[发明专利]一种区块链分片赋能的知识图谱文件存储方法

说明书

本发明涉及一种区块链分片赋能的知识图谱文件存储方法，属于区块链应用技术领域。本方法将知识图谱文件存储到区块链中，解决了知识图谱构建文件的安全存储和追溯性问题。当知识图谱出现推理错误或文件安全问题时，可以根据需求从区块链获取相应过程文件，可以避免重复性的构建过程。本方法基于分片间通信确认机制，防止针对不同分片的双花攻击。通过随机验证函数、资产抵押以及改进的实用拜占庭容错机制，防止了节点的恶意行为，保证了分片中的交易安全。本方法采用优化分片方案来提升区块链系统的吞吐量，在多重约束条件下，基于动态规划算法给出最优的交易选择方案来最大化本分片的收益，实现高效合理的交易分片。

技术领域

本发明涉及一种区块链分片赋能的知识图谱文件存储方法，属于区块链应用技术领域。

背景技术

随着人工智能的蓬勃发展，知识图谱受到了广泛的关注。在知识图构建过程中，过程文件容易被恶意篡改和伪造，导致推理结果出现偏差。区块链具有透明性、防篡改、可追溯等特征，在构建知识图谱的过程中具有广阔前景。当出现推理错误或文件安全问题时，可以按照需求从区块链中获取相应的过程文件，避免知识图谱重建等重复性工作。

可扩展性，是阻碍区块链系统进一步广泛应用的关键因素，其核心是为了解决交易的吞吐量和交易的速度两个方面。为了改善区块链系统的可扩展性，目前从技术实现的角度基本分为三种：状态通道、有向无环图和分片。

侧链的基本思想是交易者之间通过状态通道进行通信，所有的交易发生在主链之外，仅将最终的状态广播到主链进行验证。比特币的闪电网络即以太坊的雷电网络是该技术的代表。该方法适用于高频的小额交易情形，不适用于参与者频繁变更的情况，其缺陷是需要参与者长期持续在线。

DAG(有向无环图)是一种具有顶点和有向边的图结构。将DAG作为区块链的底层数据结构时，没有区块的概念，其组成是一笔笔交易，新构建的每一笔交易需要链接到之前的多笔交易。用户发起一笔交易时首先需要找到网络里的两笔交易验证它们的合法性，然后将自己的交易与已验证的两笔交易绑定后广播到网络，之后该用户发起的交易会以相同的方式被验证。验证一笔交易的其他交易越多，则该交易的确定性越高，当达到一个临界值时则认为该交易被确定。从理论而言，交易量越大，该技术的验证速度越快，从而可以实现高并发。DAG的缺陷是交易时长不可控，容易出现后面的交易迟迟无法被验证的情况。

区块链分片是一种链上的可扩展性解决方案，按照技术可以划分为网络分片、交易分片和状态分片。网络分片是其他分片方案的基础，其核心思想是将整个区块链网络划分成多个分片，所有分片并行处理网络中的交易。交易分片主要涉及的问题是哪些交易应该按照特定的属性被分配到哪些碎片中被处理。状态分片的核心思想是不同分片存储区块链账本的不同部分，每个节点只负责存储和管理自己所在分片的数据，并不存储完整的区块链状态。

基于交易分片的优化至少存在两个关键性挑战。一是在分片中不合理的交易分配可能会导致巨大的通信开销，甚至会降低整个区块链系统性能。具体而言，频繁的跨分片通信会占用大量带宽，增加交易确认时间，最终降低区块链系统的吞吐量。二是分片中的交易安全威胁，例如双花攻击、分布式拒绝服务攻击等，因此需要确保每个分片中的大多数节点是诚实的。在账户/余额模型中，交易通常根据发送方地址被分片给某分片，使用此方法可以在不经过跨分片通信的情况下很容易地检测出双花交易，但是无法防御分布式拒绝服务攻击。当攻击者使用同一地址发起大量交易时，这些交易会被分配到同一分片，导致该分片资源迅速耗尽。

发明内容

本发明的目的是为了解决知识图谱安全高效存储的技术问题，提出一种安全、高效的区块链分片赋能的知识图谱文件存储方法。

为了达到上述目的，本发明采取如下技术方案。

一种区块链分片赋能的知识图谱文件存储方法。

首先，说明相关概念：

定义1：知识图谱过程文件