一种基于流量的区块链动态伸缩方案的制作方法

1.本发明涉及区块链技术领域，具体为一种基于流量的区块链动态伸缩方案。


背景技术：

2.区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，区块链是比特币的一个重要概念，本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术，是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一批次比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性（防伪）和生成下一个区块；但是在现有技术中，区块链平台交易性能及落块时延与区块链的区块大小等参数相关，如果区块设置过大，则在交易量很少时，交易时延比较大，如果区块设置过小，则在交易量很大时，影响交易吞吐量；同时在链初始化时指定区块大小参数难以适应未来业务量的发展，此外还通过工具平台人工修改相关参数，也需要人工干预，滞后于业务量的发展；针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。


技术实现要素：

3.本发明的目的就在于为了解决上述提出的问题，而提出一种基于流量的区块链动态伸缩方案，在同一区块不变动区块容量大小的前提下，进行区块调整，防止当前区块容量相对于当前工作强度过小，以至于相对交易量高，在数据传输交易过程中吞吐量出现浮动，降低了区块链的工作效率，影响区块链内交易量的合格率；在同一区块不变动区块容量大小的前提下，进行区块调整，防止当前区块容量相对于当前工作强度过小，以至于相对交易量高，在数据传输交易过程中吞吐量出现浮动，降低了区块链的工作效率，影响区块链内交易量的合格率。
4.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种基于流量的区块链动态伸缩方案，具体动态伸缩步骤如下：步骤一、将区块内实时存储的数据划分为i个数据包，i为大于1的自然数，在区块内实时存储的数据以数据包的形式进行区分后，将各个数据包进行突发性分析；通过突发性分析将数据包分别标记为高突发性数据集合和低突发性数据集合，并将其标记为动态伸缩对象；步骤二、将动态伸缩对象内数据设置k个数据节点，k为大于1的自然数，即动态伸缩对象作为数据源，通过数据源与数据节点进行通讯连接，以此进行数据传输；则数据源与数据节点之间的数据传输标记为业务流量；对其进行延迟预测，并根据延迟预测分析判断当前区块是否需要动态缩短，如当前区块无需进行动态缩短，进入步骤三；反之，则将对应区块进行动态缩短；步骤三、将高突发性数据集合和低突发性数据集合作为动态延伸对象，将区块设置最大交易数量，并根据数据传输过程中实时交易数量与吞吐量分析判断当前区块是否需要进行动态延伸，如当前区块不需要动态延伸，则将对应动态延伸对象标记为正常传输数
据包，反之则进行动态延伸。
5.作为本发明的一种优选实施方式，步骤一突发性分析的步骤如下：采集到区块内各个数据包对应数据的更新周期浮动频率以及对应数据的更新周期最大浮动跨度，并将其分别与浮动频率阈值和浮动跨度阈值进行比较：若区块内数据包对应数据的更新周期浮动频率超过浮动频率阈值，或者对应数据的更新周期最大浮动跨度超过浮动跨度阈值，则判定当前数据包内数据存在强突发性，将对应数据包标记为高突发性数据集合；若区块内数据包对应数据的更新周期浮动频率未超过浮动频率阈值，且对应数据的更新周期最大浮动跨度未超过浮动跨度阈值，则判定当前数据包内数据存在低突发性，将对应数据包标记为低突发性数据集合；将高突发性数据集合和低突发性数据集合作为动态伸缩对象；且高突发性数据集合动态伸缩分析优先于低突发性数据集合。
6.作为本发明的一种优选实施方式，步骤二中延迟预测的过程如下：将当前动态伸缩对象内数据节点根据传输先后顺序进行排序，构建传输数据节点集合，采集传输数据节点集合内相邻数据节点对应传输量差值以及对应相邻数据节点的延迟差值，将传输数据节点内所有相邻数据节点进行数据采集，通过传输量差值与对应延迟差值一一对应，并根据对应延迟差值构建预测延迟浮动阈值范围；将实时进行数据传输的数据节点进行延迟预测，根据当前数据节点的需求传输量与上一数据节点的需求传输量进行比较，并根据当前传输量差值结合对应预测延迟浮动阈值范围，获取到当前数据节点的传输延迟值。
