本發(fā)明涉及復(fù)雜資產(chǎn)鏈上連下交易執(zhí)行，尤其涉及一種支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法。

背景技術(shù)：

1、區(qū)塊鏈具有分布式、不可篡改、透明性強等特點，是一種能夠有效實現(xiàn)多方數(shù)據(jù)可信可驗證的新型數(shù)據(jù)管理技術(shù)。近年來，基于區(qū)塊鏈技術(shù)的新興應(yīng)用正逐漸滲透至各行各業(yè)，區(qū)塊鏈需要處理和存儲的數(shù)字資產(chǎn)在內(nèi)容和形式上變得更加豐富，區(qū)塊鏈處理復(fù)雜資產(chǎn)效率要求也直線上升。但是，鏈上的計算、存儲資源是有限的，目前的區(qū)塊鏈技術(shù)尚難以實現(xiàn)對海量復(fù)雜資產(chǎn)交易的企業(yè)級支撐能力。

2、為減輕鏈上的存儲及交易執(zhí)行壓力，設(shè)計鏈下通道，通過鏈下通道將部分存儲和交易執(zhí)行壓力轉(zhuǎn)移至鏈下，鏈上鏈下協(xié)同過程中的數(shù)據(jù)一致性則通過哈希校驗、“樂觀并發(fā)”等協(xié)議保證。然而這些協(xié)議多針對代幣資產(chǎn)設(shè)計，代幣資產(chǎn)的內(nèi)容權(quán)屬相對單一簡單，對于內(nèi)容和權(quán)屬復(fù)雜的多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)，目前的區(qū)塊鏈技術(shù)難以支持其鏈上鏈下的一致性協(xié)同。原因在于：一，無法處理協(xié)同中的復(fù)雜權(quán)屬。每個多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)具備諸多干系方，干系方又與具體的資產(chǎn)屬性相關(guān)聯(lián)，如何分解資產(chǎn)的權(quán)屬結(jié)構(gòu)并開展鏈下協(xié)同成為難題。例如樂觀并發(fā)協(xié)議無法準確按照資產(chǎn)權(quán)屬分割和組合鏈下資產(chǎn)行為，導(dǎo)致出現(xiàn)大規(guī)模沖突阻礙協(xié)議運行。二，一致性控制需求多樣。資產(chǎn)出現(xiàn)多維屬性等更細粒度的一致性控制單元，基于不同粒度的一致性協(xié)議適用于不同場景，如何兼容多種一致性協(xié)議成為難題。例如，單一的哈希校驗可以判定資產(chǎn)整體的一致性，但無法準確定位沖突位置，基于鎖的版本控制可以實現(xiàn)細粒度的一致性，但效率遠低于哈希校驗。

3、因此，面對多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的交易需求，首先要實現(xiàn)鏈上鏈下的協(xié)同執(zhí)行，打破純鏈上執(zhí)行的效率擴展瓶頸，其次要保證鏈上鏈下協(xié)同過程中的數(shù)據(jù)一致性，實現(xiàn)對多類一致性協(xié)議的兼容支持，保證數(shù)據(jù)安全，最后是合理均衡并分發(fā)鏈上鏈下間的交易，實現(xiàn)進一步的性能自適應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、為了解決上述技術(shù)問題或者至少部分地解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法。

2、第一方面，本發(fā)明提供一種支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法，應(yīng)用于區(qū)塊鏈的鏈上鏈下協(xié)同交易系統(tǒng)中多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的海量交易執(zhí)行場景，鏈上鏈下協(xié)同交易系統(tǒng)由具備計算和存儲功能的鏈上節(jié)點、鏈下節(jié)點組成，鏈上鏈下協(xié)同交易系統(tǒng)中，依據(jù)鏈上節(jié)點的可用資源情況和區(qū)塊鏈的資源需求，對鏈上節(jié)點進行排序，按照鏈上節(jié)點排序?qū)㈡溕瞎?jié)點劃分為驗證節(jié)點、鏈上執(zhí)行節(jié)點、分流節(jié)點和提交節(jié)點，配合鏈下節(jié)點實現(xiàn)多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的交易，包括：

