[发明专利]基于多粒度锁的索引更新与查询处理协同优化系统及方法

说明书

本发明涉及一种基于多粒度锁机制的索引更新与查询处理协同优化方法设计，属于区块链索引应用研究技术领域。本发明所述基于多粒度锁的索引更新与查询处理协同优化方法，支持使用满足一般图式区块链的安全模型的多种图式区块链，能够根据安全模型为其中存储数据提供安全性、活性以及有效性，能够支持异步共识且具有较高的可伸缩性，从而实现较高的实时性以及较快的确认速度，从而满足大量用户对索引发起的并发操作需求。

技术领域

本发明涉及一种基于多粒度锁机制的索引更新与查询处理协同优化方法设计，属于区块链索引应用研究技术领域。

背景技术

区块链本质上是一种由互不信任的多方节点共同维护的分布式数据账本，其具有去中心化、不可篡改、可溯源的特点。具体而言，区块链基于哈希链一致性以及分布式共识等机制实现了数据在多节点的冗余存储，一定程度上解决了中心化存储中安全模型存在的问题。虽然区块链缓解了数据库等传统数据存储方法的缺陷，并且利用相对严格的安全模型提高了其存储数据的安全性以及可信性，但在安全性需求较高的场景以及易受攻击的环境中，可验证查询仍然是保障数据安全性的必要手段。

区块链数据可验证查询是数据可信性保证的基础，可信性通过验证查询结果进行判断，查询结果需要同时满足正确性以及完整性。为满足对查询结果的验证需求，根据数据间关联关系构建可验证查询索引是一种优秀的解决方案。可验证索引能够在生成查询结果的同时生成可验证信息，并基于可验证信息保证数据的正确性。但可验证索引与数据高度相关，需实时随数据更新而更新，随着区块链数据规模的不断扩大，可验证索引规模也呈现正相关增长，这导致更新、查询索引的开销也迅速增大。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明提出基于多粒度锁的索引更新与查询处理协同优化系统及方法，从而缓解索引查询与更新性能差、适用范围小的问题。能够更好的契合图式区块链的异步特征，高效的索引处理方法优化更新与查询过程对于可验证索引在图式区块链中的广泛应用具有决定性的作用，通过降低图式区块链中索引查询与更新的冲突，实现高效索引的并行处理，满足高效索引更新及动态查询处理的需求。

本发明的技术解决方案是：

基于多粒度锁的索引更新与查询处理协同优化系统，该协同优化系统包括客户端、可验证索引辅助系统和图式区块链系统，其中，客户端包括事务处理模块、索引验证模块、索引查询模块和秘钥管理模块，可验证索引辅助系统包括事务获取模块、索引并发处理模块，图式区块链系统包括路由模块和图式区块链模块；

所述秘钥管理模块主要负责管理用户账户以及用户与可验证索引辅助系统、图式区块链系统通信时的公私钥，为保证信息传输过程中的可信性，通信过程中，用非对称加密的方式对通信消息进行整体加密，保证在通信管道内传递的消息均是加密信息，避免安全隐患，此外，在图式区块链系统中发起事务时需要使用用户的证书、秘钥、地址等信息，这些信息也通过秘钥管理模块进行存储，从而满足多用户使用的需求；

所述事务处理模块主要负责处理区块链事务、与图式区块链系统进行通信，为支持更多用户需求，事务处理模块支持对用户请求进行解析，根据用户需求生成对应区块链事务格式、调用智能合约的请求并发送到图式区块链系统，此外，事务处理模块也支持对区块链事务结果的处理，通过对区块链事务结果进行解析，向用户回送事务状态、事务开销等参数；

所述索引查询模块主要用于与可验证索引辅助系统进行通信，通过根据区块链数据生成格式化请求获取可验证索引信息，并通过索引验证模块对数据进行正确性以及完整性的校验；

所述索引验证模块主要用于利用可验证索引对区块链数据查询结果进行验证，验证其可信性以及完整性，索引验证模块通过图式区块链系统返回的数据查询结果以及可验证索引辅助系统返回的验证结构对索引进行重构，并将重构索引的哈希与从区块链中查询获得的哈希值进行对比，从而判断结果的可信性以及完整性；