[发明专利]能够在多个存储节点上安全存储大型区块链的计算机实现的系统和方法

说明书

描述了一个协议，该协议：(i)允许存储节点因维护公共区块链而获得奖励；和(ii)借助于区块链存储证明(PoBS)方案来验证区块链的完整性。该协议提供了一种使用挑战‑响应方法加密地检查存储在远程服务器上的数据文件是否完整的方法。该协议免受中间人攻击。恶意对等方不能将上述挑战转移到存储数据的第三方并反馈响应。上述方案也是可公开验证的。

技术领域

本说明书主要涉及适用于在区块链网络的节点中实现的计算机实现的方法和系统。描述了用于处理大量交易和大交易区块的修正区块链节点结构、网络架构和协议。本发明特别适用于，但不限于，与比特币区块链一起使用。

背景技术

在本文中，使用术语“区块链(Blockchain)”来包括所有形式的电子的、基于计算机的分布式分类账(Distributed Ledgers)，包括但不限于区块链和交易链技术、许可及未许可的分类账、共享分类账及其变型。虽然已经提出并开发了其他区块链实施方案，但是区块链技术最广为人知的应用是比特币分类账(Bitcoin Ledger)。虽然出于方便和说明的目的，本文中涉及的是比特币(Bitcoin)，但应当指出的是，本发明不限于与比特币区块链一起使用，其他的区块链实施方式和协议也落入本发明的范围内。

区块链是基于共识的电子分类账，所述分类账被实现为由区块组成的基于计算机的去中心化的分布式系统，而区块由交易和其他信息组成。就比特币而言，每个交易是对区块链系统中参与者之间的数字资产的控制的转移进行编码的数据结构，并且包括至少一个输入和至少一个输出。每个区块包含前一区块的散列，如此，这些区块被链接在一起，以创建一个永久的、不可更改的所有交易的记录，这些交易自区块链诞生之始写入区块链。交易包含小程序，这些小程序称为脚本，嵌入至所述交易的输入和输出中，这些小程序指定了如何以及由谁来访问交易的输出。在比特币平台上，这些脚本是使用基于堆栈的脚本语言编写的。

为了将交易写入区块链，必须对所述交易进行“验证”。一些网络节点充当矿工，执行工作以确保每个交易有效，无效交易则被网络拒绝。例如，安装在所述节点上的软件客户端在引用未花费的交易输出(Unspent Transaction Outputs,简称UTXO)的交易上执行验证工作。可通过执行其锁定和解锁脚本来执行验证。如果锁定和解锁脚本的执行评估为真(TRUE)，并且如果满足某些特定条件，则所述交易有效，可将所述交易写入区块链。因此，为了将交易写入区块链，所述交易必须：i)由接收交易的节点进行验证——如果交易经验证通过，则所述节点将所述交易中继到网络中的其他节点；ii)添加到矿工建造的新区块中；iii)被挖掘，即添加到过去交易的公共分类帐中。当向区块链添加足够数量的区块以使交易实际上不可逆转时，交易被视为已确认。

尽管区块链技术以使用加密货币实现而闻名，但数字企业家已经开始探索使用比特币所基于的加密安全系统和可存储在区块链上的数据来实现新系统。如果区块链能够用于自动化任务和流程，而不仅仅局限于以加密货币计价的支付，那么将是非常有利的。这类解决方案将能够利用区块链的优势(例如，事件的永久防篡改记录、分布式处理等)，同时在所述解决方案的应用中更具通用性。

研究的领域之一是使用区块链来实现“智能合约(Smart Contract)”。这些智能合约是旨在自动执行机器可读合约或协议的条款的计算机程序。与用自然语言编写的传统合约不同，智能合约是一种机器可执行程序，包括可处理输入以产生结果的规则，智能合约可根据这些结果引发待执行的操作。

与区块链相关的另一领域是使用“令牌(Tokens)”(或“彩色币(ColouredCoins)”)通过区块链来表示和传输现实世界的实体。潜在敏感或机密的项目可以由没有明显意义或价值的令牌来表示。因此，令牌充当允许从区块链引用现实世界的项目的标识符。

发明内容

衡量基于加密货币的区块链的健康状况的关键要素之一是实际存储区块链的节点数量。区块链根据每秒的交易数量增长。但是随着加密货币变得流行，每秒支付的次数增加了，区块链的增长率也提高了。存储成本变得非常高。