[发明专利]一种基于诚信值的区块链容量回收方案

说明书

一种基于诚信值的区块链容量回收方案，该方案有三个要点：为区块添加最大信息有效周期属性，以此作为判断区块信息是否可删除、计算区块信息副本数量的依据；统计节点在生成区块过程中的投票行为，以此为依据预测诚信节点，并通过算法决策可删除区块信息的存储地址；以及节点在回收区块链占用的磁盘空间后，对用户透明的查询区块信息操作。本发明可以作为目前区块链系统对计算机容量要求高、可扩展性低的解决方案。本发明能够在保证区块链存储的区块信息可追溯、可验证的前提下科学有效地减少区块链占用的节点磁盘空间。

技术领域

本发明涉及一种区块链系统回收占用节点磁盘空间的工作方法，属于一种涉及区块链技术、分布式技术、一致性哈希算法、遗传算法、蚁群算法等技术领域领域的区块链容量方案。

背景技术

区块链技术起初因其去中心化和信息难以篡改的特性引起了金融行业的关注，但仅被应用于数字货币领域。直到Ethereum和Hyberledger的出现为区块链技术与各领域的结合提供了可行的解决方案，供应链、智能医疗、物联网等各领域研究人员均对与区块链技术的结合展开探索性研究与尝试，但区块链的性能问题始终是各领域Dapp(DecentralizedApplication,去中心化应用)落地的阻碍之一。区块链技术对计算机存储容量的高要求限制了其应用范围：截至2019年6月，比特币核心网已生成579276块，占存储空间超过216GB，并以每年52GB的规模线性增长。区块链对计算机存储空间的需求与吞吐量成正比，本文以Visa网络每秒最高处理量计算区块链吞吐量增加对存储空间的要求：比特币的平均交易处理量为每秒7个事务，而Visa网络平均处理量为每秒2.4万个事务，若Visa的交易信息存储在区块链中，则预计每年将增长174.1T存储量，在可预见的未来，它的存储空间需求将超出用户的承受能力。

目前，国内外关于区块链的容量优化的研究较少。首先说明区块的结构。区块分为区块头和区块体两部分，区块头用于标识区块和维持区块链的链式结构；区块体包含交易的详细信息。为了解决区块链对计算机容量的压力，比特币为此提出“轻节点“的概念，即部分用户仅保存区块头部以节省自身存储空间，需要数据时向“全节点”请求查询，此方案的缺点是并未解决全节点处对区块链容量的高要求。有些文献中提出利用本地存储交易详细信息，将交易详细信息的哈希值存入区块链以减少区块链的存储空间。当查询交易详情信息时向对应存储节点发起查询请求，并根据区块链中存储的哈希值进行信息验证，但此方案交易信息由单节点存储，降低了信息存储的安全性。

为了更加科学合理地解决区块链对计算机的高容量要求，本方案的设计思想是，完整地设计一套区块链容量回收策略，即区块链系统在用户发起容量回收请求时能分析信息的有效性，自主决策存储信息的副本数量和存储地址并清理过期数据，从而降低系统整体的磁盘占用率，并要求节点本地删除过期数据后仍能从存储信息副本的节点处获取并验证信息。可能使用到的技术包括但不限于：分布式存储、一致性哈希算法、遗传算法、蚁群算法等。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是设计一种能够提供一种科学有效地减少区块链系统占用节点磁盘空间的容量回收方案。本方案为区块和交易添加了信息有效周期属性，能够与时间戳属性结合，科学地选择可以清除的区块信息。本方案能够统计节点投票行为，计算节点诚信值作为预测诚信节点的依据，收集节点磁盘占用率、网络带宽使用率、计算机计算能力，结合诚信节点预测结果作为区块信息副本存储地址决策算法的输入参数，该算法可为待清除区块选择存储副本的节点群，未被选择的节点即可删除区块。本发明实现了在维持区块链信息可追溯、可验证的前提下有效减少区块链系统占用的节点磁盘空间。

为了达到上述目的，本发明提供了一种基于诚信值的区块链容量回收方案，其特征在于：所述方案包括下列功能模块：回收区块链占用节点磁盘空间功能模块和查询区块信息功能模块；其中：