7.作为本发明的一种优选实施方式，延迟预测分析的过程如下：在完成实时数据节点传输延迟值预测后，将预测传输延迟值与实时传输延迟值进行比较，若预测传输延迟值与实时传输延迟值差值超过对应延迟值差值阈值，且实时传输延迟值高于预测传输延迟值，则判定当区块内延迟高，将当前区块进行区块链动态缩短；若预测传输延迟值与实时传输延迟值差值未超过对应延迟值差值阈值，或者实时传输延迟值高于预测传输延迟值，则判区块内延迟正常，则当前区块不需要进行区块链动态缩短。
8.作为本发明的一种优选实施方式，动态缩短的过程如下：将需要进行区块链动态缩短的区块标记为动态缩短区块，根据动态缩短区块当前覆盖网络数据选择子网，即选择的子网与当前动态缩短区块的网络性能数据偏差处于预设偏差范围内；将动态缩短区块对应动态伸缩对象的数据包进行网络覆盖划分，将动态缩短区块内实时网络覆盖的数据包数量进行减少，且减少的数据包对应网络覆盖设置为子网覆盖，子网完成数据包覆盖后，子网覆盖数据包与实时网络覆盖可执行不同传输指令，在当前动态缩短区块内数据包的预测传输延迟值与实际传输延迟值的差值处于对应延迟差值阈值范围内，在判定当前时刻不需要进行区块链动态缩短，则对应区块内子网断开，子网覆盖的数据包继续由实时网络覆盖。
9.作为本发明的一种优选实施方式，最大交易数量设置过程如下：实时统计动态延伸对象内数据节点在忙时实时每秒业务流量，即数据传输量；采集到阈值时间周期内最大忙时平均每秒业务流量，并将其设置标号n；根据计算，其中，ceil表示向上取整，将区块的最大交易数量设置为m，交易数量即为成功传输业务流量。
10.作为本发明的一种优选实施方式，动态延伸需求分析过程如下：
在区块完成最大交易数量设置后，在动态延伸对象内数据节点进行数据传输过程中，采集到实时业务流量与最大交易量的间隔差值缩短速度以及对应间隔差值缩短过程中数据节点吞吐量的降低幅度，并将其分别与缩短速度阈值和降低幅度阈值进行比较：若实时业务流量与最大交易量的间隔差值缩短速度超过缩短速度阈值，或者对应间隔差值缩短过程中数据节点吞吐量的降低幅度超过降低幅度阈值，则判定当前动态延伸对象需要进行区块链动态延伸；反之，则判定当前动态延伸对象不需要进行区块链动态延伸，并将对应动态延伸对象标记为正常传输数据包。
11.作为本发明的一种优选实施方式，动态延伸的过程如下：将需要进行区块链动态延伸的区块标记为动态延伸区块，将不需要进行区块链动态延伸和区块链动态缩短的区块标记为待选区块，对待选区块进行分析筛选，通过筛选获取到动态延伸区块的可融合区块，采集到待选区块内数据包类型占比以及待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度，并将其进行分析；若待选区块内数据包类型占比与动态延伸区块内数据包类型占比差值未超过类型占比差值，且待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度未超过峰值增加速度阈值，则将对应待选区块标记为可融合区块；若待选区块内数据包类型占比与动态延伸区块内数据包类型占比差值超过类型占比差值，或者待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度超过峰值增加速度阈值，则将对应待选区块标记为非可融合区块；其中，数据包类型分为高突发性和低突发性；将动态延伸区块与可融合区块进行同一子网覆盖，在同一子网覆盖下，动态延伸区块与可融合区块可同步进行数据传输，且在无动态延伸需求时，子网断开即对应可融合区块与动态延伸区块通讯断开。
12.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明中，将区块内存储的数据进行分析，根据数据类型判断数据的突发性，以至于有针对性的进行区块链动态伸缩监测，提高了监测的合理性以及高效性；通过延迟预测实时判断当前数据传输的延迟，提高了数据传输的稳定性，同时根据延迟预测判断当前数据传输过程中延迟的变化，以至于准确判断区块是否需要进行动态缩短，且在同一区块不变动区块容量大小的前提下，进行区块调整，防止当前区块容量相对于当前工作强度过小，以至于相对交易量高，在数据传输交易过程中吞吐量出现浮动，降低了区块链的工作效率，影响区块链内交易量的合格率；2、本发明中，设置最大交易量，提高了区块内数据传输的运行效率，防止交易量不可控导致数据传输出现异常，影响整个区块的数据传输，在同一区块不变动区块容量大小的前提下，进行区块调整，防止当前区块容量相对于当前工作强度过小，以至于相对交易量高，在数据传输交易过程中吞吐量出现浮动，降低了区块链的工作效率，影响区块链内交易量的合格率；综上所述，区块链的区块大小设置出现异常时，能够及时准确的进行区块动态伸缩，防止在链初始化时指定区块大小以至于参数难以适应未来业务量的发展；同时在运行过程中，通过不需要人工干预，不会造成滞后于业务量的发展。
