[发明专利]一种用于基于区块链的时间混合队列分片系统的通讯方法

说明书

本发明公开了一种用于基于区块链的时间混合队列分片系统的通讯方法，包括：广播连接检测请求；接收连接检测请求并校验签名信息；回复连接检测响应；记录时间戳信息并对回复连接检测响应的有效性进行验证；记录通讯时间。还提供了对应的通讯系统、电子设备以及计算机可读存储介质，强领导节点负责搜集交易并提议新的区块，弱领导节点负责接收强领导节点的消息并且转发到分片中，在保证数据一致性的同时，充分利用的强领导节点和弱领导节点的带宽与CPU计算性能，提升了通讯系统的通讯效率和效果，通过两层级领导节点结构，由强领导节点根据通讯时间队列对节点进行分片，实现分片内部局部最优的时间通讯效率，提升节点之间传递消息的速度。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种用于基于区块链的时间混合队列分片系统的通讯方法和系统。

背景技术

随着区块链技术的发展，区块链技术在金融、溯源、供应链、存证、电子政务等诸多场景有一批应用落地，相关技术如分布式存储、智能合约、加密算法等关键技术不断取得新进展。然而，区块链技术的性能和可扩展性仍然是限制区块链技术大规模应用的关键，例如，比特币区块链系统目前每秒只能处理约7笔交易，显然现有比特币区块链系统的吞吐量无法承载全球市场的交易量，主流的支付平台Visa的每秒交易量能实现2000笔/秒，峰值达到56000笔/秒的交易处理速度。如何提升进一步提升区块链系统的性能和可扩展性成为亟需解决的技术问题。

分片技术最早是在传统的数据库领域里面提出的，主要用于大型商业数据库的优化。其概念就是将大型数据库中的数据划分成很多数据分片（shard），再将这些数据分片分别存放在不同的服务器中，以减小每个服务器的数据访问压力，从而提高整个数据库系统的性能。简单来说，分而治之是分片技术的核心思想。把分片技术运用到区块链网络中的思想是将拥有许多节点的区块链网络划分成若干个子网络，每个子网络中包含一部分节点，也就是一个“分片”（shard）。同时网络中的交易也会被划分到不同的“分片”中去处理，这样每个节点只需要处理一小部分传入的交易，不同的节点可以并行处理交易，即可增加交易处理和验证的并发度，从而提升整个网络的吞吐量。分片技术根据不同的分片机制可以划分为三种：网络分片（network sharding），交易分片（transaction sharding），状态分片（state sharding）。分片技术虽然是目前区块链用来解决效率问题与可扩展性问题的主流技术之一，然而其应用存在如下技术问题：传统的分片技术往往单一的采用网络分片，交易分片，状态分片等分片模式，不同分片之间往往存在数据通讯困难，通讯过程中数据一致性交叉检测困难等问题，而且随着节点和分片数量的增多，系统的通讯性能下降，分片的可扩展性严重依赖于上层主节点的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于基于区块链的时间混合队列分片系统的通讯方法和系统，分片系统通过两层级领导节点结构，由强领导节点根据通讯时间队列对节点进行分片，实现分片内部局部最优的时间通讯效率，提升节点之间传递消息的速度。强领导节点负责搜集交易并提议新的区块，弱领导节点负责接收强领导节点的消息并且转发到分片中，在保证数据一致性的同时，充分利用的强领导节点和弱领导节点的带宽与CPU计算性能，提升了系统的可扩展性。

本发明一方面提供了一种用于基于区块链的时间混合队列分片系统的通讯方法，包括：

步骤1，广播连接检测请求，包括：每个节点N_i向所述时间混合队列分片系统中其他所有节点广播连接检测请求Detect_i，并在数据库中记录节点N_i发送消息时自身的Unix时间戳t_(i,j)；其中所述连接检测请求Detect_i表示为：

Detect_i={Detect_i,Sig_i(v_i,h_i,rand_i)}；