[发明专利]一种基于稀疏数组链表的世界状态增量更新方法及装置

说明书

本发明公开了一种基于稀疏数组链表的世界状态增量更新方法及装置，该方法包括：世界状态树重建过程根据更新的键与哈希桶数量计算哈希桶位置索引，每个哈希桶均指向一个稀疏数组链表，通过遍历稀疏数组链表的数组单元头中的键范围，确定本次更新对应的数组单元，然后重算更新的数组单元的哈希，最后再通过遍历数组单元头的哈希，逐个异或运算得到哈希桶的哈希，再增量重建世界状态树的树部分，得到更新后的世界状态树的根哈希值。通过引入稀疏数组链表对世界状态的增量改变进行计算，特别是在大量碰撞数据的场景下，可以大大减小现有哈希桶重算哈希的开销。本发明公开的方法能够较大地提升世界状态重算效率，较好地提升区块链系统性能。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，尤其涉及一种基于稀疏数组链表的世界状态增量更新方法及装置。

背景技术

区块链技术，也被称之为分布式账本技术，是一种由若干台计算设备共同参与“记账”，共同维护一份完整的分布式数据库的新兴技术。由于区块链技术具有去中心化、公开透明、每台计算设备可以参与数据库记录、并且各计算设备之间可以快速的进行数据同步的特性，使得区块链技术已在众多的领域中广泛的进行应用。

区块链系统通常以块链的形式加以组织，区块中通常包括前序区块链完整系统状态，比如区块哈希，世界状态树根哈希，以及交易树哈希，回执树哈希等。在传统的哈希桶中，哈希桶所关联的数据槽以数组的形式组织，更新的数据只能够通过查找的方式找到对应位置再更新，在数据更新完成之后，需要更新整体哈希槽的哈希摘要，如果同一个哈希桶中的数据较多，计算量将增大，如果在同一轮修改过程当中有多个哈希桶存在更新，则涉及大量计算，效率低下。

发明内容

世界状态被组织成树形数据结构进行存储，区块链交易指令在区块链上被应用执行后，区块链的世界状态发生改变，需要更新世界状态的树形存储数据，本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种高效的基于稀疏数组链表的世界状态增量更新方法及装置。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本说明书的第一方面，提供一种基于稀疏数组链表的世界状态增量更新方法，该方法包括：

S1：在单个区块中的所有交易指令执行过程中，将会对区块链上存储的世界状态数据进行增删改操作，所有交易指令执行完成之后，所有世界状态数据的变化将会被确定，并重新生成完整的世界状态树；

S2：世界状态树重建过程根据更新的键与哈希桶数量计算哈希桶位置索引，每个哈希桶均指向一个稀疏数组链表；所述稀疏数组链表由链表指针和至少一个数组单元组成，每个数组单元包括数组单元头和数组本体，所述数组单元头包括数组单元键范围和数组单元哈希值两个部分，所述数组本体包括至少一个数据槽存储键值对；

S3：通过遍历所述数组单元头中的键范围，确定本次更新对应的数组单元；

S4：将本次需要更新的数组单元的原始哈希值和键范围进行缓存；

S5：在本次需要更新的数组单元的数组本体中，确定需要更新的数据槽位置，修改或增删所述数据槽中的键值对数据；其中，可以采用二分查找法快速确定需要更新的数据槽位置；

S6：如果当前区块的交易执行达到确定状态，则开始重建世界状态树，从缓存中将所有涉及到更新的数组单元的哈希进行重算，重算可以采用传统的拼接计算方式，更新至其数组单元头中，并更新该数组单元头中的键范围；

S7.1：如果是首次建立世界状态树，则在计算单个哈希桶的哈希时，遍历当前哈希桶指向的稀疏数组链表中的所有数组单元，并通过异或运算所有的数组单元头中存储的哈希值得到桶哈希；

S7.2：如果不是首次建立世界状态树，则在计算单个哈希桶的哈希时，对缓存中所有数组单元的原始哈希值和更新后的哈希值，以及原桶哈希进行异或运算，得到新的桶哈希；