[发明专利]用于算术电路的串行化的计算机实现的系统和方法

说明书

本文描述的技术可以用于对在计算机程序的执行中使用的算术电路进行串行化和反串行化。算术电路可以用于构建二次算术问题(QAP)，该二次算术问题被编译成用于客户端和证明方的加密例程的集合。客户端和证明方可以利用协议以允许客户端有效地验证证明方正确执行程序的方式将程序的执行委托给证明方。算术电路可以包括符号(例如，算术门和值)的集合，其被压缩以生成包括代码的集合的串行化电路，其中，符号的集合可以以无损方式从代码的集合导出。串行化和反串行化技术可以被区块链网络的节点利用。

技术领域

本发明总体上涉及用于减少算术电路使用的数据占用空间的技术(例如，当存储在磁盘上或存储在存储器中时)，更具体地讲，涉及通过利用本文描述的压缩技术从算术服务生成串行化电路的技术。可以以无损方式压缩算术电路以生成串行化电路，所述串行化电路可以在稍后的时间点用于完美地重新生成原始电路。算术电路可以用于生成程序，所述程序的执行可以被委托给分布式计算环境的一个或更多个节点。可以使用协议来确保程序的正确执行，其中，第一计算机系统将程序的执行委托给第二计算机系统。本发明特别适于但不限于用于区块链网络中。

背景技术

在本文中，我们使用术语“区块链”以包括所有形式的电子的、基于计算机的分布式账本。这些包括基于共识的区块链和交易链技术、许可和未许可的账本、共享账本及其变体。区块链技术的最广为人知的应用是比特币账本，尽管已经提出并开发了其他区块链实施。尽管比特币可以在本文中仅出于方便和说明的目的而被提及，但是应当注意，本发明不限于与比特币区块链一起使用，并且替代的区块链实施和协议落入本发明的范围内。术语“比特币”在本文中旨在包括衍生自比特币协议或其变体的任何协议。

区块链是点对点的电子账本，其实施为基于计算机的分散、分布式系统，该系统由区块组成，而区块又由交易组成。每个交易是一种数据结构，该数据结构对数字资产控制权在区块链系统参与者之间的转移进行编码，并且包括至少一个输入和至少一个输出。每个区块都包含前一个区块的散列，使得区块被链接在一起以创建自区块链创建以来一直写入区块链的所有交易的永久、不可更改的记录。交易包含嵌入到其输入和输出中的称为脚本的小程序，这些程序指定可以如何以及由谁访问交易的输出。在比特币平台上，这些脚本是使用基于堆栈的脚本语言编写的。

为了将交易写入区块链，必须对其进行“验证”。网络节点(矿工)执行工作以确保每个交易是有效的，无效交易被网络拒绝。安装在节点上的软件客户端通过执行其锁定和未锁定脚本来对未花费的交易(UTXO)执行此验证工作。如果锁定和未锁定脚本的执行评估为真(TRUE)，则交易是有效的并且交易被写入区块链。因此，为了将交易写入区块链，必须：i)由接收交易的第一节点验证–如果交易被验证，则节点将其转送到网络中的其他节点；以及ii)添加到矿工建造的新区块中；以及iii)挖掘，即添加到过去交易的公共账本中。

尽管区块链技术因使用加密货币实现而闻名，但是数字企业家已经开始探索使用比特币所基于的加密安全系统以及可以存储在区块链上的数据以实现新系统。如果区块链可以用于不限于加密货币领域的自动化任务和流程，则将是非常有利的。这样的解决方案将能够利用区块链的好处(例如，事件的永久性、防篡改记录、分布式处理等)，同时在其应用中更具通用性。

当前研究的一个领域是使用区块链来实现“智能合约”。这些是被设计为使机器可读合约或协议条款的执行自动化的计算机程序。与将以自然语言编写的传统合约不同，智能合约是一种机器可执行程序，其包括可以处理输入以便产生结果的规则，然后这些规则可以导致根据那些结果执行动作。

发明内容