3、通過鏈下的超圖和鏈上的鏈上節(jié)點存儲索引的建立多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型，賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型包含屬性狀態(tài)列表，屬性狀態(tài)列表針對資產(chǎn)粒度或資產(chǎn)屬性粒度提供相應(yīng)的鎖定和可讀寫狀態(tài)，利用屬性狀態(tài)列表的合法性驗證，屬性狀態(tài)列表提供的鎖定和可讀寫狀態(tài)，以及資產(chǎn)屬性粒度的一次可讀寫狀態(tài)授權(quán)僅允許一次相應(yīng)資產(chǎn)屬性的修改實現(xiàn)交易過程中線性一致性或順序一致性的控制；

4、針對資產(chǎn)粒度或資產(chǎn)屬性粒度的復(fù)雜資產(chǎn)交易，驗證節(jié)點、鏈上執(zhí)行節(jié)點、分流節(jié)點和鏈下節(jié)點配合進行鏈上鏈下的協(xié)同交易執(zhí)行，包括：具有多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)相關(guān)權(quán)限的賬戶通過客戶端向鏈上鏈下協(xié)同交易系統(tǒng)發(fā)起交易請求txreq；驗證節(jié)點組判斷交易請求txreq的合法性，驗證時包含驗證賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型提供的資產(chǎn)的屬性狀態(tài)列表；對于合法交易請求，鏈上分流節(jié)點組和鏈下執(zhí)行節(jié)點代表依據(jù)鏈上和鏈下的交易收益展開斯塔克爾伯格博弈，將交易池中的交易劃分給鏈上或鏈下的執(zhí)行節(jié)點；鏈上和鏈下的執(zhí)行節(jié)點依據(jù)一致性需求選擇線性一致性或順序一致性協(xié)議對交易展開鏈上鏈下間并行執(zhí)行；

5、根據(jù)鏈上、鏈下被驗證資產(chǎn)粒度或資產(chǎn)屬性粒度的復(fù)雜資產(chǎn)交易執(zhí)行情況合并賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型中資產(chǎn)的信息，保證資產(chǎn)完整性和一致性。

6、更進一步的，通過鏈下的超圖和鏈上的鏈上節(jié)點存儲索引的建立多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型包括：

7、構(gòu)建賬戶、多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的表示：

8、賬戶以賬戶ididj，賬戶地址addrj表示：accountj＝(idj,addrj)。

9、多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)以資產(chǎn)唯一標識ei，資產(chǎn)屬性內(nèi)容，屬性狀態(tài)列表list_state，交易id列表list_tx，資產(chǎn)版本號和持有賬戶列表list_holders表示：

10、

11、多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的資產(chǎn)屬性表示為：

12、[(ei_1,asseti_1),(ei_2,asseti_2),……，(ei_x,asseti_x)]，其中，ei_x表示資產(chǎn)屬性編號，asseti_x表示資產(chǎn)屬性編號對應(yīng)的資產(chǎn)屬性內(nèi)容；

13、每個資產(chǎn)屬性有兩種狀態(tài)，正常狀態(tài)，用數(shù)字1表示，正常狀態(tài)表示資產(chǎn)屬性可讀寫；鎖定狀態(tài)，用數(shù)字0表示，鎖定狀態(tài)表示資產(chǎn)屬性不可讀且不可寫：state∈{0,1}，資產(chǎn)屬性的狀態(tài)集合構(gòu)成屬性狀態(tài)列表list_state，其中，資產(chǎn)的屬性狀態(tài)列表用于控制交易沖突粒度，并且提供鎖定和可讀寫狀態(tài)控制實現(xiàn)線性一致性或順序一致性；

14、基于賬戶、多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的表示建立多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型，其中：

15、鏈下使用超圖組織賬戶資產(chǎn)間的關(guān)系，賬戶信息存在超圖頂點中，資產(chǎn)信息存在超圖的超邊中，

16、鏈下超圖表示為：

17、g＝{v,e,verg}；

18、其中，v＝{account1,account2,......accountj,......}為超圖的頂點集，賬戶accountj＝(idj,addrj)為頂點集中的頂點；

