给B用户0.5、给A用户找零0.49，给矿工手续费0.0。

UTXO模型在比特币系统的运行过程中有较好的表现。首先，结构简单，每一个UTXO都是不可再分的最小单元，不需要维护复杂的状态过程，适用于具有单一转账功能的比特币系统；其次，安全性高，每一个用户能够创建多个交易地址，每一个地址可以生成对应的私钥和公钥，通过公钥可以给对方进行转账，拥有私钥就具有该地址的管理权限；最后，支持并行交易，由于所有的UTXO都是无状态的，一个交易发送者可以发送任意多笔交易，而不需要考虑交易的顺序性。

另一类存储模型是以太坊存储模型。World State世界状态，是以太坊黄皮书中提到的一种状态概念。与比特币的UTXO抽象状态不同，以太坊是一个基于交易的状态机，起始于一个创世区块(Genesis)状态，然后随着交易的执行状态逐步改变一直到最终状态，这个最终状态是以太坊世界的权威“版本”^[2]。以太坊的设计初衷是，为区块链提供一种图灵完备的内置语言，通过创建合约的方式来编码需求逻辑，实现一种状态可以自动转换的期望协议。

基于账户模型的以太坊数据存储，包括外部账户和合约账户两大部分，两者的区别主要在于，前者是用户创建的具有密钥对的账户地址，后者是用于执行合约代码的账户地址，包含了可执行的代码段，通过作为交易的接收方进行触发。以太坊的数据类型分为永久数据和暂存数据，通过挖矿确认的交易会永久的写入区块链，而对于账户余额这样的可变数据则通过LevelDB进行链下持久化存储。