[发明专利]一种有向无环图结构区块链的共识机制架构及其方法

权利要求书

1.一种有向无环图结构区块链的共识机制架构，其特征在于，包括区块产生、区块排序、区块合并、合并区块链共识和区块拆分5个部分；

其中，区块DAG，是指以有向无环图结构作为区块链的底层区块间连接的方式，从而得到的一种新型区块链范式；

实体区块，是指传统概念上的区块，实体区块由区块DAG网络中的节点打包交易生成，实体区块的区块体中为交易；

逻辑区块，是指将实体区块按照一定的规则排序后按顺序打包生成的区块，逻辑区块是真正存在于区块DAG中的区块，逻辑区块的区块体中为实体区块；

合并区块，是指将区块DAG中处于同一层的逻辑区块合并后生成的，用于区块DAG共识的区块，合并区块的区块体中为逻辑区块；

其中，区块产生用于产生区块DAG中的普通区块，即合并前的区块；

区块排序包括区块分层和排序两部分，区块分层是区块DAG中的核心，将节点产生的实体区块按照实体区块的父区块分类，同一类的实体区块合并为逻辑区块，而同一个区块时间内产生的所有逻辑区块为同一层的区块，逻辑区块是分层后的区块DAG中真实存在的区块；经过区块分层之后，形成了分层的区块DAG结构；排序是对区块池中的区块按照区块DAG的分层结进行排序，并对其中的交易进行验证；

区块合并负责根据区块排序得到的排序结果，将区块序列中的区块按照在区块序列中的位置关系按序合并成一个或多个合并区块；

合并区块链共识负责对合并区块链进行共识，实现借助区块链的共识机制完成合区块DAG的共识过程；

区块拆分将共识后的合并区块拆分成普通区块，并将各普通区块加入各节点本地的区块DAG结构中。

2.一种有向无环图结构区块链的共识机制架构方法，其特征在于，包括以下步骤：

定义相关概念如下：

定义1：区块DAG，是指以有向无环图结构作为区块链的底层区块间连接的方式，从而得到的一种新型区块链范式；

定义2：实体区块，是指传统概念上的区块，实体区块由区块DAG网络中的节点打包交易生成，实体区块的区块体中为交易；

定义3：逻辑区块，是指将实体区块按照一定的规则排序后按顺序打包生成的区块，逻辑区块是真正存在于区块DAG中的区块，逻辑区块的区块体中为实体区块；

定义4：合并区块，是指将区块DAG中处于同一层的逻辑区块合并后生成的，用于区块DAG共识的区块，合并区块的区块体中为逻辑区块；

首先，产生区块DAG中的普通区块，即合并前的区块；当系统中产生一笔新的交易后，该交易会被距离它最近的节点收集在它的交易池中，当一个节点收集了足够多的交易或者达到一定的时间间隔后，节点将其交易池中的所有交易打包生成一个新的区块；对于一个区块DAG，初始状态下不含有任何一个区块，系统首先要生成一个根创世区块，作为系统中第一个区块，并再生成m个形创世区块，同时，形创世区块作为系统当前的叶区块，之后，每当系统中的节点产生一个新的区块时，都将引用产生该区块的节点本地的n个叶区块；

然后，对未确认区块池中的未确认区块进行排序，由合并区块链的共识协议中的主节点来执行，包括区块分层和排序两部分，将节点产生的实体区块按照实体区块的父区块分类，同一类的实体区块合并为逻辑区块，而同一个区块时间内产生的所有逻辑区块为同一层的区块，逻辑区块是分层后的区块DAG中真实存在的区块；经过区块分层之后，形成了分层的区块DAG结构；对区块池中的区块按照区块DAG的分层结进行排序，并对其中的交易进行验证，层数小的逻辑区块排序靠前，层数大的区块排序靠后；对于同一层的逻辑区块，按照其父区块们在上一层中的顺序进行排序；当交易排序时，交易首先按照所在区块的顺序排序，所在区块序靠前的交易排序就靠前；对于同一区块中的交易，则按照其被节点记录的时间排序；此时，系统得到交易的全局序列，对交易的冲突进行检测，若两个交易发生冲突，则保留顺序在前面的交易，顺序在后面的交易被标识为无效交易，从而排除了双花攻击；

之后，根据得到的排序结果，将区块序列中的区块按照在区块序列中的位置关系按序合并成一个或多个合并区块，此时，区块池中存储着已经有序的区块；将所有的区块按照一定的规则合并成一个或多个合并区块；负责排序的节点在得到逻辑区块后，按照共识协议将合并区块复制给其他节点，以便进行合并区块链共识；

而后，对合并区块链进行共识，实现借助区块链的共识机制完成合区块DAG的共识过程；通过区块合并部分得到合并区块后，主节点将合并区块使用算法复制给其它从节点；系统中其他从节点收到合并区块后，将其加入节点本地的合并区块链中，从而完成对合并区块链进行共识；

最后，节点在得到合并区块后，各自独立地使用区块拆分算法对合并区块进行拆分，得到原始的实体区块，并按照各个区块中的父区块字段将实体区块加入节点本地的区块DAG中。