[发明专利]一种基于智能合约优化模型的并行区块链分片方法

说明书

本发明揭示了一种基于智能合约执行优化的并行区块链分片方法，包括：每个矿工节点从对等网络获取一组合约交易送入预处理模块；预处理模块将接收的合约交易与历史交易进行对比后分组优化；智能合约调度模块基于SV‑SCC算法对优化交易进行并发的执行智能合约，并计算最终状态；发执行的矿工节点生成一个新的区块；矿工节点生成的新的区块送入所有网络节点进行验证，并在验证有效后添加到区块链内，同时新的冲突记录同步送入预处理模块，预处理模块进行特征信息统计表FIS的更新。本发明实现了智能合约的高并发执行，实现了更高的交易吞吐量，并降低了单节点过热的可能性，为大规模交易应用场景提供了一种可行的方案。

技术领域

本发明属于计算机技术领域，具体涉及到一种基于智能合约执行优化的并行区块链分片方法。

背景技术

随着虚拟货币的火热以及链上交易规模的不断增加，当前区块链平台的性能缺陷逐渐暴露出来(例如低吞吐量，缺乏并发性等)。为了应对大规模应用的需求，学界引入了分片机制，通过分片间的并行处理提高整个平台的交易吞吐量，而同时不必降低系统的去中心化程度。

分片是将网络中的所有节点划分为几个子组。每个子组并行处理不同的任务，以提高系统的处理能力。但是，在这项技术的背景下，每个分片的本质仍然是一个小的区块链系统，并且智能合约是串行执行的，故性能并未得到实质性的提高。如果分片中的地址具有较高的交易频率，则会在分片中生成大量交易信息。保存信息会对节点容量提出更高的要求，这将导致更高的节点配置阈值，而增加节点配置将大大减少节点数量，并且随着可用节点的交易处理负载的增加，数据冲突也会增加。

实现智能合约的并发执行是提高区块链系统性能的重要途径。现有的一些方法使用新型的并发智能合约，旨在提高智能合约执行的性能，但在交易量增加的情况下将导致大量交易阻塞和重新启动，并且尚未针对高并发服务进行优化。另外，并发控制算法对智能合约的执行效率有直接的影响，故现有的SCC算法也并不适合区块链分片环境。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于智能合约执行优化的并行区块链分片方法，策略性地实现了智能合约的高并发执行，实现了更高的交易吞吐量，并降低了单节点过热的可能性，为大规模交易应用场景提供了一种可行的方案。

为实现上述目的，本发明提出如下技术方案：一种基于智能合约执行优化的并行区块链分片方法，包括：

在区块链分片环境中，每个矿工节点从对等网络获取一组合约交易，并将获取的合约交易送入预处理模块；

预处理模块将接收的合约交易与历史交易进行对比后分组优化，将优化后的交易序列送入智能合约调度模块；

智能合约调度模块基于SV-SCC算法对交易序列进行并发的执行智能合约，并计算最终状态；

并发执行的矿工节点生成一个新的区块，该区块包括合约交易集，冲突记录，最终状态及上一个区块的哈希值；

矿工节点生成的新的区块送入所有网络节点进行验证，并在验证有效后添加到区块链内，同时新的冲突记录同步送入预处理模块，预处理模块进行特征信息统计表FIS的更新。

优选的，所述预处理模块包括特征信息获取单元和分类监视单元，其中：

特征信息获取单元对智能合约调度模块中发生冲突的合约特征信息进行实时统计，根据统计的特征信息生成特征信息统计表FIS，该特征信息统计表记录两种类型数据，分别为冲突的合约用户地址集和高冲突率成员函数集；

分类监视单元通过关联系数将合约交易分配到不同的集合中，优化并发性，同时限制合约交易的执行数量，减少交易冲突的可能性。

优选的，所述分类监视单元的分配步骤为：