[发明专利]一种基于局部-全局区块链协同的数据交互方法

权利要求书

1.一种基于局部-全局区块链协同的数据交互方法，其特征在于，包括下述步骤：

步骤1：构建局部-全局区块链协同框架包括全局区块链GBC、I条局部区块链{LBC₁,LBC₂,…,LBC_i,…,LBC_I}；其中，全局区块链GBC的验证节点集合为S_GBC＝{gn₁,gn₂,…,gn_p,…,gn_P}，gn_p为全局区块链GBC的第p个验证节点，p∈{1,2,…,P}，P为全局区块链GBC的验证节点总数；LBC_i为第i条局部区块链，i∈{1,2,…,I}，局部区块链LBC_i的验证节点集合为ln_iq为局部区块链LBC_i的第q个验证节点，q∈{1,2,…,Q_i}，Q_i为局部区块链LBC_i的验证节点总数；

步骤2：当用户请求写入数据时，执行步骤3至步骤4；当用户请求查询数据时，执行步骤5；

步骤3：将原始数据写入至局部区块链中；

步骤3.1：用户S_U＝{U₁,U₂,…,U_k,…,U_K}请求写入原始数据S_data＝{data₁,data₂,…,data_j,…,data_J}至局部区块链LBC_i，验证节点集合S_LBCi中的每个验证节点均使用用户U_k的签名sig_k对用户U_k的原始数据进行签名；其中，U_k为第k个用户，K为用户总数，sig_k∈S_sig，S_sig＝{sig₁,sig₂,……,sig_k,……,sig_K}；

步骤3.2：从最先完成所有数据签名操作的验证节点中随机选取一个验证节点ln_im作为局部区块链LBC_i的主节点，主节点ln_im广播第一消息，局部区块链LBC_i中的其他验证节点收到第一消息后停止数据签名操作；

步骤3.3：主节点ln_im使用原始数据构建Merkle树，并将Merkle树打包成区块block_1，将区块block_1连接在局部区块链LBC_i上，然后广播第二消息；

步骤3.4：局部区块链LBC_i中的其他验证节点收到第二消息后同步区块链状态；

步骤4：将原始数据的元数据写入全局区块链中；

步骤4.1：验证节点集合S_GBC中的每个验证节点均通过哈希函数从原始数据S_data中提取数据摘要S_dig＝{dig₁,dig₂,…,dig_j,…,dig_J}，并使用用户U_k的签名sig_k对用户U_k的数据摘要进行签名；其中，dig_j为原始数据data_j的摘要；

步骤4.2：从最先完成所有数据摘要提取操作的验证节点中随机选取一个验证节点gn_n作为全局区块链GBC的主节点，主节点gn_n广播第三消息，全局区块链GBC的其他验证节点收到第三消息后停止数据摘要提取操作；

步骤4.3：主节点gn_n使用原始数据S_data的元数据dig,LBC,sig构建Merkle树，并将Merkle树打包成区块block_2，将区块block_2连接在全局区块链GBC上，然后广播第四消息；其中，dig为主节点gn_n提取的数据摘要，sig为数据摘要dig对应的签名，LBC为存储数据摘要dig对应的原始数据的局部区块链的编号；

步骤4.4：全局区块链GBC中的其他验证节点收到第四消息后同步区块链状态；

步骤5：进行局部-全局区块链数据查询；

步骤5.1：用户U_k请求查询数据，将签名sig_k发送给全局区块链GBC中的每个验证节点；

步骤5.2：全局区块链GBC中的每个验证节点均从区块链尾开始向区块链头查询全局区块链链上数据；

步骤5.3：全局区块链GBC中的每个验证节点查询到签名为sig_k的链上数据后均广播消息，当多于P/2的验证节点查询到相同的链上数据dig^*,LBC^*,sig_k时，从查询到链上数据dig^*,LBC^*,sig_k的验证节点中随机选取一个验证节点gn_o作为主节点，主节点gn_o广播第五消息，全局区块链GBC中的其他验证节点收到第五消息后停止数据查询操作；

步骤5.4：主节点gn_o根据查询得到的链上数据dig^*,LBC^*,sig_k查询编号为LBC^*的局部区块链上签名为sig_k的原始数据；

步骤5.5：主节点gn_o返回查询到的局部区块链上的原始数据。