本發(fā)明涉及區(qū)塊鏈驗證，具體涉及一種區(qū)塊或交易存在性證明方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、區(qū)塊存在性證明（proof?of?block?existence）通常是與區(qū)塊鏈技術(shù)相關(guān)的概念，它旨在確保特定區(qū)塊在區(qū)塊鏈中的存在性得到證明。區(qū)塊鏈?zhǔn)且粋€分布式數(shù)據(jù)庫，由一系列區(qū)塊組成，每個區(qū)塊包含一批交易記錄。區(qū)塊鏈的安全性和透明性取決于確保區(qū)塊的存在性和完整性。

2、區(qū)塊存在性證明的目標(biāo)是證明特定區(qū)塊在區(qū)塊鏈中確實存在，且沒有被篡改。這有助于防止數(shù)據(jù)被篡改或刪除，從而維護(hù)區(qū)塊鏈的完整性。目前，在區(qū)塊鏈系統(tǒng)中，常見的實現(xiàn)區(qū)塊存在性證明的方法有以下幾種：

3、（1）merkle?樹；merkle?樹是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于組織交易記錄，使其易于驗證和確保完整性。通過驗證?merkle?樹的根哈希，可以驗證特定區(qū)塊中包含的交易記錄是否存在且未被篡改。要驗證某個數(shù)據(jù)塊的完整性，需要獲取該數(shù)據(jù)塊在merkle樹中的驗證路徑。驗證路徑包括從葉子節(jié)點到根節(jié)點的所有經(jīng)過的節(jié)點的哈希值。將驗證路徑中的哈希值按照樹的結(jié)構(gòu)從底部開始逐層驗證。具體地，從葉子節(jié)點開始，將每個節(jié)點的哈希值與相鄰節(jié)點的哈希值合并，然后計算合并后的哈希值。重復(fù)這個過程，直到達(dá)到根節(jié)點。最后，將計算得到的根節(jié)點的哈希值與merkle樹根節(jié)點的哈希值進(jìn)行比較。如果最后計算得到的根節(jié)點哈希值與merkle樹的根節(jié)點哈希值相匹配，那么數(shù)據(jù)塊的完整性得到驗證，證明這個數(shù)據(jù)塊確實屬于merkle樹中。這種存在性證明方式計算開銷大，且如果數(shù)據(jù)集需要動態(tài)更新，即向數(shù)據(jù)集中添加或刪除數(shù)據(jù)塊，那么整個merkle樹可能需要被重新構(gòu)建。以往的中間節(jié)點無法再后續(xù)驗證中使用，這樣的操作可能會導(dǎo)致較大的開銷。

4、（2）累加器。首先，需要獲取與待驗證元素相關(guān)的成員證明。成員證明通常是一組與累加器中的節(jié)點相關(guān)的信息，以證明某個特定元素屬于累加器的成員集合。但僅區(qū)塊這一動態(tài)增加的數(shù)據(jù)來說，累加器需要支持動態(tài)更新，即向累加器中添加元素，那么成員證明可能需要頻繁地進(jìn)行更新。這可能導(dǎo)致性能開銷，尤其是在分布式系統(tǒng)中需要同步多個副本的情況下。對于大規(guī)模的累加器來說，所需的開銷更甚。

5、默克爾山脈（merkle?mountain?range，mmr)?：peter?todd提出的一種merkletree，長相類似一組連續(xù)的山峰組成，其被設(shè)計為節(jié)點插入后就不能被修改，支持動態(tài)插入。mmr相對于二叉merkle樹的優(yōu)點是，當(dāng)有新數(shù)據(jù)到來的時候（新數(shù)據(jù)，指的是葉子節(jié)點），中間節(jié)點的值不需要改變，數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)都是追加。即，當(dāng)添加新的交易數(shù)據(jù)時，mmr結(jié)構(gòu)將其添加到證據(jù)數(shù)組的末尾，并根據(jù)新的證據(jù)數(shù)組重新構(gòu)建merkle?tree。由于mmr結(jié)構(gòu)的不可篡改性，添加新數(shù)據(jù)不會對已存在的節(jié)點產(chǎn)生影響，也避免了在傳統(tǒng)方法中頻繁地計算和組合子節(jié)點的哈希值，減少計算資源的消耗。

6、累加器（accumulator）：在密碼學(xué)中，累加器通常指的是一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或算法，用于累加和驗證一組值的成員資格。這種累加器常用于支持匿名或分布式系統(tǒng)中的成員證明（membership?proof）。一個典型的密碼學(xué)累加器允許用戶將值添加到累加器中，而其他用戶則可以驗證一個特定的值是否已被添加到累加器中。這一屬性在某些場景下是有用的，比如去中心化身份驗證系統(tǒng)，匿名憑證系統(tǒng)等。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提出的一種區(qū)塊或交易存在性證明方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)，可至少解決背景技術(shù)中的技術(shù)問題之一。

