一种有向无环图结构的区块链及其实现方法与流程

技术特征：
1.一种有向无环图结构的区块链，其特征在于，该区块链是以有向无环图结构作为区块链底层区块之间相连，通过自引父区块和它引叔区块两种方式依次链接构成的区块链，其中：所述的自引父区块，是出块节点在新出块时选择由自己打包出块的上一区块，作为新区块的父区块，作为自引验证确认；所述的它引叔区块，是出块节点在新出块时随机选择任一其他节点的最新区块作为新区块的叔区块，作为它引寻址验证确认。2. 一种有向无环图结构的区块链的实现方法，其特征在于，通过交易并行处理上链、双花/冲突交易处理和链上数据实现，具体包括如下步骤：1）交易并行处理上链1
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1）交易并行发起：任意节点可以独立的收集来自客户端或智能合约的交易事务，当收集的交易量达m或者收集时间达到t后，对交易集进行有效性验证并签名确认后通过gossip协议发送给其他r个节点，r为是散播度，其中m和t为系统可人为配置的参数表；1
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2）交易确认：交易通过gossip协议散播到某一节点时，若该节点验证交易时发现该交易已经经过了全网大多数节点的验证确认，并且签名无误，则断定该交易已达成共识；1
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3）交易上链：经过共识确认的交易由最后的验证节点进行打包出块，选择其打包的上一个区块作为父区块，计算得到当前区块的父哈希值进行自引链接，并将区块随机转发给一个其他节点验证，取其最新区块作为叔区块，计算得到叔哈希值进行它引链接，经过自引和它引链接并验证确认后出块完成，视为交易上链完毕；2）冲突/双花交易处理2
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1）交易发起：由客户端发起冲突或双花的交易至区块链的不同节点上，由于收到交易的节点缺乏全局信息，从而产生视图分割，无法判断交易属于冲突交易或双花交易等无效交易，交易此时会在局部认为合法并通过gossip协议在区块链网络上进行传播；2
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2）冲突/双花交易发现：交易需要得到全网大多数节点的验证才可以达到最终确认，在通过gossip协议传播的某一时刻，一定会存在若干节点先后收到冲突/双花交易，称这些节点为发现节点；2
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3）冲突/双花交易处理：发现节点根据先到先服务原则，拒绝承认后到交易，拒绝转发并发起交易异常反馈，最终结果是冲突/双花交易由于未得到大多数节点的确认而未达成共识，交易失败；3）链上数据同步：根据gossip协议散播规则，若设定的散播度较小，可能存在部分节点对本地交易状态未与链上交易同步的情况，需要执行gossip协议定期的push/pull操作，即随机选取r个邻居节点主动进行数据同步，来维持一致性。3.根据权利要求2所述的一种有向无环图结构的区块链的实现方法，其特征在于，所述步骤1）的交易并行处理上链中，多个节点可同时收集交易，并通过带签名的gossip协议转发，再由其他节点进行处理确认；当交易通过gossip协议散播到某一节点时，若该节点验证交易时发现该交易已经经过了全网大多数节点的验证确认，并且签名无误，则可以断定该交易已达成共识；共识的交易打包生成区块，通过自引和它引链接到区块链上；所述大多数节点满足拜占庭协议，即指不小于全网共识节点数的2/3。

技术总结
本发明公开了一种有向无环图结构的区块链及其实现方法，属于区块链技术领域。本发明提出了一种新的DAG区块链组织方法及其实现方法，区块之间通过本节点的自引用作为子区块节点，通过其他节点的它引用作为子侄区块节点从而构成有向无环图结构。本发明中交易支持并行特性，大量的并发交易可以通过各个分布节点并行处理并通过带数字签名的gossip协议验证转发，最终达到共识确认并出块，实现了交易的高并发处理，提高了系统的交易吞吐量。同时，本发明在不依赖算力保证的情况下避免了双花或冲突交易的确认上链，从而保证了安全性。综上所述，本发明可以提供高吞吐、高效共识、高安全和高扩展等特性，能适用于更广阔的区块链技术应用场景。用场景。用场景。


技术研发人员：黄冬艳 李浪 王波 谷若文
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2021/10/19