[发明专利]一种基于无冲突事务合并的联盟区块链系统

说明书

本发明提供一种基于无冲突事务合并的联盟区块链系统，涉及区块链技术领域。该系统是由多个全节点和多个Epoch服务器组成的区块链网络；Epoch服务器只负责为全节点提供Epoch号服务，Epoch服务器之间通过共识来增加Epoch号，系统其他功能都由全节点完成；每个全节点都存储完整的区块链副本；该系统具体包括持久层、逻辑层、网络层和应用层；持久层用于状态数据存储、无冲突事务数据存储以及区块数据存储的持久层；逻辑层包括交易分割方法、事务确定性排序方法、无冲突事务处理方法以及系统运行所必须的功能模块；网络层包括P2P网络配置、全节点间的数据传输以及心跳机制；应用层包括一个客户端程序，并支持开发各种应用程序。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于无冲突事务合并的联盟区块链系统。

背景技术

区块链本质上是一个去中心化的分布式数据库系统。随着区块链的不断发展，出现了以太坊、HyperLdeger Fabric等许多区块链系统，区块链技术也从加密货币领域拓展到了金融、物流、版权等许多领域。

以太坊系统通过基于工作量证明机制的POW共识算法，选择出块节点，出块节点将交易排序打包成区块后将区块广播到其他的记账节点，每个节点验证区块正确性后顺序执行交易并将区块加入到本地区块链上。由于POW算法的限制和以太坊网络中每个节点都顺序执行一遍区块内的交易，这导致以太坊系统性能很低。HyperLedger Fabric创新性地引入了一种新架构：客户端发送交易给背书节点并发执行，背书节点将执行结果返回给客户端；客户端将包含执行结果的交易发给排序节点；排序节点对包含执行结果的一批交易排序并打包成新区块，将新区块广播到到所有记账节点；各记账节点验证区块正确性后，验证区块内的交易是否冲突，若不冲突，使用执行结果更新数据库，若冲突，则将这笔交易标记为无效，最后将区块加入到本地区块链上。由于Fabric系统更换了共识算法，并且在背书阶段交易可以并发执行，Fabric系统的性能远高于以太坊系统，但是目前区块链系统的性能仍然很低。

并发执行模型是提升区块链性能的一个重要研究方向。目前有许多区块链系统都结合了并发执行模型。如HyperLedger Fabric区块链、SlimChain区块链等。但是并发执行模型也带来了冲突事务被废弃的问题，从而限制了系统的性能。如Fabric系统中冲突事务被标记为无效。事务冲突本质上是由于事务的顺序问题，上一笔事务的执行结果，会影响下一笔事务的执行。像这种对顺序敏感的事务必须按照顺序更新数据库，如果基于上一个区块的状态并发执行事务，在更新数据库时，必然会导致只能成功提交冲突事务中排在最前面的那笔事务，其余的事务都被废弃。

一些事务对于顺序并不敏感，是可以通过合并规则来保证这些事务都能够成功提交的，这种事务为无冲突事务。尽管很少一个应用程序内的事务全部都是无冲突的。但是许多应用程序内都存在一些无冲突事务，对于这些无冲突事务，使用基于冲突事务合并的区块链来实现，性能可以提升几倍甚至几十倍、几百倍。若不是无冲突事务，通过使用原来的废弃冲突事务的方法，仍然能够保持与基于现有区块链系统实现时的同样性能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种基于无冲突事务合并的联盟区块链系统，解决区块链网络中存在的冲突事务。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于无冲突事务合并的联盟区块链系统，为包括多个全节点和多个Epoch服务器的区块链网络；Epoch服务器只负责为全节点提供Epoch号服务，Epoch服务器之间通过共识来增加Epoch号，系统其他功能都由全节点完成；每个全节点都存储完整的区块链副本；一个联盟的组织内有一个或多个全节点，同时为了安全性，每个组织提供一台机器去作为Epoch服务器参与Epoch共识。

优选地，所述一种基于无冲突事务合并的联盟区块链系统包括持久层、逻辑层、网络层和应用层；