19、e＝{hedge1,hedge2,......hedgei,......}為超圖的超邊集，超邊

20、

21、鏈上錨定鏈下資產(chǎn)的hash地址，且于鏈上配置鏈上節(jié)點存儲索引，鏈上節(jié)點存儲索引表示為：

22、其中，鏈上節(jié)點存儲索引以<key,value>形式組織數(shù)據(jù)，key里存放賬戶id、頂點v所在超邊數(shù)dg(v)，value里存放頂點所在超邊的hash地址h(ei)、資產(chǎn)的屬性狀態(tài)列表list_state和資產(chǎn)版本號

23、更進一步的，鏈上節(jié)點存儲索引中的頂點超邊的對應(yīng)關(guān)系設(shè)計成mmpt樹存儲在區(qū)塊，在mmpt樹中，葉節(jié)點與資產(chǎn)涉及賬戶關(guān)聯(lián)，葉節(jié)點包含資產(chǎn)hash地址，資產(chǎn)的屬性狀態(tài)列表和和資產(chǎn)版本號葉節(jié)點的上級樹枝節(jié)點記錄相應(yīng)葉節(jié)點的哈希，根節(jié)點記錄相應(yīng)樹枝節(jié)點的哈希。

24、更進一步的，驗證節(jié)點組判斷交易請求txreq的合法性包括：

25、交易請求中的賬戶簽名驗證通過；

26、交易請求對應(yīng)的資產(chǎn)屬性狀態(tài)列表為“全部正?！被蛘邔?yīng)的資產(chǎn)屬性狀態(tài)為“正常”；

27、在鏈上節(jié)點存儲索引中，賬戶是否有資產(chǎn)的持有權(quán)。

28、更進一步的，鏈上分流節(jié)點組和鏈下執(zhí)行節(jié)點代表依據(jù)鏈上和鏈下的交易成本和售價確定各自交易收益，基于兩者交易收益針對分配的交易量作斯塔克爾伯格博弈，將交易池中的交易劃分給鏈上或鏈下的執(zhí)行節(jié)點包括：

29、鏈上交易收益計算方式為：

30、

31、其中，qon為鏈上執(zhí)行交易筆數(shù)，p(q)為單筆交易售價函數(shù)，α為鏈上分成比例，由于鏈下交易交付給鏈上進行驗證，基于鏈上對鏈下交付交易驗證的貢獻，配置鏈上分成比例，為鏈下交付成功交易筆數(shù)，con為鏈上執(zhí)行單筆交易的成本，con用常量a表示，cv為鏈上驗證單筆交易的成本取常量b，qoff為鏈下執(zhí)行交易的總數(shù)量；

32、鏈下交易收益計算方式為：

33、其中，coff為鏈下執(zhí)行單筆交易的成本，取常量c；

34、單筆交易售價函數(shù)p(q)＝m·q，其中，q為鏈上鏈下的總交易量m是售價系數(shù)，m>0，m是常量，m＝m1+m2，m由兩個基本因素m1和m2決定，m1根據(jù)現(xiàn)在交易池中的待處理交易數(shù)量和前一個區(qū)塊包含的交易數(shù)量之間的關(guān)系確定包括：

35、配置不低于2到第一閾值β1，|txbpre|>β1|txpool|時，|txbpre|>β1|txpool|表征前一個區(qū)塊的交易數(shù)|txbpre|遠遠大于交易池中的等待處理交易數(shù)|txpool|，說明當(dāng)前鏈上負載低，0<m1<1；

36、|txpool|<|txbpre|≤β1|txpool|時，|txpool|<|txbpre|≤β1|txpool|表征前一個區(qū)塊的交易數(shù)|txbpre|略大于交易池中的等待處理交易數(shù)|txpool|，當(dāng)前鏈上負載中，m1＝1；

37、|txbpre|≤|txpool|時，|txbpre|≤|txpool|表征前一個區(qū)塊的交易數(shù)|txbpre|小于等于交易池中的等待處理交易數(shù)|txpool|，當(dāng)前鏈上負載高，1<m1；

38、m2為前一個區(qū)塊包含的交易數(shù)量與區(qū)塊標準交易數(shù)量的比值：m2＝|txbpre|/|txbstan|，|txbpre|為前一個區(qū)塊的交易數(shù)，|txbstan|為區(qū)塊標準交易數(shù)量；

