[发明专利]一种超级节点交易验签并行加速方法

说明书

本发明提供了一种超级节点交易验签加速方法，将交易验签和出块过程分离在不同的节点完成，验签过程采用多节点并行验证的过程进行加速，消除单节点验签瓶颈；其中分离验签和出块的方式为由共识节点、验签节点、负载均衡节点构成的集群式节点；签名并行验证采用多验证节点加负载均衡节点的方式，由负载均衡节点将交易发送至不同的验签节点，并发验证不同的交易，加速验证过程；“负载均衡”节点采用可插拔式的负载均衡算法设计模式，兼容多种负载均衡算法，通过配置的方式动态选择相应负载均衡算法；共识节点进行新块验证共识过程中，对块中交易优先检查本地交易池中是否存在交易，如果存在则直接跳过，不进行二次验证，提高了验签速度。

技术领域

本发明涉及分布式账本技术领域，特别是涉及一种应用于分布式账本超级节点的交易验签加速方案。

背景技术

分布式账本(Distributed ledger)是一种在网络成员之间共享、复制和同步的数据库。分布式账本记录网络参与者之间的交易，比如资产或数据的交换。这种共享账本消除了调解不同账本的时间和开支。分布式分类帐(也称为共享分类帐，或称为分布式分类技术)是一个复制的共识，共享和同步数字数据在地理上分布在多个网站，国家,或机构，没有中心管理员或集中数据存储。一个点对点网络是必需的，以及共识算法以确保在节点进行复制。分布式分类设计的一种形式blockchain系统，它可以是公共或私人的，但并不是所有分布式帐必须一定采用区块链成功提供安全、有效的实现分布式共识，blockchain只是一种类型的数据结构被认为是一个分布式的分类帐。网络中的参与者根据共识原则来制约和协商对账本中的记录的更新。没有中间的第三方仲裁机构(比如金融机构或票据交换所)的参与。分布式账本中的每条记录都有一个时间戳和唯一的密码签名，这使得账本成为网络中所有交易的可审计历史记录。

分布式账本技术产生的算法是一种强大的、具有颠覆性的创新，它有机会变革公共与私营服务的实现方式，并通过广泛的应用场景去提高生产力。分布式账本，从实质上说就是一个可以在多个站点、不同地理位置或者多个机构组成的网络里进行分享的资产数据库。在一个网络里的参与者可以获得一个唯一、真实账本的副本。账本里的任何改动都会在所有的副本中被反映出来，反应时间会在几分钟甚至是几秒内。在这个账本里存储的资产可以是金融、法律定义上的、实体的或是电子的资产。在这个账本里存储的资产的安全性和准确性是通过公私钥以及签名的使用去控制账本的访问权，从而实现密码学基础上的维护。根据网络中达成共识的规则，账本中的记录可以由一个、一些或者是所有参与者共同进行更新。

虽然分布式账本技术有着极其突出的可信性、不可篡改性特色，目前仍然存在着性能不高的问题，极大的影响了分布式账本系统的应用范围。交易验签作为超级节点出块过程中一个耗时、耗资源的流程，极大减缓了出块的整个流程。相较于传统的提升单节点资源配置(如：CPU、硬件加速)方案，不但成本较高，而且最高速度仍然受限于硬件的性能。

具体而言，参见图1，分布式账本系统中，超级节点作为系统的核心负责将全网的交易打包成块，并将该块在多个超级节点之间通过拜占庭算法达成一致，最终广播到整个分布式账本系统中。因此超级节点的出块速度直接决定了整个分布式账本系统的性能。在一个分布式账本系统中，一个超级节点的出块流程为：

1)用户通过分布式账本客户端发送交易，发送的交易通过分布式账本P2P网络最终广播到超级节点上；

2)超级节点验证收到的所有交易(其中就包括：交易签名验证)，并将合法的交易放入到本地交易池中；

3)出块节点(超级节点中根据特定算法选出的单个节点)从自己本地交易池中取出一定数量的交易，并将交易打包成一个块；

4)出块节点将自己本地生成的块，发送到其他所有超级节点，其他超级节点都会在本地验证这个块的合法性(其中就包括：对块中的交易的验证)，并将自己的验证结果反馈给其他节点；

5)所有超级节点对该块达成一致性共识之后，一个新的块就形成了，新产生的块会通过P2P被广播到全网络。至此完成一个完整的出块流程。