区块链交易处理方法、系统及流程

本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种区块链交易处理方法及系统。

背景技术：

区块链是由分散且无需信任的集体维护的可靠数据库。 目前面临的最大问题之一是可扩展性。 所有主流平台系统都在努力提高每秒的交易量。 事实上，今天的比特币网络平均每秒可以处理 7-10 笔交易，而以太坊网络每秒可以处理 20-30 笔交易，这远远低于像 Visa 这样的中心化支付系统，它平均可以处理每秒约 8000 笔交易。 交易处理速度慢是区块链系统的一大问题：大量未完成的交易堵塞了网络，使得实时支付等应用难以上链，确认支付的时间也很慢。 长久以来，会给用户带来很多不便，这也是为什么信用卡等支付方式如visa仍然更具吸引力的主要原因之一。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种区块链交易处理方法及系统，能够提高区块链网络每秒的交易量，从而提高区块链网络的交易吞吐量。

为了解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，提供了一种区块链交易处理方法，应用于区块链网络中的节点，该节点具有主分片和m子片段； 该方法包括：分片将若干个待处理的交易划分为一个交易集合，将一个交易集合分配给m个子分片进行处理。 其中a和m为大于0的自然数； 主分片获取每个子分片块新生成的子分片，并根据每个子块进行分块打包； 主片段广播打包生成的新区块； 其中，如果新区块在区块链网络中得到验证，则该新区块将作为有效区块记录在链网各节点的区块中。

本发明实施例还提供了一种区块链交易处理系统，包括：主分片和m个分片； 主分片用于将若干个待处理的交易划分为一个交易集，并将一个交易集分配给m个子分片进行处理； 其中，a、m为大于0的自然数； 主分片用于获取各个子分片新生成的子块，并根据每个子块对块进行打包； 主片段用于生成打包的新块广播； 如果新区块在区块链网络中得到验证，则在区块链网络的每个节点中将新区块记录为有效区块。

在本发明实施例中，与现有技术相比，区块链网络中的节点包括一个主分片和若干个子分片。 主分片将每个待处理的交易划分为一个交易集，并将划分出的一个交易集分配给子分片进行处理，然后主分片根据每个分片产生的新子块对区块进行打包分片，方便后续新区块的广播和上链。 这样，主分片用于分配待处理的交易，子分片用于处理交易，主分片用于协调信息和与主网通信，实现了交易的并行处理，提高了加工效率。 在一致性和可靠性的情况下，增加区块链网络每秒的交易量，提高区块链网络的交易吞吐量。

可选的，a等于m，将事务集分配给m个子分片处理具体包括： 将事务集平均分配给m个子分片处理。 这样就实现了子分片的充分利用，事务的并行处理效率高。

可选的，将一个交易集合分配给m个子分片处理后，还包括：如果在第一预设时间段内生成的所有子块均不对应所有待处理的交易，则主分片放弃每个待处理的交易交易，以及生成错误日志。 这样既避免了节点长时间无响应造成的资源浪费，又可以帮助技术人员及时排除故障。

可选的，如果一个子分片产生超过第二预设时长的子块的次数超过预设次数，则确定该子分片故障。

可选的，所述区块链交易处理方法还包括：若主分片失效，则移除主分片，从m个子分片中选择一个子分片作为新的主分片。 这样及时选举出新的子分片来代替故障的主分片，可以保证节点的正常运行，避免主分片故障导致节点瘫痪。

可选地，如果子片段失败，则移除该子片段。

可选的，主分片和m个子分片的共识算法相同，可以实现主分片和各个子分片的一致性，有效保证节点的稳定性。

可选的，若区块链网络中新增节点，则新增节点获取并同步区块链网络中最长的区块链。

根据本发明的另一方面，提供了一种区块链交易处理装置，该装置包括：主分片单元和m个分片单元； 主分片单元用于将若干个待处理的交易划分为一个交易集，并将一个交易集分配给m个子分片单元进行处理； 其中a和m为大于0的自然数； 主分片单元用于获取每个子分片单元新生成的子块，并根据每个子块进行分块打包； 主分片单元用于广播打包产生的新区块； 其中，如果新区块在区块链网络中被验证通过，则在区块链网络的每个节点中将新区块记录为有效区块。