39、設(shè)鏈下交易執(zhí)行的成功率是λ，即：

40、

41、鏈上收益函數(shù)即為：

42、

43、鏈下收益函數(shù)即為：

44、

45、鏈下收益函數(shù)對求導(dǎo)，則得到鏈下最佳交易量與鏈上執(zhí)行交易筆數(shù)之間的關(guān)系：

46、

47、將鏈下最佳交易量與鏈上執(zhí)行交易筆數(shù)之間的關(guān)系帶入鏈上收益函數(shù)得：

48、

49、鏈上收益函數(shù)對qon求導(dǎo)，則鏈上最佳交易量：

50、

51、鏈上最佳交易量帶回鏈下最佳交易量與鏈上執(zhí)行交易筆數(shù)之間的關(guān)系得到鏈下最佳交易量：

52、

53、更進一步的，鏈上和鏈下的執(zhí)行節(jié)點分別并行執(zhí)行交易包括：工作流引擎合約為交易請求txreq中涉及到的賬戶地址集開啟多人鏈下通道，多人鏈下通道內(nèi)設(shè)置鏈下執(zhí)行節(jié)點；

54、對于經(jīng)博弈決策在鏈上進行的交易，鏈上執(zhí)行節(jié)點根據(jù)多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的hash地址從鏈下獲取具體的資產(chǎn)屬性內(nèi)容，執(zhí)行交易并簽名；

55、對于經(jīng)博弈決策在鏈下進行交易，多人鏈下通道內(nèi)的各鏈下執(zhí)行節(jié)點對交易請求txreq中涉及賬戶共同持有的資產(chǎn)屬性內(nèi)容執(zhí)行多筆間接交易并簽名，每筆間接交易都有一次全部執(zhí)行節(jié)點組的簽名，經(jīng)過所有間接交易之后，最終的交易結(jié)果滿足賬戶的交易請求txreq中對應(yīng)的需求。

56、更進一步的，交易驗證方式包括：

57、鏈上執(zhí)行節(jié)點組交易完成后，附上各自的簽名，鏈上執(zhí)行節(jié)點組發(fā)送交易結(jié)果和簽名給鏈上驗證節(jié)點組驗證，驗證節(jié)點組認可超過2/3鏈上執(zhí)行節(jié)點的和簽名一致的交易結(jié)果；

58、鏈下交易執(zhí)行結(jié)束，多人鏈下通道內(nèi)的鏈下執(zhí)行節(jié)點組分別發(fā)送間接交易簽名給鏈上驗證節(jié)點組，上交的簽名組成一套簽名，驗證節(jié)點組接收多組鏈下執(zhí)行節(jié)點的成套簽名并緩存起來，其中最新一套簽名設(shè)置有標記tag，以表示不會再更新簽名；驗證節(jié)點組基于鏈上工作流引擎合約給各鏈下執(zhí)行節(jié)點的多筆間接交易的簽名配置最大數(shù)量限制，并以鏈上打包出塊的時間為計數(shù)起始參照，間接交易的數(shù)量不超過最大數(shù)量限制；鏈上驗證節(jié)點組共識所有相關(guān)鏈下執(zhí)行節(jié)點在第m個區(qū)塊出塊前的最新一套簽名；在鏈上第m個區(qū)塊出塊前，鏈下執(zhí)行節(jié)點分別遞交多筆間接交易的簽名，當(dāng)最新一套簽名和交易執(zhí)行結(jié)果通過驗證時，說明鏈下執(zhí)行成功；否則，會向前尋找上一套簽名集，前一套簽名通過驗證，則認定對應(yīng)的鏈下交易結(jié)果，以此類推。

59、更進一步的，根據(jù)鏈上、鏈下被驗證資產(chǎn)粒度或資產(chǎn)屬性粒度的復(fù)雜資產(chǎn)交易執(zhí)行情況合并賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型中資產(chǎn)的信息，保證資產(chǎn)完整性和一致性包括：

60、針對資產(chǎn)粒度的復(fù)雜資產(chǎn)交易，鏈上驗證節(jié)點組將被驗證的交易簽名、mmpt樹，發(fā)送至提交節(jié)點；提交節(jié)點會在收到鏈上驗證節(jié)點組驗證通過的消息后第一時間更新鏈下存儲節(jié)點中的超圖和鏈上節(jié)點存儲索引，把鏈上節(jié)點存儲索引中的屬性狀態(tài)列表list_state改成全部正常，對應(yīng)超圖的版本號加一，提交節(jié)點打包交易上鏈，更新mmpt樹；

