[发明专利]一种面向云计算的高性能区块链的构建方法

说明书

本发明公开了一种面向云计算的高性能区块链的构建方法，包括构建面向云计算的区块链网络架构和面向云计算的区块链系统架构，所述构建面向云计算的区块链网络架构使各区块链节点通过RDMA适配器直接相连，可以绕过操作系统内核实现直接与网卡进行高效通信模式；构建面向云计算的区块链系统架构，具体包含网络层、共识层、区块链层，其优点在于，通过RDMA实现了网络通信，可以提高块广播速度，减少块同步延迟。

技术领域

本申请涉及计算机技术，具体涉及一种面向云计算的高性能区块链的构建方法。

背景技术

区块链是分布式共识、密码学、对等网络、分布式数据存储等计算机技术的综合创新应用，其核心优势是去中心化、防篡改、可追溯。基于边和端的区块链系统：边和端区块链系统存在安全问题，由于终端感知设备性能有限，无法建立有效的防病毒软件、防火墙、入侵检测及防御系统、无成熟的密码库保护机制，不利于维护设备持续的安全可靠性；边和端系统本身的性能方面，在存储和计算方面弱于云端系统，工业场景下可能存在的高密度物联网设备场景会产生大量认证和存证数据，从而对边和端的存储计算空间提出更高要求，同时也对区块链架构的数据防膨胀算法提出新需求。CN201980004299.9该方案设计了一种基于云平台的自动区块链部署的方法和系统。实现计算机上创建虚拟计算环境，该计算机连接到云平台；生成区块链的初始区块并将区块链的初始区块传输到云平台；促使在虚拟计算环境中初始化区块链；在区块链的初始化完成后，基于云平台监控区块链。该方案属于基于BaaS的区块链部署方案。该专利云计算的区块链系统可以解决边和端区块链存在的安全问题和存储受限等方面的问题。但仍然显示了一些局限性，如过多的CPU调度，低效的块广播和新的节点加入区块链网络时初始块同步的高延迟等问题。目前基于云的区块链部署方案较为低效，仍然沿用适用于边、端部署的区块链系统，仅仅改变了部署位置，而缺少专门针对云计算的区块链网络、系统架构和共识算法设计。同时，适用场景单一，没有针对单独用户企业部署区块链这类场景去考虑实际问题。

发明内容

基于上述问题，本申请提供一种基于RDMA技术构建新型区块链网络架构，为用户提供共享内存，基于共享内存设计拜占庭容错的共识算法，进而实现一种面向云计算的高性能区块链系统。利用RDMA数据零拷贝、内核旁路、远程无CPU参与等优良特性，可极大提高共识速度、区块确认速度，减少区块链数据同步延迟。其技术方案为，

一种面向云计算的高性能区块链的构建方法，包括构建面向云计算的区块链网络架构和面向云计算的区块链系统架构，

构建面向云计算的区块链网络架构，使各区块链节点通过RDMA适配器直接通信，可以绕过操作系统内核实现直接与网卡进行通信；

构建面向云计算的区块链系统架构，具体包含网络层、共识层、区块链层；

网络层为共识层提供通信服务，共识层设有基于共享内存设计的区块链共识算法，用于对新提议的区块达成共识，区块链层用于存储数据，保持系统的数据稳定性。

优选的，所述网络层包含RDMA代码库、基础通信API和链路管理器；RDMA代码库提供了RDMA基础的技术支撑，定义了远程存储访问所需的函数；基础通信API是区块链针对RDMA通信方式，规定统一的通信接口，也是对于RDMA代码库的实例化；链路管理器负责管理节点之间的通信信道。

优选的，所述共识层包含密码学库、共享内存管理器、区块链共识核心；密码学库支持区块链所需的基础密码学功能；密码学库是区块链安全的重要保证；共享内存管理器负责共享内存的建立、使用、销毁等操作。

优选的，所述区块链层包含钱包、客户端、区块链数据库；钱包是区块链数字资产的存储空间，用于告知用户账户余额、数字资产状态等信息；客户端负责收发交易、提供前端操作界面，进行简单的身份验证；区块链数据库存储区块链所需数据，包含区块链账本数据、状态数据。