图纸说明

为了更加清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面对实施例或现有技术中所需要的附图进行简要介绍。 显然，以下描述中的附图仅为本说明书中所描述的部分实施例，本领域的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下，还可以基于这些附图获得其他附图。

图1为本发明实施例提供的区块链交易处理方法流程图；

图2为本发明实施例提供的区块链交易处理方法的交易划分示意图；

图3为本发明实施例提供的区块链交易处理方法的出块示意图；

图4为本发明实施例提供的区块链网络概览图；

图5为本发明实施例提供的区块链网络详图；

图6为本发明实施例提供的区块链交易处理方法的区块链图。

详细说明

为使本领域的技术人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合附图中的一个或多个实施例对本说明书实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。 ， 所描述的实施例只是本说明书中的部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本说明书中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一实施例

本发明实施例一涉及一种区块链交易处理方法，具体流程如图1所示。 1. 本实施例的交易处理方法应用于区块链网络中的一个节点，该节点有一个主分片和m个子分片，m为大于0的自然数。区块链交易处理方法的具体实现在下面对本实施例进行说明，步骤如下：

步骤101，主分片将若干个待处理的交易划分为一个交易集合，并将a个交易集合分发给m个子分片进行处理。

具体地，a的值可以由技术人员预先设置并存储在节点中。 比如a可以是3。如图2所示，给定n个待处理交易，主片段将n个待处理交易分成三部分，分别是从第一个交易到第i个交易的交易集合[the first pending transaction , i-th transaction to be processed]，从第i+1-th transaction到j-th transaction的交易集合[i+1-th transaction to processed, j-th transaction to be processed]，第j+1笔交易到第n笔交易的Transaction交易集合[j+1th pending transaction, nth pending transaction]。 其中i和j为大于0的自然数，i和j的值可以由技术人员预先设定，即i和j的值是固定的，也可以除以主片段根据实际需要处理的交易数量。 选择。 例如，假设要处理的事务数为n，则主分片可以设置i=c； 根据余数算法nmod3=c，j=2c。

在本实施例中，主分片可以根据子分片的个数划分交易集，即a等于m。 这样，主分片可以将划分后的a个交易集合平均分配给m个子分片，实现子分片的充分利用比特币系统接收区块链流程，提高后续交易的并行处理效率。 其中，m的值可以由技术人员预先设置并保存在节点中，也可以由主分片根据实际处理的交易数n来选择。 例如节点中预存了待处理交易的个数范围和m值的对应关系，这样主分片就可以根据当前的取值范围设置相应的子分片个数要处理的事务数 n。

步骤102，主分片获取每个子分片新生成的子块，并根据每个子块进行分块打包。

具体的，每个子分片处理分配的交易集中的每个待处理交易，打包生成一个或多个子块，主分片周期性地获取每个子分片新生成的每个子块的哈希值，这些哈希值记录在最新生成的区块中，可以打包一个或多个新区块。

例如，以上述n个待处理交易分成3份为例，1个子分片生成子块0，1个子分片生成子块1，1个子分片生成子块3，则主分片生成一个新的区块0，包含子区块0、子区块1、子区块2的信息。比如区块0可能记录了子区块0、子区块1的哈希值，子块2，如图2所示。 3.

