[发明专利]区块形成装置和区块形成方法、节点装置和区块确认方法

说明书

建议了一种针对分布式数据库系统的区块形成装置和节点装置，所述区块形成装置和节点装置分别具有用于从时间源接收定时周期和依据定时周期确定预先给定的长度的时间片的单元。区块形成装置设立为：在相应的时间片之内，从在数据库系统中提供的未经确认的交易中选择待确认的交易恰好一次；由所选择的未经确认的交易形成未经确认的区块；并且在数据库系统中提供未经确认的区块。节点装置设立为：存储经确认的区块的链，所述经确认的区块表示数据库系统的交易账本；并且在相应的时间片之内，从在数据库系统中在该时间片中提供的未经确认的区块中恰好一次确认恰好一个区块，而且在此将所述恰好一个区块附加到经确认的区块的链上。与此相应，可以实现用于控制具有实时要求的工业自动化设备的分布式数据库系统。此外，建议了一种区块形成方法、一种区块确认方法、一种分布式数据库系统和一种工业自动化系统。

技术领域

本发明涉及工业自动化技术的领域，并且特别地涉及针对具有定时（Zeittaktung）的分布式数据库系统的区块形成装置、区块形成方法、节点装置和区块确认方法。

背景技术

工业应用（如工业自动化系统）对用于进行控制或调节的信息技术提出了关于功能安全性、可支配性和实时能力的特别要求。

在利用区块链技术实施的分布式数据库系统中，基于在交易方之间的共识，可以以防止操纵（manipulationsgeschuetzt）的方式来实现没有清算所（Clearing-Stelle）或者在交易方之间没有特别的信任关系的交易。可设想的是，在通过区块链技术来保护的交易数据记录中，存储测量/控制值，以及（比方说作为所谓的智能合约（Smart Contracts））存储针对工业自动化系统的控制指令。然而，已知的区块链技术缺乏对于工业控制所需的实时能力。尤其是，基于工作量证明（Proof-of-Work）的区块链可以仅仅平均以一定的间隔来确认交易，然而不能准确地预先给定，在那些时间点要确认交易或要执行智能合约。

Elli Androulaki等人的“Hyperledger Fabric: A Distributed OperatingSystem for Permissioned Blockchains”（Proceedings of the Thirteenth EurosysConference on Eurosys '18，2018年4月23-26日，葡萄牙波尔图）公开了针对受限制的访问的区块链数据库系统的运行的Fabric。该Fabric利用执行-排序-验证（Execute-Order-Validate）架构工作，在所述执行-订单-验证架构中，检查交易、将交易排序成区块和验证区块彼此分开。仅仅将交易排序成区块以经过定时的方式进行。

发明内容

在该背景下，本发明的任务在于，改进分布式数据库系统。

根据第一方面，建议了一种针对分布式数据库系统的区块形成装置，所述分布式数据库系统包括多个节点装置。区块形成装置具有：第一单元，用于从在分布式数据库系统中提供的多个未经确认的交易中选择多个待确认的交易；第二单元，用于由所选择的多个未经确认的交易形成未经确认的区块，并且用于在分布式数据库系统中提供未经确认的区块，其中检查相应的所选择的未经确认的交易的有效性，并且在检查未通过的情况下摒弃相应的所选择的未经确认的交易，要不然所述相应的所选择的未经确认的交易被纳入到未经确认的区块中；和第三单元，用于从时间源接收定时周期（Zeittakt），并且用于依据该定时周期来确定预先给定的长度的时间片。第一单元和第二单元设立为，在相应的时间片之内执行选择、形成和提供恰好一次。

分布式数据库系统可以实施防止操纵的交易账本（英语为“ledger”），所述交易账本通过在所述节点装置中的每个节点装置中存储的、经确认的区块的链来表示。该链可以借助拼接校验和（Verkettungspruefsummen）形成。尤其是，分布式数据库系统可以是区块链网络或区块链（Blockchain）。

所建议的区块形成装置可以是挖矿装置。区块形成装置尤其是可以是分布式数据库系统的节点装置的部件。