[发明专利]一种多层分片架构的区块链共识方法及系统

权利要求书

1.一种多层分片架构的区块链共识方法，其特征在于：

包含两类区块，分别为大区块和小区块；

所述大区块是主干区块，按出现先后顺序、逐一地向前引用前一个大区块；

所述大区块包括：大区块头和大区块体；

所述小区块用来打包交易；不同节点可以同时打包不同的小区块以形成分片效应；

所述小区块包括：小区块头和小区块体；

所述大区块包含多个所述小区块，形成多层结构；

所述大区块和所述小区块基于PoW共识方法产生并构成区块链。

2.根据权利要求1所述的多层分片架构的区块链共识方法，其特征在于：所述共识方法包括以下阶段：

Leader竞争阶段：在该阶段中，节点通过PoW计算生成大区块头，在所述大区块头生成后将其在网络中扩散，并将自身身份变化为Leader；

小区块打包阶段：当节点收到来自其他节点产生的大区块头并验证其合法后，所述节点进入到小区块打包阶段；在该阶段中，当满足预设小区块打包条件后，节点将所收到但未打包的交易构造为交易树，并与所收到的所述大区块头一起进行PoW计算，计算成功后，将所生成的小区块在网络中进行扩散。

3.根据权利要求2所述的多层分片架构的区块链共识方法，其特征在于：所述预设小区块打包条件包括以下条件中的一项或几项的组合：

1)当所收到的交易的总交易金额达到一个阈值时；

2)当所收到的交易的总的手续费用达到一个阈值时；

3)当所收到的交易数量达到一个预设的数量时；

4)当将产生的小区块的数据包大小达到了一个阈值。

4.根据权利要求1所述的多层分片架构的区块链共识方法，其特征在于：所述共识方法还包括大区块生成并广播阶段：

Leader节点不断的从网络中接受到新的小区块，将其存进小区块池，然后逐一验证其PoW结果的真实性、并检查小区块中的交易条目；在接收小区块的过程中，当满足一定条件后，Leader节点从小区块缓存池中取出所有小区块，构造小区块树；大区块对小区块的保存也采用树结构；Leader对所产生的完整的大区块进行签名，签名完成后即完成大区块打包，然后将大区块在全网扩散。

5.根据权利要求4所述的多层分片架构的区块链共识方法，其特征在于：所述大区块打包是指，当Leader节点满足以下条件中的一项或多项时，Leader节点开始进行大区块打包：

1)已收到预定数量的小区块；

2)已收到的所有小区块中包含了预定数量的交易；

3)已收到的所有小区块中所包含的总交易金额达到预定数值；

4)已收到的所有小区块中所包含的交易的手续费总金额达到预定数值；

5)自节点成为Leader后的等待时间达到了预定时间；

6)预计将产生的大区块的数据包大小达到了预定数值；

其中，上述预定数值和时间可以是静态设置的，也可以是伴随区块链长度的增加而相应动态提高的；

当采用5)作为启动打包判定条件时，Leader所接收到的小区块数量可能超过大区块预设的最大容量N，此时由Leader对小区块进行选择，优选地，作为一种选择方案：Leader在所有小区块中选择可以使内含合法且非重叠的交易的总数量或总金额或总手续费达到最大的N个小区块进行打包。

6.根据权利要求1所述的多层分片架构的区块链共识方法，其特征在于：在大区块头选择引用前一大区块时发现在相同高度且具有相同前序内容的不同大区块时，根据以下原则中的一项或多项组合来选择一个大区块进行引用：

1)选择内含生效交易数量最大的大区块进行引用；

2)选择内含生效交易总金额最大的大区块进行引用；

3)选择内含生效交易总手续费最多的大区块进行引用。