步骤103，主分片广播打包生成的新区块。

具体来说，主分片广播打包形成的最新区块，区块链网络中的各个节点接收新区块并对新区块进行验证。 如果验证通过，新区块将被每个节点记录为有效区块并添加到区块链中，区块链将不断增长。

在本发明实施例中，与现有技术相比，区块链网络中的节点包括一个主分片和若干个子分片。 主分片将每个待处理的交易划分为一个交易集，并将划分出的一个交易集分配给子分片进行处理，然后主分片根据每个分片产生的新子块对区块进行打包分片，方便后续新区块的广播和上链。 这样，主分片用于分配待处理的交易，子分片用于处理交易，主分片用于协调信息和与主网通信，实现了交易的并行处理，提高了加工效率。 在一致性和可靠性的情况下，增加区块链网络每秒的交易量，提高区块链网络的交易吞吐量。

需要注意的是，由于区块链网络是由多个节点组成的分布式网络（如图4所示），每笔交易由某个节点输入发起后，可以通过主网到达任意一个节点，即，区块链网络中的每个节点都可以学习交易以进行处理和计算。 因此，本实施例中的主分片和m个子分片的节点可以是区块链网络中的任意一个节点(如图5所示)。 也就是说，区块链网络上的每个节点都可以有一个主分片和m个子分片。

其中，如果区块链网络中的所有节点都包含子分片和主分片，并且节点中的所有交易都可以通过上述步骤101至103进行处理，就会出现如图6所示的区块链。 也就是说，每个区块都包含了打包该区块的节点中的子碎片生成的子块的信息，每个新生成的区块都包含了前一个区块的信息。 这样，即使在区块链上增加了新的节点，新增加的节点也可以获取并同步最长的区块链，实现信息同步，保证了区块链的一致性。

值得一提的是，每个节点中的主分片及其关联的子分片的共识算法是相同的，并且每个主分片的共识算法是相同的，因此主分片之间可以相互通信，主分片分片可以与网络的各个子分片进行通信，从而实现节点上交易的并行处理和区块链上交易记录的同步。

第二实施例

本发明实施例二涉及一种区块链交易处理方法。 本发明的第二实施例是在第一实施例的基础上改进的。 主要改进在于：在本发明实施例二中，如果在第一预设时间段内生成的所有子块均未对应所有未决交易，则主分片丢弃每个未决交易并生成错误日志。 这样既避免了节点长时间无响应造成的资源浪费，又可以帮助技术人员及时排除故障。 具体说明如下：

具体来说，主分片在获得所有子分片产生的子区块后，对新区块进行打包，避免遗漏交易，保证区块链的一致性。 但是，如果一个子分片出现故障，子分片不能定时产生子块，就会导致主分片永远无法打包新块，节点长时间没有响应。 因此，为了提高节点的资源率，避免上述情况的发生，还设置了当第一预设时间段内产生的所有子块都没有对应到所有待处理的交易时，主分片将放弃每个待处理的事务并生成错误日志，以便技术人员及时排除故障。 其中，第一预设时间长度可以等于子分片定时生成子块的时间长度，也可以长于子片段定时生成子块的时间长度。

更具体地，如果子分片产生超过第二预设时长的子块的次数超过预设次数，则确定该子分片出现故障。 此时主分片可以在错误日志中反映子分片的信息，以便技术人员及时修复，也可以主分片直接移除子分片，保证节点的正常运行。 其中，预设次数可以由技术人员预设，第二预设时长可以等于或略长于子片段周期性生成子块的周期。 另外，在实际操作中，也可以将第二预设时长设置为小于或等于第一预设时长。

需要说明的是，如果主分片失效，可以去掉主分片，从m个子分片中选出一个作为新的主分片。 这样及时选举出新的子分片来代替故障的主分片比特币系统接收区块链流程，可以保证节点的正常运行，避免主分片故障导致节点瘫痪。

上述各种方法的步骤划分只是为了描述的清楚。 在实施过程中，可以合并为一个步骤，也可以将一些步骤拆分分解为多个步骤。 只要包含相同的逻辑关系，均在本专利的保护范围之内。 ; 对算法或流程进行无关紧要的修改或引入无关紧要的设计，但不改变算法和流程的核心设计，均在本专利的保护范围内。

第三实施例

本发明实施例三涉及一种区块链交易处理系统，包括：主分片和m个分片； 其中，m为大于0的自然数。主分片用于将若干个待处理的交易划分为一个交易集，并将一个交易集分配给m个子分片处理； 其中n为大于0的自然数。主分片用于获取每个子分片新生成的子块，并根据每个子块进行分块打包。 主分片用于广播打包产生的新区块。 其中，如果新区块在区块链网络中得到验证，则在区块链网络的各个节点中将新区块记录为有效区块。