附图说明
13.为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
14.图1为本发明一种基于流量的区块链动态伸缩方案的方法流程图；图2为本发明区块链动态缩短的方法流程图；图3为本发明区块链动态延伸的方法流程图。
具体实施方式
15.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
17.请参阅图1-3所示，一种基于流量的区块链动态伸缩方案，在区块进行数据传输过程中，将实时进行存储的数据进行分析，将区块内实时存储的数据划分为i个数据包，i为大于1的自然数，数据包表示为数据传输过程中存在关联性的数据汇总成一个数据包，即关联性可以为数据的类型、如数据为账目时，则成本数据、收益数据均属于同一数据包；采集到区块内各个数据包对应数据的更新周期浮动频率以及对应数据的更新周期最大浮动跨度，并将区块内各个数据包对应数据的更新周期浮动频率以及对应数据的更新周期最大浮动跨度分别与浮动频率阈值和浮动跨度阈值进行比较：若区块内数据包对应数据的更新周期浮动频率超过浮动频率阈值，或者对应数据的更新周期最大浮动跨度超过浮动跨度阈值，则判定当前数据包内数据存在强突发性，将对应数据包标记为高突发性数据集合；若区块内数据包对应数据的更新周期浮动频率未超过浮动频率阈值，且对应数据的更新周期最大浮动跨度未超过浮动跨度阈值，则判定当前数据包内数据存在低突发性，将对应数据包标记为低突发性数据集合；将高突发性数据集合和低突发性数据集合作为动态伸缩对象；且高突发性数据集合动态伸缩分析优先于低突发性数据集合；将动态伸缩对象内数据设置k个数据节点，k为大于1的自然数，即动态伸缩对象作为数据源，通过数据源与数据节点进行通讯连接，以此进行数据传输；则数据源与数据节点之间的数据传输标记为业务流量；将当前动态伸缩对象内数据节点根据传输先后顺序进行排序，构建传输数据节点集合，采集传输数据节点集合内相邻数据节点对应传输量差值以及对应相邻数据节点的延迟差值，将传输数据节点内所有相邻数据节点进行数据采集，通过传输量差值与对应延迟差值一一对应，并根据对应延迟差值构建预测延迟浮动阈值范围；将实时进行数据传输的数据节点进行延迟预测，根据当前数据节点的需求传输量与上一数据节点的需求传输量进行比较，并根据当前传输量差值结合对应预测延迟浮动阈值范围，获取到当前数据节点的传输延迟值；
在完成实时数据节点传输延迟值预测后，将预测传输延迟值与实时传输延迟值进行比较，若预测传输延迟值与实时传输延迟值差值超过对应延迟值差值阈值，且实时传输延迟值高于预测传输延迟值，则判定当前区块容量相对于当前数据传输强度过大，即区块内延迟高，将当前区块进行区块链动态缩短；若预测传输延迟值与实时传输延迟值差值未超过对应延迟值差值阈值，或者实时传输延迟值高于预测传输延迟值，则判定当前区块容量相对于当前数据传输强度正常，即区块内延迟正常，则当前区块不需要进行区块链动态缩短；将需要进行区块链动态缩短的区块标记为动态缩短区块，根据动态缩短区块当前覆盖网络数据选择子网，即选择的子网与当前动态缩短区块的网络性能数据偏差处于预设偏差范围内，网络性能数据表示为网络的网速浮动频率，最大传输速度等相关网络性能数据；将动态缩短区块对应动态伸缩对象的数据包进行网络覆盖划分，将动态缩短区块内实时网络覆盖的数据包数量进行减少，且减少的数据包对应网络覆盖设置为子网覆盖，子网完成数据包覆盖后，子网覆盖数据包与实时网络覆盖可执行不同传输指令，在当前动态缩短区块内数据包的预测传输延迟值与实际传输延迟值的差值处于对应延迟差值阈值范围内，在判定当前时刻不需要进行区块链动态缩短，则对应区块内子网断开，子网覆盖的数据包继续由实时网络覆盖；在同一区块不变动区块容量大小的前提下，进行区块调整，防止当前区块容量相对于当前工作强度过大，以至于相对交易量低，在数据传输交易过程中延迟大，降低了区块链的工作效率，同时导致区块的存储成本白白浪