[发明专利]一种基于平行区块链的产品全生命周期管理系统

权利要求书

1.一种基于平行区块链的产品全生命周期管理系统，其特征在于，包括平行链部分和中继链部分；

平行链包括部门、文档、智能合约实体，以及外节点、客户端节点、证书颁发机构和收集器；

平行链是每个部门的节点互相连接形成的区块链，包括多个收集器；监管部门与其他部门的多条区块链构成一组平行链，与将所有节点连接成为单一区块链相比，分割为多条平行链，使需要达成共识的节点数变少；

部门是与产品进行交互并产生数据的实体；

文档是存储部门产生数据的数字文件实体；

外节点是将部门上传的文档作为交易打包成区块，上传到区块链网络中，并与其他节点达成共识；每个部门部署4个外节点，并应用实用拜占庭容错协议达成节点间的共识；

客户端节点用于将部门需要上传到区块链中的文档作为交易，使用自身的私钥签名，并发送给本部门中的外节点；客户端节点为操作人员提供可交互的前端页面，用于文档的上传；

证书颁发机构用于向客户端颁发数字证书的模块；证书颁发机构向各个客户端颁发能够标识其身份的用户数字证书，用于交易签名与身份识别，向监管部门颁发特殊的监管者数字证书，标识其特殊身份；

中继链用于跟踪并存储每个平行链的最新区块头；当一个中继链区块最终确定时，已经完成验证过程的平行链区块也将最终确定；

中继链包括多个验证器，借助跨共识消息协议中继链能够协助实现平行链间的通信；其中，系统进行跨共识消息时，首先，平行链α中的发送者A和平行链β中的接收者B需要建立消息传递通道；在通道开启阶段，A向中继链发送包含β的、消息大小S和数量N、延迟D的初始化消息：

，该消息会在中继链维护的CST表中更新α平行链的通道状态为待开放；然后，中继链向β平行链发送α平行链的/，以及消息的大小、数量；如果β平行链的当前通道数量小于限额，且同意开启通道，则向中继链发送接受消息，消息中包含通道的元数据；中继链收到B发送的接受消息后，检查该消息与α在中继链的CST表中创建的条目是否一致，如果符合，则将A的状态更新为开放，同时创建一个B的条目，状态为开放；当通道打开时，包含一个已发送但尚未被接收者确认的有序消息的有界队列；发送者将消息附加到队列后来发送消息，接收者从队列前删除消息来确认消息；发送者和接收者的平行链会监控中继链的状态，来了解当前队列中的内容；消息传递结束之后，A将/消息发送到中继链，该通道的状态变为待关闭，中继链向β平行链发送关闭通道的消息；此时B最多有D个时隙对通道中的消息进行处理，接着发送消息来关闭通道，此时通道的状态为关闭-接收消息；A队列中的所有消息都被丢弃后，通道关闭；最后，中继链删除CST表中A和B的条目；

在平行链中，外节点之间互相连接，构成平行链；每个外节点都部署有智能合约，并且与客户端节点相连接；证书颁发机构与平行链相连接；收集器之间互相连接，并与平行链相连接；

在中继链中，验证器之间互相连接，并与平行链、收集器相连接；

当系统运行时，每个部门启动4个外节点与若干客户端节点，它们之间通过互相通信形成平行链；随着创世区块产生，平行链将自身区块的最新区块头提交给中继链，并由中继链进行验证；证书颁发机构启动后，向网络中的所有客户端节点签发标识其身份的数字证书，并向监管部门颁发特殊的监管者数字证书；各个客户端节点使用自己的数字证书连接到相应的外节点；

系统中的各个部门与产品进行交互，将产生的数据存储至文档；由用户操作客户端节点的前端页面，客户端节点使用自身的私钥对文档上传所产生的交易进行签名，将已签名的文档上传交易提交给对应的外节点，由外节点使用拜占庭容错协议达成平行链内部所有节点间的共识；然后，平行链将新产生区块的区块头提交给中继链，并由中继链进行验证；

用户操作客户端节点的前端页面，使用设定条件对已上传的文档进行查询；客户端节点使用自身的私钥对文档查询所产生的交易进行签名，随后将已签名的文档查询交易提交给对应的外节点，由外节点上部署的智能合约检查合法性并执行查询，随后返回查询结果；同时，使用拜占庭容错协议达成平行链内部所有节点间的共识；平行链将新产生区块的区块头提交给中继链，并由中继链进行验证；

监管人员操作客户端节点的前端页面，使用设定条件对已上传的文档进行查询；客户端节点使用自身的监管者私钥对文档查询所产生的交易进行签名，随后将已签名的文档查询请求通过跨共识消息协议提交给对应的外节点，由外节点上部署的智能合约检查监管者的签名是否合法并执行查询，随后通过跨共识消息协议返回查询结果；同时，使用拜占庭容错协议达成平行链内部所有节点间的共识；平行链将新产生区块的区块头提交给中继链，并由中继链进行验证。