[发明专利]安全高速轻量级的区块链系统及方法

说明书

本发明公开了一种安全高速轻量级的区块链系统及方法，其中，系统包括：初始化模块，用于在系统初始化时运行，对区块链系统的相关参数进行设置，并部署点对点网络，以通过初始阶段的区块生成将系统功能初始化并达到稳定的状态；注册和交易模块，用于在用户加入此系统时，调用用户注册函数，生成用户公私钥对，并将交易单发送至区块链网络中，通过网络节点验证交易单合法性，并继续将合法的交易广播至全网；区块生成模块，用于根据系统指定的目标区块链系统中特定区块内交易参与方地址，确定当前区块的矿工候选人集合，矿工候选人集合内候选人利用共识机制竞争产生新区块。该系统有效解决了区块链系统中普遍存在的验证效率低下问题。

技术领域

本发明涉及信息安全中的密码学技术领域，特别涉及一种安全高速轻量级的区块链系统及方法。

背景技术

相关技术，随着区块链系统种类的增多和规模的增大，区块链系统运行消耗大量的电能，据法国《快报》周刊网站2017年11月28日报道，数据显示，造比特币一年的耗电量约为30.14太瓦时，超过了全球159个国家的年均用电量，这比19个欧洲国家和大部分非洲国家一年的用电量都高，爱尔兰一年的用电量是25太瓦时，斯洛伐克是28.3太瓦时，法国也仅为43.1太瓦时。

同时，比特币、以太坊是分布记录的节点的对等网络，并且每个节点从广播网络收集交易事务。但随着区块链网络节点的繁多和复杂，区块验证时间延迟了块的广播速率，交易确认时间也随之增多，导致区块链系统过于低效。比特币区块链每秒处理不到3笔交易，交易确认时间大约需要十分钟；以太坊做到了每秒处理5笔交易，交易确认大约需要几十秒的时间，这对用户体验而言并不友好。交易成本也会受到区块链本身交易费用的影响，因此对于小额交易而言交易成本会变得很高。另外由于区块链网络交易处理性能低下，并不能处理大并发的实时交易。

发明内容

本申请是基于发明人对以下问题的认识和发现作出的：

2008年，中本聪(Satoshi Nakamoto)首次提出并规范证明了比特币(Bitcoin)的概念，比特币是一种利用对等网络和密码技术实现的密码货币系统，包括货币发行与交易，本质上是一个账单广播与管理系统。系统无任何特殊结节点，是去中心化点对点数字交易系统。系统设计绕开任何政府或其他第三方机构监管，可保护用户身份隐私。货币不可伪造性与防止双重花费由密码算法与协议保证，交易账单记录不可逆、不可伪造、不可否认、可验证。随着这种不通过金融机构的点对点交易的快速发展，比特币概念也从最早的数字货币衍生成一种去中心化的数字货币支付系统。

区块链(Blockchain)技术，作为比特币交易系统中最核心的一种信息技术，可看作不需要许可的分布式数据库，维护一个持续增长、不可篡改的数据记录列表，信息或记录被记录在区块中，然后用杂凑函数(Hash)与前一个区块“链接”，系统中每个节点上都有完整的数据拷贝因其交易系统的开放性、不依赖任何信任机构的去中心化性、时间戳和数字签名所保证的不可篡改性和合法交易存于区块链的永久性等特点，解决了双重消费问题和拜占庭将军问题，并实现了一种无信任的共识网络系统。

以太坊(Ethereum)是一个全新开放的区块链平台，它允许任何人在平台中建立和使用通过区块链技术运行的去中心化应用。与比特币相同，以太坊不受任何个人控制，也不归任何个人所有，它是一个开放源代码项目，由全球范围内的众多参与方共同创建。和比特币协议有所不同的是，以太坊的设计十分灵活，极具适应性。在以太坊平台上创立新的应用十分简便，任何人都可以安全地使用该平台上的应用。以太坊在比特币区块链的基础上进行了重大改进：完善脚本系统，使智能合约能够应用在各种非金融领域；平衡账目实现更加精细的账目控制；使底层协议保持简单。区块链技术将众多领域内的概念和操作结合在一起，包括计算、通讯网络、密码学和人工智能等。以太坊可通过智能合约和智能资产来记录和转移更多复杂的资产类型，以区块链为基础提供了图灵完备脚本语言和图灵完备平台。