[发明专利]一种面向物联网的区块链数据存储扩展模型构建方法

权利要求书

1.一种面向物联网的区块链数据存储扩展模型构建方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1)建立区块链存储分层模型，该模型包括轻量层和存储层；轻量层负责收集交易数据，对交易进行共识，对执行结果进行验证；存储层负责交易历史数据和状态数据的扩展存储；

步骤2)构建轻量节点，包括：

(2.1)依据物联网的网络结构，将属于同一地理范围的网络分区中的本地节点组成一个一主多从的簇，主节点作为轻量节点；

(2.2)轻量节点收集交易请求，包括：轻量节点收集所在网络分区的物联网设备发出的交易请求，验证发送者的身份是否合法，检查交易请求中地址是否合法，检查交易是否存在重播行为，将通过检查的交易请求加入到轻量节点的交易池中缓存；

(2.3)轻量节点进行交易共识，包括：若轻量节点的交易池中交易请求量达到共识协议的最大时延或者区块最大交易量上限，轻量节点从本地交易池中提取交易ID，根据交易ID和共识协议对区块中交易请求按照时间顺序排序后打包成共识请求列表，广播给其他轻量节点；轻量节点将共识一致的交易请求打包，生成模拟执行区块，并发送给存储节点；

步骤3)构建存储节点，包括：

(3.1)预先通过配置文件设置物联网中哪些物理节点作为存储节点；

(3.2)存储节点接收到区块后，验证轻量节点身份以及区块中交易请求的数字签名，验证通过后，调用本地智能合约执行交易；所述智能合约的输入是状态数据读集合和交易请求tx_i，输出是状态数据写集合和状态码，所述读集合{state_read}记录交易tx_i中已提交的状态键值，所述写集合{state_write}记录交易tx_i更新的状态键值，所述状态码记录交易tx_i执行结果的状态；

(3.3)存储节点对执行区块中的有序交易，依次以q个交易一组，分组计算向量承诺值，构建向量承诺树；q为正整数；对交易tx_i，存储节点分别使用{state_write}和{state_read}中的状态键值计算向量承诺值，得到证明信息φ_write和φ_read；

(3.4)存储节点使用私钥对〈φ_read,C_old,φ_write〉进行签名生成证明φ_sig，向轻量节点返回执行结果result_exec＝tx_i,{state_read},{state_write},φ_sig；其中C_old表示在交易tx_i执行之前的向量承诺树的根值；

存储节点将轻量节点验证通过的区块的状态数据以及状态码上传到区块链中存储；

步骤4)轻量节点对执行结果进行验证，包括：

所述轻量节点保存最近K个区块中最新状态数据及其向量承诺树，对存储节点发来的执行结果，根据本地存储的对应区块的向量承诺树，验证交易的读集合中的数据，基于读集合重新执行交易生成新的向量承诺值，验证交易的写集合以及存储节点的执行结果；当验证通过时，轻量节点将更新本地的向量承诺树，缓存最新的状态数据；K为正整数；

步骤5)存储节点通过P2P分布式数据存储系统对区块链数据卸载备份。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(2.3)中，网络中其他轻量节点收到共识请求后，先验证请求者的身份证书是否合法，验证共识请求中交易序列号、创建时间戳是否在有效期范围内，当验证成功后，将返回共识成功的响应消息给发出共识请求的轻量节点，并在响应消息中附上自己的签名。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤(3.3)中，存储节点对每个区块计算一个向量承诺树，向量承诺树的分支数为q，每个分支表示不同的key前缀，key表示状态数据的键；每个叶子节点对应一个交易，首先对每个交易计算摘要，然后根据摘要计算向量承诺值；存储节点以递归方式构建向量承诺树，父节点是其子节点的向量承诺值。