具体地，a的值可以由技术人员预先设置并存储在节点中。 比如a可以是3。如图2所示，给定n个待处理交易，主片段将n个待处理交易分成三部分，分别是从第一个交易到第i个交易的交易集合[the first pending transaction , i-th transaction to be processed]，从第i+1-th transaction到j-th transaction的交易集合[i+1-th transaction to processed, j-th transaction to be processed]，第j+1笔交易到第n笔交易的Transaction交易集合[j+1th pending transaction, nth pending transaction]。 其中i和j为大于0的自然数，i和j的值可以由技术人员预先设定，即i和j的值是固定的，也可以除以主片段根据实际需要处理的交易数量。 选择。 例如，假设要处理的事务数为n，则主分片可以设置i=c； 根据余数算法nmod3=c，j=2c。

在本实施例中，主分片可以根据子分片的个数划分交易集，即a等于m。 这样，主分片可以将划分后的a个交易集合平均分配给m个子分片，实现子分片的充分利用，提高后续交易的并行处理效率。 其中，m的值可以由技术人员预先设置并保存在节点中，也可以由主分片根据实际处理的交易数n来选择。 例如节点中预存了待处理交易的个数范围和m值的对应关系，这样主分片就可以根据当前的取值范围设置相应的子分片个数要处理的事务数 n。

具体的，每个子分片处理分配的交易集中的每个待处理交易，打包生成一个或多个子块，主分片周期性地获取每个子分片新生成的每个子块的哈希值，这些哈希值记录在最新生成的区块中，可以打包一个或多个新区块。

例如，以上述n个待处理交易分成3份为例，1个子分片生成子块0，1个子分片生成子块1，1个子分片生成子块3，则主分片生成一个新的区块0，包含子区块0、子区块1、子区块2的信息。比如区块0可能记录了子区块0、子区块1的哈希值，和子块 2。

具体来说，主分片广播打包形成的最新区块，区块链网络中的各个节点接收新区块并对新区块进行验证。 如果验证通过，新区块将被每个节点记录为有效区块并添加到区块链中，区块链将不断增长。

更具体地说，由于区块链网络是由多个节点组成的分布式网络，每笔交易由某个节点输入发起后，可以通过主网到达任意一个节点，即区块链网络中的交易每个节点都可以知道要处理和计算的事务。 因此，本实施例中提到的区块链交易处理系统可以理解为区块链网络上的任意一个节点。 也就是说，区块链网络上的每个节点都可以有一个主分片和m个子分片。

不难发现，本实施例是与实施例一对应的系统实施例，本实施例可以与实施例一配合实施。 实施例一中提及的相关技术细节在本实施例中仍然有效，为减少重复，此处不再赘述。 相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可以应用在第一实施例中。

第四实施例

本发明第四实施例涉及一种区块链交易处理系统。 第四实施例是在第三实施例的基础上改进的。 主要改进在于：本发明实施例四中，如果在第一预设时间段内生成的所有子块不对应所有待处理交易的子块，则还使用主分片丢弃每个挂起的事务并生成错误日志。 这样既避免了节点长时间无响应造成的资源浪费，又可以帮助技术人员及时排除故障。

不难发现，本实施例是与实施例二对应的系统实施例，本实施例可以与实施例二配合实施。 实施例二中提到的相关技术细节在本实施例中仍然有效，为减少重复，此处不再赘述。 相应地，本实施例中提到的相关技术细节也可以应用在第二实施例中。

第五实施例

本发明实施例五提供一种区块链交易处理装置，包括：主分片单元和m个分片单元。 主分片单元用于将若干个待处理的事务划分为一个事务集，并将一个事务集分配给m个子分片单元进行处理； 其中a和m为大于0的自然数； 主分片单元用于获取每个子分片单元新生成的子块，并根据每个子块进行打包； 主分片单元用于广播打包产生的新区块； 其中，如果新区块在区块链网络中得到验证，则新区块在区块链网络的各个节点中被记录为有效区块。

