[发明专利]一种基于区块链技术的新型计算及存储架构

说明书

本发明提出一种基于区块链技术的新型计算及存储架构，以适应区块链操作系统的要求。基本数据结构包括BB(Big Block)、MB(Middle Block)以及SB(Small Block)，通过BBBT（Big Big Block Table），BBT(Big Block Table)，MBT(Middle Block Table)进行基于内容的哈希寻址。本发明既适用于内存管理也适用于分布式存储，支持服务器，手机，云等万物互联，使数据更加安全高效。

技术领域

本发明属于区块链技术领域及计算机操作系统领域，特别涉及到计算机内存，本地存储以及分布式存储的数据结构以及寻址方式，以及将区块链技术应用到操作系统底层的相关技术。

背景技术

传统的计算机的内存管理以及寻址方式如图1所示，采用段页式结构，将进程按逻辑模块分段，每个段都有自己的段号，再将段分成若干大小固定的页。内存空间的管理仍然和分页存储管理一样，将内存分成若干个和页面大小相同的存储块，最后将进程的各个页分别装入各个内存块中。传统的内存结构和寻址方式对于区块链技术的支持有一定的局限性，能更加优化地支持区块链运行的操作系统内存结构同样也应该是区块形式的，传统的内存数据结构以及寻址方式已经不适用于新型的区块链操作系统。

传统分布式系统的存储结构如图2所示，由客户端、元数据服务器和数据服务器构成。客户端负责发送读写请求，缓存文件元数据和文件数据。元数据服务器负责管理元数据和处理客户端的请求，是整个系统的核心组件。数据服务器负责存放文件数据，保证数据的可用性和完整性。在这样的架构下，一旦元数据服务器遭到攻击或者出现错误，整个数据存储系统将会瘫痪。

发明内容

本发明提出一种基于区块链技术的新型计算及存储架构，设计了一套操作系统的内存数据结构以及寻址方式，能够适用于区块链操作系统的要求。本发明将元数据与存储数据放在一起构成新的数据结构，既适用于内存寻址也适用于分布式存储寻址，且基于内容寻址，支持服务器，手机，云等万物互联，使数据更加安全高效。同时，为了保证安全性，本发明在数据中加入了加解密技术手段，系统结构与传统操作系统相比发生了重大变化。

本发明提出的基于区块链技术的计算机内存或存储的数据结构为区块式结构，最小的数据为一个交易或一个具体存储数据，这样方便CPU以最快的速度找到具体交易或存储数据，进行数据的读写。

本发明提出的基本数据结构如图3所示，由三种区块构成：BB(Big Block)、MB(Middle Block)以及SB(Small Block)。三种区块均由区块头和区块体两部分构成。BB(BigBlock)区块体部分存放MB(Middle Block)数据；MB(Middle Block)区块体存放SB(SmallBlock)数据，SB(Small Block)区块体存放具体存储数据。

BB(Big Block), MB(Middle Block)区块的结构包含如图4所示。Hash，Pre-Hash，Index，Size，User List属于区块头数据，Encryption Data属于区块体的具体数据区域。

进一步地，对于BB(Big Block)区块各个字段的含义如下：

Hash：表示当前区块的哈希值。

Pre-Hash：表示上一个BB区块的哈希值，以此在形成连续的链式结构，内存或存储由多个BB组成。

Index：BB区块的索引值，依据此索引值进行具体的寻址。

Size：表示整个BB区块的大小。

User List：表示对该BB区块具有访问权限的用户列表，多个用户可以对同一个BB具有访问权限。

Encryption Data：表示BB区块的数据区域，该数据区域由多个MB(Middle Block)构成，并可用相应的非对称加密算法进行加密。