[发明专利]一种基于区块链的并发交易处理方法及其应用

说明书

本发明公开了一种基于区块链的并发交易处理方法及其应用，其步骤包括：1.更新维护状态数据库为最新值，2.区块数据预处理，3.求解最大可合并序列集，4.合并交易。本发明在处理区块链中的并发交易时，能够筛选出只读交易和必然无效交易，合并有效且语义合法的交易，降低区块内交易发生冲突的可能性，从而能提高区块链系统的并发性能。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体的说是一种基于区块链的并发交易处理方法及其应用。

背景技术

联盟链作为区块链技术路径中的一个分支，是我国发展建设区块链的重要方向。Fabric是一个受关注度较高的联盟链平台，采用可插拔和可配置的高度模块化架构，具有灵活、可定制、可伸缩等特性，因此能应用于不同的业务场景。传统区块链系统通常使用“排序-执行”两阶段式的交易处理模型，这种模型要求交易串行化处理，限制了区块链系统性能的提升。对此，Fabric提出了“执行-排序-验证”三阶段式的交易处理模型，节点能以任意顺序执行交易，然后将产生状态转换的交易打包生成区块，这使得交易可以并发执行，从而提高系统的吞吐量。尽管如此，与传统分布式系统相比，Fabric的性能仍存在较大差距，未达到商业级应用的性能标准，严重阻碍Fabri进一步发展和应用。

Fabric系统中交易能并发执行，因而存在并发性冲突的问题。针对该问题，主要有两类解决方法，一类方法是在客户端层面去识别冲突并消解冲突。文献[A solution forthe risk of non-deterministic transactions in hyperledger fabric]针对交易并发冲突和相对顺序导致的不确定性交易，提出在客户端维护一个缓存队列用于判断交易之间的冲突关系。只向排序节点提交无冲突交易，并监听交易提交事件，检测队列中的交易，若无冲突消息则重新发起该交易。但是，该方法只能解决单个客户端发起的交易冲突，多客户端的交易冲突无法处理，并且缓存队列可能成为性能瓶颈。文献[Solutions forconcurrency conflict problem on hyperledger fabric]提出一种锁机制在交易流程开始阶段发现冲突，为冲突交易创建一个临时数据库索引，在交易验证后把新创建的索引和原索引归并。但是，在异步的区块链系统中需要锁服务实现节点同步创建和归并数据库索引，这会带来额外的通信代价。

另一类方法是在排序阶段，通过构建交易依赖图来分析交易冲突情况，并利用重排序机制和有选择地丢弃某些交易来确定一个没有冲突的交易顺序。文献[Blurring thelines between blockchains and database systems:the case of hyperledgerfabric]最先使用这种方法提出了Fabric++，通过计算依赖图中的强连通分量得到无法消解的冲突；然后选择涉及分量最多的交易丢弃，直到依赖图中没有环路为止，最后按拓扑排序构建的无冲突交易顺序来生成区块。Fabric++在一定程度上减少了区块中冲突交易的数量。文献[A transactional perspective on execute-order-validate blockchains]在Fabric++的基础上考虑了交易跨块冲突和冲突类型，并提出了FabricSharp，它能更细粒度地处理交易冲突。但是此类方法存在性能上的缺陷，在依赖图比较复杂时求解算法可能是性能瓶颈。文献[Parblockchain:Leveraging transaction parallelism inpermissioned blockchain systems]提出了一种在高并发环境下并行执行的计算范式OXII，排序节点同样生成交易依赖图，根据交易间冲突依赖关系将交易发送给节点子集执行，并与区块链网络中其他节点共享执行结果。但是，节点不一致的执行结果会带来严重的资源消耗。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术存在的不足之处，提出一种基于区块链的并发交易处理方法及其应用，以期能在处理区块链上的并发交易时，能够消解区块内语义合法交易之间的冲突，以提高Fabric系统的交易成功率，并减少系统资源消耗，从而能提升Fabric系统并发性能。