费；在当前区块不需要进行区块链动态缩短，将当前区块进行分析，判断当前区块容量是否需要进行区块链动态延伸；将高突发性数据集合和低突发性数据集合作为动态延伸对象，实时统计动态延伸对象内数据节点在忙时实时每秒业务流量，即数据传输量，其中，忙时表示为动态延伸对象数据需求传输量超过对应平均传输量阈值时，且忙时对应时间可以为2小时、1小时以及30分钟；采集到阈值时间周期内最大忙时平均每秒业务流量，并将其设置标号n，最大忙时表示为动态延伸对象数据需求传输量超过对应1.2倍平均传输量阈值时；根据梅克尔树优化参数值（大于等于n的2的整数次幂）：计算，其中，ceil表示向上取整，如果m大于maxt，则将m设为maxt，maxt可配置（例如：4096、8192等）如果m小于mint，则将m设为mint，mint可配置（例如：8、16等），将区块的最大交易数量设置为m，交易数量即为成功传输业务流量；在区块完成最大交易数量设置后，在动态延伸对象内数据节点进行数据传输过程中，采集到实时业务流量与最大交易量的间隔差值缩短速度以及对应间隔差值缩短过程中数据节点吞吐量的降低幅度，并将实时业务流量与最大交易量的间隔差值缩短速度以及对应间隔差值缩短过程中数据节点吞吐量的降低幅度分别与缩短速度阈值和降低幅度阈值进行比较：若实时业务流量与最大交易量的间隔差值缩短速度超过缩短速度阈值，或者对应间隔差值缩短过程中数据节点吞吐量的降低幅度超过降低幅度阈值，则判定当前动态延伸对象需要进行区块链动态延伸；若实时业务流量与最大交易量的间隔差值缩短速度未超过缩短速度阈值，且对应间隔差值缩短过程中数据节点吞吐量的降低幅度未超过降低幅度阈
值，则判定当前动态延伸对象不需要进行区块链动态延伸，并将对应动态延伸对象标记为正常传输数据包；将需要进行区块链动态延伸的区块标记为动态延伸区块，将不需要进行区块链动态延伸和区块链动态缩短的区块标记为待选区块，对待选区块进行分析筛选，通过筛选获取到动态延伸区块的可融合区块，采集到待选区块内数据包类型占比以及待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度，并将待选区块内数据包类型占比以及待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度进行分析，若待选区块内数据包类型占比与动态延伸区块内数据包类型占比差值未超过类型占比差值，且待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度未超过峰值增加速度阈值，则将对应待选区块标记为可融合区块；若待选区块内数据包类型占比与动态延伸区块内数据包类型占比差值超过类型占比差值，或者待选区块内数据包数据需求传输量峰值的增加速度超过峰值增加速度阈值，则将对应待选区块标记为非可融合区块；其中，数据包类型分为高突发性和低突发性；将动态延伸区块与可融合区块进行同一子网覆盖，在同一子网覆盖下，动态延伸区块与可融合区块可同步进行数据传输，且在无动态延伸需求时，子网断开即对应可融合区块与动态延伸区块通讯断开；在同一区块不变动区块容量大小的前提下，进行区块调整，防止当前区块容量相对于当前工作强度过小，以至于相对交易量高，在数据传输交易过程中吞吐量出现浮动，降低了区块链的工作效率，影响区块链内交易量的合格率。
18.本发明在使用时，将区块内实时存储的数据划分为i个数据包，i为大于1的自然数，在区块内实时存储的数据以数据包的形式进行区分后，将各个数据包进行突发性分析；通过突发性分析将数据包分别标记为高突发性数据集合和低突发性数据集合，并将其标记为动态伸缩对象；将动态伸缩对象内数据设置k个数据节点，k为大于1的自然数，即动态伸缩对象作为数据源，通过数据源与数据节点进行通讯连接，以此进行数据传输；则数据源与数据节点之间的数据传输标记为业务流量；对其进行延迟预测，并根据延迟预测分析判断当前区块是否需要动态缩短，如当前区块无需进行动态缩短，进入步骤三；反之，则将对应区块进行动态缩短；将高突发性数据集合和低突发性数据集合作为动态延伸对象，将区块设置最大交易数量，并根据数据传输过程中实时交易数量与吞吐量分析判断当前区块是否需要进行动态延伸，如当前区块不需要动态延伸，则将对应动态延伸对象标记为正常传输数据包，反之则进行动态延伸。
19.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。