[发明专利]一种私有链节点的集群交易处理方法

说明书

本发明提供了一种私有链节点的集群交易处理方法，包括如下步骤：(1)负载均衡，区块链集群节点接收上层应用层发来的交易，将其负载到不同的交易处理机上；(2)交易校验和交易执行，每个交易处理机接收负载均衡机发送来的交易对其校验，通过后进行交易执行；(3)生成全局状态树根和Merkle树根；(4)构建区块，将构建的区块广播到区块链网络中其他节点；(5)区块网络中的其他节点收到区块后，对区块进行校验；(6)共识区块决策。通过将区块链功能部署到一个集群中的不同节点，使交易执行以及区块构造和共识能在集群的不同节点并行执行，提高计算资源的利用率，加快区块链系统的性能，使区块链更适用于高频交易的业务场景。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及到高性能区块链模型的设计。

背景技术

近年来，区块链(BlockChain)获得来自各行各业的越来越多的关注，甚至各国战略层面的关注，被认为是“21世纪最创新的技术之一”。区块链是一个去中心化的、自治的、防止篡改、公开的、可追踪和可审计的分布式账本，是一个支持建立交易各方的信任机制、具有极大公信力的数字解决方案。区块链的这些特性使其对许多行业带来巨大的创新，甚至是颠覆性的革命，其中包括计算机(加密、通信、可信计算)、金融(数字货币和金融市场)、医疗、法律、税收、供应链、存证等领域，比较明显的应用如公共交易账本、数字版权保护、可信数字证据以及电子货币等。

区块链最早出现在比特币(Bitcoin)中。比特币是中本聪在2008年发明的一个P2P(Peer-to-Peer)电子现金系统，其目的是无需第三方来解决电子货币中双重花费(double-spending)的问题。由于比特币是一个自治系统，不为任何一个组织和个人所有，也很难做大货币监管，因此，大多数国家不承认比特币的货币特性。随着近年来社会数字化进程的推进，区块链技术脱离了比特币的限制，再加上智能合约(Smart Contract)、DAO/DAC(Decentralized Autonomous Organization/Corporation)等概念的引入，区块链具备了在各行各业广泛开展应用的前景。从金融、医疗、能源到保险、供应链、法律、存证、版权、社会救助等各个领域，人们都在积极探索区块链的应用场景、业务模式和实现方法，区块链在这些行业得到广泛应用将会在不久的将来实现。

从表面来看，区块链是一个由一个个的数据区块链接起来的数据链表，而本质上，区块链技术背后由很多技术来支持。因此其实质是将交易或数据加上时间戳，通过哈希函数进行散列，采用加密和数字签名技术保证数据安全和隐私，从而将数据打包成一个数据区块，并按时间顺序链接在一起后在P2P网络中传播，在各个区块链节点中进行冗余备份，通过共识算法达成全局一致并防止数据篡改。区块链的这种机制，在加上智能合约的引入，使其支持了各个行业的众多应用场景，形成了一个具有公信力的、安全自治的数据库系统。

但是，目前各种区块链系统的性能还是比较低，如使用时间最长的比特币系统每秒的交易数仅为7笔，一笔交易要等待6个区块的确认，而生成每个区块的平均时间为10分钟左右；而以太坊的区块确认时间在5-30s，每个块中的交易数量一般不超过1000笔；Hyperledger系统平均交易速度也仅仅有每秒几千笔，远远不能满足一些高频交易的业务场景，例如，Visa处理交易的峰值约为1.4万笔/秒。

根据CAP理论，分布式系统的数据一致性、可用性和分区容错性三个特性中只能同时满足两项，区块链作为一种典型的分布式模型也适用这个理论。对区块链共识算法的改进只是在CAP三者之间的平衡。而对于区块链这种去中心化的分布式模型，每个交易需要在所有节点进行校验和计算，因此，节点的计算能力成为制约区块链模型发展的瓶颈之一，如一个2.6GHz的i7核每秒只能做10000次数字签名校验，而校验只是交易开始执行的第一步。另外，当前的大多数区块链模型都是串行的流程，无法充分利用计算资源。

因此，现有技术存在一种需求，即针对区块链模型性能较低、不足以处理高频交易的问题，开发一种私有链节点的集群交易处理方法，使交易执行速度更高，使区块链系统吞吐率满足高频交易的场景。