61、針對資產(chǎn)屬性粒度的復(fù)雜資產(chǎn)交易增加鏈下存儲節(jié)點組在交易結(jié)束后根據(jù)資產(chǎn)版本號合并資產(chǎn)信息，更新鏈下超圖g。

62、第二方面，本發(fā)明提供一種實現(xiàn)支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法的裝置，包括：至少一處理單元，所述處理單元通過總線單元連接存儲單元，所述存儲單元存儲計算機程序，所述計算機程序被所述處理單元執(zhí)行時，實現(xiàn)所述的支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法。

63、第三方面，本發(fā)明提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，所述計算機可讀存儲介質(zhì)存儲計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，實現(xiàn)所述的支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法。

64、本發(fā)明實施例提供的上述技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點：

65、本發(fā)明提供了支持多協(xié)議的復(fù)雜資產(chǎn)鏈上鏈下一致性保證方法，建立區(qū)塊鏈鏈上鏈下協(xié)同交易系統(tǒng)，建立多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)的賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型。此賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型可兼容表示多權(quán)屬一維資產(chǎn)的賬戶-資產(chǎn)間關(guān)系。鏈下使用超圖組織賬戶-資產(chǎn)間的關(guān)系，賬戶信息存在頂點中，資產(chǎn)信息存在超邊中，在鏈下存儲節(jié)點中存儲。鏈上錨定鏈下資產(chǎn)的hash地址，且鏈上配置鏈上節(jié)點存儲索引，作交易請求的合法性判斷。賬戶-資產(chǎn)關(guān)系表示模型的屬性狀態(tài)列表針對資產(chǎn)粒度或資產(chǎn)屬性粒度提供相應(yīng)的鎖定和可讀寫狀態(tài)，屬性狀態(tài)列表針對資產(chǎn)粒度或資產(chǎn)屬性粒度提供相應(yīng)的鎖定和可讀寫狀態(tài)，利用屬性狀態(tài)列表的合法性驗證，屬性狀態(tài)列表提供的鎖定和可讀寫狀態(tài)，以及資產(chǎn)屬性粒度的一次可讀寫狀態(tài)授權(quán)僅允許一次相應(yīng)資產(chǎn)屬性的修改實現(xiàn)交易過程中線性一致性或順序一致性的控制；保證資產(chǎn)鏈上鏈下協(xié)同的初始狀態(tài)一致、交易內(nèi)容一致、交易順序一致，實現(xiàn)資產(chǎn)鏈上鏈下的最終一致性，并支持調(diào)整資產(chǎn)整體、多維屬性等不同粒度的一致性沖突判定規(guī)則定制，實現(xiàn)線性一致性、順序一致性等多種一致性協(xié)議。實現(xiàn)交易的高效執(zhí)行與資產(chǎn)的確定性轉(zhuǎn)移，最終完成對區(qū)塊鏈系統(tǒng)的可信擴展。

66、具有多權(quán)屬多維復(fù)雜資產(chǎn)相關(guān)權(quán)限的賬戶發(fā)起交易請求，交易請求在鏈上經(jīng)合法性判斷，按照斯塔克爾伯格博弈思想劃分至鏈上或者鏈下執(zhí)行，并提交至鏈上，更新鏈上和鏈下的資產(chǎn)相關(guān)信息。交易請求的合法性判斷包括對屬性狀態(tài)列表的狀態(tài)的驗證，旨在避免交易沖突，消解交易間依賴，在一定時間內(nèi)令每筆交易的結(jié)果相互獨立、互不影響，同時也保證資產(chǎn)沒有讀寫沖突。且本技術(shù)通過量化鏈上與鏈下的交易負載與收益，保證交易被唯一分發(fā)到鏈上或鏈下的指定執(zhí)行節(jié)點，同時通過均衡雙邊負載實現(xiàn)系統(tǒng)整體效率的自適應(yīng)優(yōu)化。相比于已有的鏈上-鏈下協(xié)同交易方案，本發(fā)明更好地滿足了多權(quán)屬干系人的交易需求，吞吐量更高、延遲更低。