一种区块链扩展账本技术

技术领域

本发明基于区块链技术领域，尤其涉及一种区块链扩展账本技术。

背景技术

区块链技术属于信息科技技术，它是一种分布式账本技术；从中本聪发行比特币的那一刻起，区块链技术已经在人类生活的世界慢慢形成发展起来；也可以说最原始的区块链技术也就是比特币技术。

比特币具有完全去中心化和不可篡改的特性：首先比特币系统每十分钟产生一个区块，以挖矿的形式产生记账者，记账者拥有把交易信息写入区块的权利，所以区块链的节点是遍布世界各地的；所有节点共同维护着区块链的账本，而不是某个或者数个服务器；所以说比特币账本是完全去中心化的。

比特币技术把账本分成不同的块，把交易信息写入块中，形成一个一个的数据块，在区块链中这类数据块叫做区块；区块记录账本是以一种叫哈希函数的方式进行记录的；区块分为区块头和区块尾两部分：区块头记录着该区块的总哈希散列值；区块尾中包括时间戳T

比特币区块链的区块之间以一种叫哈希链的方式连接起来；哈希链可以把上一个区块区块头哈希传递给另一个区块，这样能够保证区块链上的区块拥有相同的账本；同时哈希链的存在也使得当一个或少数个区块遭到恶意攻击想要修改其中的数据时，就会向其他区块发出确认的申请；其他区块会对照自己的区块账本，当发现与自己的账本不一样时，其他区块是不会同意这种修改的；当然原理上当被修改的节点数量超过一半的时候时可以完成修改的，但比特币区块链上的区块节点遍布世界各地，作弊者是不可能同时获得比特币区块链上的一半区块的，这就是比特币的不可篡改性。

随着时间的推移，区块链技术不再仅局限于比特币数字货币的交易，慢慢的向各个行业的应用上发展；其中主要包括金融、股票、证券和医疗行业。

发展到现在的区块链主要由：区块链账本、共识机制、密码算法、脚本系统和网络路由五部分组成。

区块链账本继承了比特币账本的特性，用于对打包的数据进行保存；共识机制是区块链数据保持一致性的重要原因，上述有关数据的一致性也已经说明清楚；网络路由在区块链系统中充当信使的角色，区块链整个系统之所以能够正常运行，就是因为由网络路由作为信息传递的功能。

密码算法：密码算法是用来对数据进行安全加密的，区块链中的密码算法是运用了非对称加密算法；非对称加密算法的特点就是由原数据可以很容易的得到密文，但由密文很难反推出原数据的；区块链中常用的密码算法有哈希算法、椭圆曲线算法、Base58编码和零知识证明算法，这些算法共同维护数据在保存和传递中的安全。

脚本系统：脚本系统在区块链中是一个相对抽象的概念，也是一个极其重要的功能，可以说是区块系统之所以能形成一个价值的网络，依靠的就是脚本系统；它就像一个发动机一样，驱动着区块链系统不断地进行各种数据的收发；所谓脚本，就是指一组程序规则；比特币系统只能进行比特币的发送与接收，这个发送与接收的过程就是通过实现在比特币中的一组脚本程序来完成的；而有些系统是允许用户自行编写一组程序规则部署到区块链账本中的，这就可以扩展区块链系统的功能，比如以太坊就是通过实现一套可以自定义功能的脚本系统，进而实现了智能合约的功能。

脚本系统使得在区块链中可以实现各种各样的业务功能；本来大家只是通过区块链来财务记账，通过脚本系统，大家可以使用区块来记录各种各样的数据，比如订单、众筹账户、物流信息、供应链信息等，这些数据一旦可以记录到区块链上，那么区块链的优点就能充分发挥出来。

区块链技术发展到现在已经转变为在各行业上面的应用，但区块链技术在应用阶段需解决如下几点问题：

1.技术进一步的完善；

2.应用场景匹配的问题，用区块链技术切实解决行业存在的痛点；

3.区块链系统运行速度的问题。

发明内容

本发明的目的是改善上述区块链技术在应用中存在的问题，提供一种安全和高效的区块链扩展账本技术。

为实现上述目的，达到应有的技术效果，本发明的一种区块链扩展账本技术包括：

将区块链的区块分为两部分：实部和虚部；区块链的区块中各个实部组成区块链的实链，各个虚部组成区块链的虚链；

定义实链为不可更改的链；仅能写入数据、储存数据和实现智能合约，写入其中的数据无法更改；

定义虚链为可更改的链；除了继承部分区块链的一般规则以外，还遵循一些可更改写入其中信息的规则，不过区块虚部信息的修改要通过不可更改区域实部信息的验证。

附图说明

图1：区块实部和虚部分布图。

图2：区块链实链和虚链结构图。

图3：梅克尔树结构图。

图4：网状区块链结构图。

具体实施方式

首先根据应用场景的不同，搭建区块链，该区块链中的区块如图1分为实部和虚部两部分；其中实部和虚部均包括：时间戳、梅克尔根值和父哈希值；但二者的区别在于实部写入的数据是不可更改的数据，比如交易信息、银行存款信息和证券信息等；当然可存取的信息远远不止这些，这就需要行业根据不同的应用场景适当匹配写入不可更改区域的数据了；写入的数据是原则上不可更改的。

虚部写入的数据是可以更改的，写入可以更改的信息一般是密码、手机号这类在生活中原则上需要修改的信息；虚部信息的修改要经过实部不可修改、不可伪造信息的验证。

区块与区块之间以两条哈希链相连：实部相连的叫做实链，虚部相连的叫做虚链；实链由实部和实哈希链共同组成，虚链由虚部和虚哈希链共同组成；实链除了具有比特币区块链的全部特性，还需要对可更改区域的信息更改提供信息验证；验证通过则允许可更改区域更改相关信息；验证不通过则需要重新验证，但验证次数超过一定次数区块链系统会进行安全防御状态，禁止该用户访问系统。

虚链除了承担着保存可更改信息数据以外，还承担着更改的数据要绝对安全；待用户修改数据的信息提交到被标记的区块时，将进行实部保存的不可更改信息的验证(人脸验证)，允许该用户修改自己的信息；用户修改信息确认以后，将会将修改的信息以签名验证的方式保存到虚链上其他区块的虚部；这样就保证了虚部信息的完全一致性。

区块链的实部和虚部信息保存均是以梅克尔树的结构(图3)保存；当一个用户的信息被写入区块链的时候，在实部相对虚部梅克尔树的相同位置写入各自的消息哈希值，并做上标记，这样就更加的方便不可更改区域获得信息验证的请求。

在以上基础上，图4提供了一种更加实用且快速的区块链网状结构图；根据不同场景生成不同数目的区块，横行为拥有实链和虚链的区块链，竖行建立起各区块链间的时间线。

以银行为场景来构造图4的网状区块链结构：首先银行根据近期的业务信息生成首区块链，以后的区块链可是根据前一天的交易信息生成新的区块链；前一天区块链和后一天区块链的箭头指时间关系，便于区块链信息的传递；每个区块中的数据可以是少量几个用户信息和交易信息，最好的是一个用户的信息；用户身份信息标记该区块，当发生交易经过区块链上各区块验证以后，系统将自动将该交易写入对应的区块；这种结构解决了单区块链后期链过长导致的系统负担过大，处理数据较慢的问题。

需要注意的是：以上实施例只是针对本发明的一种实施例。基于本发明，本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。