[发明专利]一种基于NDN的区块链网络服务质量保障方法

说明书

本发明涉及一种基于NDN的区块链网络服务质量保障方法，用于解决区块链和命名数据网络结合的不同应用场景对实时性、流量均衡、网络资源利用率差异化要求的技术问题，包括基于区块链各种应用场景对网络服务质量的不同需求，通过分层命名空间将业务划分为时延较敏感型和不敏感型；为不同类型的交易和区块创建数据传播结构，降低对性能好的节点的依赖性且分散了流量；采用差异化的路由机制，设定不同的转发比例满足不同应用场景的服务质量需求；增加特殊的表结构SFT，采用信息传输机制完成对常规NDN分组和区块链分组的传输；对数据传播结构进行动态维护，实时针对结构及网络流量的变化进行应对，提高网络资源利用率和系统效率。

技术领域

本发明属于网络技术领域，特别涉及一种基于NDN的区块链网络服务质量保障方法。

背景技术

区块链是一种分布式账本技术，安全可靠的特性在防篡改等方面具有较大优势；NDN基于内容名称转发的特性和区块链的设计思想较为吻合。基于NDN在区块链网络层制定符合区块链应用需求的网络层服务质量保障机制，更好的满足不同应用场景差异化的服务质量保障需求。区块链是以比特币为代表的数字加密货币的关键技术，是一种去中心化的基础架构和分布式计算范式。区块链利用分布式共识算法生成和更新数据，利用对等网络进行节点间的数据传输，结合密码学原理和时间戳等技术保证存储数据内容的不可篡改，利用自动化脚本代码或智能合约实现上层应用逻辑。一般而言，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成，本发明主要针对区块链网络层普遍基于TCP/IP网络架构存在的一些弊端进行创新改进，因此以下首先就区块链网络层做简要介绍。区块链网络层封装了区块链系统的组网方式、消息传播协议和数据验证机制等要素。

(1)组网方式：区块链中各节点具有分布式、对等的特性，因此一般采用对等(Peer-to-Peer，P2P)网络来组织负责数据验证和记账的节点。P2P网络中的每个节点地位均等，不存在任何中心化的节点或者特殊节点和结构，每个节点都可以进行交易验证、交易传播、区块验证、区块传播等。

(2)消息传播协议：①区块链节点将新生成的交易向全网广播；②其他节点将网络中广播的交易收集在块中，并且基于自身算力寻找一个对应难度的工作量证明，找到工作量证明之后，全网广播该区块；③其他节点收到区块后，对区块中的交易进行验证，当且仅当所有交易都是有效的并且之前没有存在过的，才认同该区块的有效性；④其他节点接受该有效的区块，并且在该区块末尾产生新快来延长链。

(3)数据验证机制：P2P网络中的节点时刻监听网络中传播的数据和区块，节点收到附近节点发送的数据之后，将首先验证数据的有效性，如果数据有效，则将该数据存储在存储池中，并且向邻居节点继续发送该数据，如果数据无效，则将该数据废弃，不再继续传播，从而保证了无效数据不会在网络中继续传播。

基于TCP/IP架构的区块链存在一些弊端，比如基于内容地址的转发会暴露交易各方与区块链隐藏交易各方的设计思想不同、不同节点对于同一个内容的请求独立导致网络中冗余流量较多等，这些弊端极大的影响了区块链的性能。NDN中的每一个节点都拥有全网的状态信息，可以独立地实现路由计算、路由选择以及转发。而且与传统TCP/IP网络体系架构不同，NDN不再关注于去哪里获取数据内容，而是关注于数据内容本身，基于数据内容名称在网络中进行内容检索和路由。NDN中交互分组主要包含两种，请求分组和数据分组，每个NDN节点包含三种数据结构，分别是内容缓存库(Content Store，CS)、待定兴趣表(Pending Interest Table，PIT)和转发信息表(Forwarding Information Base，FIB)。

(1)请求分组：请求分组是内容请求者向内容拥有者发送的用于请求特定内容的分组。

(2)数据分组：数据分组是内容源或者内容缓存者响应内容请求者的请求向内容请求者返回的内容，而且数据分组的传输按照请求分组传输路径的反方向进行传输。