以上具体实施方式，不构成对本发明保护范围的限制。 对于本领域的技术人员来说应该显而易见的是，可以根据设计要求和其他因素进行各种修改、组合、子组合和替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特点：

1. 一种区块链交易处理方法，其特征在于应用于区块链网络上的一个节点，该节点有一个主分片和m个子分片；

这些方法包括：

主分片将若干个待处理的交易划分为一个交易集，并将一个交易集分配给m个子分片进行处理； 其中，a、m为大于0的自然数；

主分片获取各个子分片新生成的子块，并根据各个子块进行分块打包；

主片段广播打包产生的新区块； 其中，如果新区块在区块链网络中得到验证，则在区块链网络的每个区块中将新区块记录为有效区块。 在节点中。

2.根据权利要求1所述的区块链交易处理方法，其特征在于，a等于m，所述将一组所述交易分配给所述m个子分片进行处理具体包括： 将一组所述m个子分片中的交易平均分配被聚合成 m 个子片段进行处理。

3.根据权利要求1所述的区块链交易处理方法，其特征在于，所述将所述交易集合分配给所述m个子分片进行处理之后，还包括：

如果在第一预设时间段内生成的所有子块都没有对应所有待处理的交易，则主分片放弃每笔待处理的交易，并生成错误日志。

4.根据权利要求3所述的区块链交易处理方法，其特征在于，如果一个分片产生子块的次数超过第二预设时长超过预设次数，则确定该分片失败.

5.根据权利要求1所述的区块链交易处理方法，其特征在于，还包括：

如果主分片失效，则移除主分片，从m个子分片中选出一个子分片作为新的主分片。

6.如权利要求1、4或5所述的区块链交易处理方法，其特征在于，

如果其中一个子片段失败，则移除子片段。

7.根据权利要求1所述的区块链交易处理方法，其特征在于，所述主分片的共识算法与所述m个子分片的共识算法相同。

8.根据权利要求1所述的区块链交易处理方法，其特征在于：

如果在区块链网络中增加一个新的节点，新增加的节点获取并同步区块链网络中最长的区块链。

9、一种区块链交易处理系统，包括：主分片和m个分片；

主分片用于将若干个待处理的交易划分为一个交易集，并将一个交易集分配给m个子分片进行处理； 其中，a、m为大于0的自然数；

主分片用于获取各个子分片新生成的子块，并根据各个子块进行分块打包；

主分片用于广播打包产生的新区块； 其中，如果新区块在区块链网络中得到验证，则在区块链网络中的每个节点中将新区块记录为有效区块。

10.根据权利要求9所述的区块链交易处理系统，其特征在于，还包括判断处理单元，用于判断如果在所述第一预设时间段内产生的所有子块不对应所有待处理的交易，则主分片是也用于放弃每个待处理的事务并生成错误日志。

技术概要

本发明涉及区块链技术领域，公开了一种区块链交易处理方法及系统。 在本发明实施例中，将区块链交易处理方法应用于区块链网络中的节点，该节点具有一个主分片和m个子分片； 该方法包括：主分片将若干个待处理的交易划分为A个交易集合，并将A个交易集合分配给m个子分片进行处理。 其中A和m为大于0的自然数； 主分片获取各个子分片新产生的子块，并根据每个子块打包块； 主片段广播打包产生的新区块； 如果新区块在区块链网络中得到验证，则在区块链网络的每个节点中将新区块记录为有效区块。 The embodiment of the present invention can increase the transaction volume per second of the block chain network, so that the transaction throughput of the block chain network is improved, and the consistency of the block chain is guaranteed.

Technical R&D personnel: He Haiwen; He Haiwu; Zhou Bing; Rao Yulin; 王伟

Protected technology user: Shanghai Zhizhidun Technology Co., Ltd.

Technology R&D Day: 2018.12.20

Technology Announcement Date: 2020.06.30