[发明专利]一种基于应用的区块链分片方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于应用的区块链分片方法及装置，属于区块链技术领域。所述方法包括：将区块链分为主链层和多个应用子片区层，所述主链层用于负责区块链整体管理、原生资产交易及所述多个应用子片区状态checkpoint的搜集；将每笔交易携带的应用flag以及交易partiton_num与相应应用子片区对应设置；根据每笔交易携带的应用flag以及交易partiton_num确定交易所属应用子片区；通过所述主链层的跨片协议进行所述多个应用子片区之间的通信。本发明能够权衡安全的同时，大大降低通信区块链网络中通信复杂度，提高了共识效率和网络扩展性，具有良好的应用前景，可在涉及区块链的多种领域进行推广。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，特别涉及一种基于应用的区块链分片方法及装置。

背景技术

目前以太坊上应用越来越多，以太坊网络堵塞的情况时有发生，堵塞发生时，一笔交易长达一天不被打包，甚至更长，其他应用也会收到其牵连受到影响。以太坊平均十几笔交易的吞吐量远远不满足现有应用，开发者也都在想解决扩展性问题。吞吐量可以是衡量扩展性的指标之一，扩展性受到了区块链去中心化及安全性的制约，目前，其三者形成一个互相制衡的三角关系。这里简单对中心化，扩展性和安全性进行解释。所谓去中心化，是指每个节点所得到的计算资源都是一样的，资源资源在区块链中包括计算能力、带宽、存储等我们用O(C)表示：扩展性：在区块链生态中，网络可处理O(n)>O(c)的交易，n代表区块链的网络大小：安全性：安全指多方面，区块链中也包括很多，如防御各种攻击但目的都是保持最终一致性。

现在的大部分区块链系统都保持了去中心化与安全性，这三者关系上文提到相互制衡。如果想保证真正去中心化，那么如现在的比特币，以太坊，每一笔交易都要经过每一个节点验证共识，这样势必会导致扩展性下降；而如果减少网络节点，减小网络大小，那么安全性上得不到很好保证，尤其采用POW共识方法，它直接和网络大小相关。提高扩展性有一种方式是大家在比特币社区一直争议的，增加区块大小，交易大小，如比特现金所作，暂且不谈对比特币生态里几方利益如何，这样会导致慢慢的中心化，因为随着数据的大量增加，基本上个人运行整个节点的成本会相当高，就会放弃运行全节点，网络会被控制在几个大的中心手里。

于是相关人士想到另一种方法分片(sharding),分片在数据库及网络传输中都有用到，核心思想就是把大型数据库或者大的报文分成更小，更快，更容易管理的部分。很容使人联想到把此技术应用到区块链中，确实是这样，比如说每个片区的处理交易的能力是100，如果有网络中有100个片区，那么整个网络的处理能力就是100*100。但当交易所涉及两个片区时就变得比较复杂，存在片区之间状态一致性，安全等问题，以太坊提出了它自己的方案去解决。

区块链上最基本的元素是地址，地址上具有不同state，以太坊上地址的state包含有balance，nonces,code,storage,而比特币上只有balance，虽说地址上面包含的内容不一样，但是地址都是区块链所通有的基本元素。根据地址来分片是现在所常见的一种方式，根据地址的前几字节或前几位，如要把整个网络分成16个片区，那么地址前四位位决定了这些地址所在片区如0x0—0xf，如果是要分成256个片区，那么需要地址的前8位，0x00—0xff。

分片后，各个片区内可有各自独立共识算法，如pow，pos，这样就需要去考虑共识算法的安全性，使用pow就要考虑片区算力，pos同样也要考虑stake数量，或者BFT要考虑验证集合的大小。片区内节点只保存和片区相关的信息，大大减少片区内节点所需要保存数据和通信网络开销，每个片区相对整个区块链在效率上就有成倍增加，同时片区与片区可以同步进行，所以分片后的区块链吞吐量理论可达上万笔。但涉及跨片区通信，就相对复杂，就要用到跨片区协议来完成。跨片区协议简单描述如下几个过程：

如要从片区1的A账户转10个eth给片区2的B账户，那么需要做的步骤如下：

1.片区1从A账户销毁10个eth,生成receipt。