[发明专利]一种区块链数据高效可信索引方法

说明书

本发明公开了一种区块链数据高效可信索引方法，针对目前区块链上基于关键字索引方法中难以避免遍历区块所带来的检索效率低下，查询可信性不足等问题，基于以太坊状态树思想构建块内索引TMPT(Transaction‑Merkle Patricia Trie)及全局区块索引KMPT(Key‑Merkle Patricia Trie)，实现检索一次定位目标块，避免了关键字检索中遍历区块的过程，极大提升了检索的效率。此外，基于本发明索引模型，可同时为查询提供数据存在和不存在性证明，使轻量级节点可自身验证各种情况下查询结果的正确性，提升了查询的可信性。

技术领域

本发明涉及区块链数据查询技术领域，尤其涉及在区块链数据库上针对关键字(Key)的高效可信索引方法。

背景技术

随着比特币，以太币等加密货币的兴起，其底层区块链技术得到了越来越多的关注。区块链技术是运用加密算法、共识机制等技术的分布式存储账本。区块链是一个共享数据库，存储于其中的数据或信息，具有“不可伪造”“全程留痕”“可以追溯”“公开透明”“集体维护”等特征。区块链以其去中心化，不可篡改，多方共享以及可回溯特性为解决数据可信存储问题提供了新的可能。随着区块链技术的运用，越来越多的互联网数据会存储在区块链上。

在区块链中，共识算法负责数据的写入，在如何提升共识算法效率方面，目前已有很多研究并且取得了不错的成效，但在对区块链数据库的读取性能，即查询处理方面的研究相对较少。现有的区块链系统在数据查询处理方面仍暴露出很大的局限性，如比特币系统中仅支持根据交易哈希值查询具体交易，而无法针对交易的具体细节展开查询；以太坊支持账户查询，由于其引入了状态树维护全局账户状态，可根据账户地址对账户状态进行高效的查询，但状态树本身与交易并无关联，查询交易数据仍需通过交易哈希值进行查询。

为实现在区块链数据库中针对数据具体内容的查询，如关键字(Key)查询，许多研究者采用内置索引方法，在原有区块链数据结构上进行修改，普遍将二叉搜索树与Merkle树结合设计块内索引结构，以实现针对关键字(Key)的检索。但这类工作仅构建了块内索引，属于一种局部索引结构，由于无法确定目标数据所在的区块，导致在检索目标关键字(Key)数据时须依次遍历区块进行，这产生了大量在无关区块中的无效搜索过程，大大限制了检索的效率。此外，现有方法仅在数据存在的情况下为查询结果提供数据存在性证明，当数据不存在时区块链节点不能根据收到的查询结果自身验证其是否真实存在，无法为查询提供数据不存在证明，因此查询可信性不足。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，在保证索引不可篡改的前提下，提出一种基于以太坊状态树，针对关键字(Key)的全局区块索引(英文简写KMPT，Key-Merkle Patricia Trie)结构，可一次定位目标区块，避免遍历区块的检索过程，提高检索效率，同时结合块内索引(英文简写TMPT，Transaction-Merkle Patricia Trie)结构，实现针对关键字(Key)的高效区块链数据检索。此外，基于该索引模型，可同时提供查询数据存在或不存在证明，提升了查询结果的可信性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种区块链数据高效可信索引方法，包括以下步骤：

步骤一：区块链网络中的普通节点产生由关键字(Key)标识的数据记录；

步骤二：区块链网络中的存储节点收集一段时间内网络中所述普通节点产生的由关键字(Key)标识的所述数据记录，验证数据后将其打包成区块，形成新区块，并将所述新区块广播给全网存储节点进行共识验证；

步骤三：各存储节点根据共识验证通过后的所述新区块更新索引，并将所述新区块存储；