2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：

3、一種區(qū)塊或交易存在性證明方法，包括區(qū)塊證明服務(wù)和區(qū)塊驗證服務(wù)；

4、其中，區(qū)塊證明服務(wù)由區(qū)塊鏈中記錄節(jié)點提供，記錄節(jié)點上存儲著鏈上已確定的區(qū)塊，以證明樹方式重構(gòu)存儲，提供用以證明存在性的層級累加器；

5、所示區(qū)塊證明服務(wù)包括區(qū)塊存儲模塊、證明樹生成模塊、驗證數(shù)據(jù)查詢模塊；

6、所述區(qū)塊驗證服務(wù)由驗證節(jié)點提供，負(fù)責(zé)獲取驗證數(shù)據(jù)，生成證據(jù)鏈并進(jìn)行區(qū)塊或者交易的有效性驗證；

7、區(qū)塊驗證服務(wù)包括層級累加器證明模塊、證據(jù)鏈生成模塊、驗證模塊。

8、又一方面，本發(fā)明還公開一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如上述方法的步驟。

9、再一方面，本發(fā)明還公開一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如上方法的步驟。

10、由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明的區(qū)塊或交易存在性證明方法，可解決傳統(tǒng)基于merkle?tree或者累加器方法進(jìn)行區(qū)塊或者交易證明時存在的計算開銷大、存儲開銷大的問題，提出一種累加器壓縮mmr技術(shù)的區(qū)塊或者交易存在性證明機制。

11、本發(fā)明的有益效果如下：

12、（1）無需重新計算merkle?root，區(qū)塊增加是追加方式，不會導(dǎo)致已存在的層級累加器數(shù)據(jù)無效問題，通過重復(fù)利用，減少查詢次數(shù)。

13、（2）將mmr與累加器技術(shù)結(jié)合,進(jìn)步壓縮了mmr而得到證明樹用于提供驗證證明數(shù)據(jù)，減少存儲開銷的同時，驗證效率更高。

14、（3）從多個記錄節(jié)點處獲取的層級累加器，層級累加器間是相互能證明存在性,且以往獲取的層級累加器已被證明過，也可以與新獲取的層級累加器進(jìn)行相互證明，保證了驗證數(shù)據(jù)的有效性，進(jìn)一步保障了證明結(jié)果的可信性。

15、（4）驗證節(jié)點可以基于所獲取的層級累加器是否有效來發(fā)現(xiàn)惡意節(jié)點。反過來說，約束惡意節(jié)點提供假數(shù)據(jù)的作惡行為，保障證明與驗證的可信度。

16、（5）將傳統(tǒng)的自下往上的計算證明轉(zhuǎn)化為自上而下的查詢證明，提高了區(qū)塊或者交易存在性驗證效率。

技術(shù)特征：

1.一種區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于，包括區(qū)塊證明服務(wù)和區(qū)塊驗證服務(wù)；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于：證據(jù)鏈生成模塊的生成方法包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的區(qū)塊或交易存在性證明方法，其特征在于：

8.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1至7中任一項所述方法的步驟。

9.一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述計算機程序被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行如權(quán)利要求1至7中任一項所述方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明的一種區(qū)塊或交易存在性證明方法、設(shè)備及存儲介質(zhì)，包括區(qū)塊證明服務(wù)和區(qū)塊驗證服務(wù)；其中，區(qū)塊證明服務(wù)由區(qū)塊鏈中記錄節(jié)點提供，記錄節(jié)點上存儲著鏈上已確定的區(qū)塊，以證明樹方式重構(gòu)存儲，提供用以證明存在性的層級累加器；所示區(qū)塊證明服務(wù)包括區(qū)塊存儲模塊、證明樹生成模塊、驗證數(shù)據(jù)查詢模塊；所述區(qū)塊驗證服務(wù)由驗證節(jié)點提供，負(fù)責(zé)獲取驗證數(shù)據(jù)，生成證據(jù)鏈并進(jìn)行區(qū)塊或者交易的有效性驗證；區(qū)塊驗證服務(wù)包括層級累加器證明模塊、證據(jù)鏈生成模塊、驗證模塊。本發(fā)明可解決傳統(tǒng)基于Merkle?Tree或者累加器方法進(jìn)行區(qū)塊或者交易證明時存在的計算開銷大、存儲開銷大的問題，減少存儲開銷的同時，驗證效率更高。

技術(shù)研發(fā)人員：譚海波,張曉婷,趙赫,許金林,馬志宇,張凌浩,陳中
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6