一种基于区块链的云渲染资源兑换方法与流程

本发明属于信息技术领域，涉及一种资源兑换方法，更具体是涉及一种基于区块链的云渲染资源兑换方法。

背景技术：

目前大多数的渲染平台依然停留在为用户提供渲染服务的基础上，没有充分利用用户设计的渲染素材资源实现资源兑换，浪费了良好的渲染素材资源。通过用户流量大的渲染平台自身成为资源卖场，让用户可以在渲染的同时，将用户设计的产品投入渲染平台的资源市场，让更多人关注用户的设计，满足用户个性化的需求。渲染资源兑换方法通过与渲染系统的互动正确感知相应资源的被使用的情况，并采用区块链将相应的使用情况用可信的方式记录下来，同时，采用了与渲染应用动态变化相适应的方法，让相应区块链具有弹性，高效地实现渲染用户、使用资源及其价值的绑定。

随着互联网时代的日益深化，企业的信息化，大型数据中心的区域化，混合云服务的构建，都面临关于存储的问题：(1)数据库部署不便，当系统中某终端需要部署新的服务时，往往需要停机部署以及实施人员进行现场操作；(2)无法保证服务的高可用，当终端需要进行数据库变更(部署、卸载、升级某个数据库)时，需要停机部署，因此造成其他服务不可用。(3)系统升级不便，当系统需要升级终端时，需要实施人员或团队进行现场实施。(4)运维时效性差，发现问题后往往由于实施成本造成运维不及时。静态的虚拟资源分配机制显然不足以应对经常变化的用户需求，而同时人工动态分配资源也存在明显的滞后性，进而造成计算资源的浪费，影响云平台的整体性能。当前区块链的局限性的明显问题就是吞吐量有限，每秒处理的交易量过少，为了运行一个能够处理实际吞吐量需求，区块链就必须具有可扩展性。通过区块链的动态部署能够根据渲染系统的改动而动态改变，实现服务的高可用性。

传统合约由双方或多方通过协议来进行等值交换，双方或多方必须彼此信任才能履行交易。否则一旦一方违约可能就要借助社会监督和司法机构。而智能合约则无须信任彼此，因为智能合约不仅是由代码进行定义，也会由代码强制执行，完全自动且无法干预。智能合约允许这些合约的条款和条件对所有相关方都是完全可访问和可见的。一旦协议达成，就没有争议了。交易者基于对代码的信任，可以在不信任环境下安心、安全地进行交易。

传统数据库中字段搜索费时费力，运用梅克尔树进行信息检索，将字段放在一个区块中，比特币区块链中的每个区块都包含所有交易的哈希值，所有这些交易的梅克尔根都包含在该区块的头中，实现快速高效的检索。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明提供了一种基于区块链的云渲染资源兑换方法，该方法包括构建改进版以太坊区块链平台、基于智能合约的动态网络扩展方法、三维梅克尔树的改进方法和综合的交互接口，它能够动态地进行区块链部署。

为达到上述技术效果，本发明采用如下技术方案：

步骤1：构建与云渲染业务平台对接的以太坊区块链平台；

步骤2：通过一种综合交互接口，进行工作证明，开启上链流程；

步骤3：提供一种基于智能合约的包括链外节点、汇聚节点和核心节点构成的动态扩展的区块链网络，用渲染应用已有的数据安全和鉴权服务系统进行授权认证系统对接，将验证模块和授权信息反馈到系统；

步骤4：提供一种三维梅克尔树的改进方法，增加以字母数字编码的信息的检索方法，有助于高效的进行插入/删除操作。

所述步骤1，构建与云渲染业务平台对接的改进版以太坊区块链平台，是这个方法的基础环节，该平台采用四层架构：应用层：包括渲染应用和扩展应用，分三类接口：区块链访问、数据操作、渲染应用系统；业务层：包括渲染任务相关业务；数据层(链下)：包含产品与企业数据库、样品检测结果数据库，溯源数据库，智能合约存储库，控制许可数据库，强化了存储功能，去交易化，简化加密和认证；区块链层(链上)：包含以太坊服务器组成的区块链网络，根据渲染系统中渲染服务器动态部署。

所述步骤2，提供一种综合交互接口，进行工作证明，开启上链流程，具体步骤如下：

步骤2.1：通过渲染系统的鉴权信息，获取用户授权状态，确权用户具有上链基本条件；

步骤2.2：通过渲染模块资源服务接口，获取相应资源服务信息，并据此进行该资源的被使用工作证明；

所述资源的被使用工作证明包含三部分内容：存在、使用量和使用难度；

进一步地，所述存在是在追溯管理系统从业务处理服务系统中验证资源是否存在，验证成功的资源写入工作证明；所述使用量从计费管理系统中获取渲染费用计算使用量，写入工作证明；所述使用难度是指用户上传的渲染资源的统计的粒度，即渲染资源经过光线追踪等渲染程序处理难度的难度系数。难度系数的值超过平均值予以存储，再将难度系数的值作为散列表的输入数据。

步骤2.3：对于确权用户应用该资源的工作证明大于门限值的，可以作上链处理。

进一步地，所述门限值是指渲染资源值得上链的最低值，不符合最低值的不予上链。

所述步骤3，提供一种基于智能合约的动态扩展的区块链网络。为了强化区块链网络的延展性和区块链系统的效率，链接结构分数据层、区块链层和区块链网络，本方法采用了由链外节点、汇聚节点和核心节点构成的动态扩展的区块链网络，数据层中保存链外数据和链外控制信息，区块链层裁剪渲染服务器，用渲染应用已有的数据安全和鉴权服务系统进行权限管理，以及渲染系统已有的密码，改造链子和验证模块。其工作步骤如下：

步骤3.1：有上链需求的事件创建链外节点，它是一个区块链轻节点，仅完成验证事件和块形成与链接。为简化计算，采用ripemd-128作为散列算法；作为新点，通过固定端口接收广播信息，寻找汇聚节点和激活的链外节点，更新列表记录节点链接情况，并用最短距离法，确定新建链外节点的父节点，用户验证信息加工作证明结果经ripemd-128算法生成该节点的散列值，并用来唯一标识。

进一步地，所述有上链的需求是渲染应用中所需求的数据。

进一步地，所述ripemd-128散列算法用于进一步将sha-256的散列值输出缩短到128位。

步骤3.2：核心节点，是基于以太坊区块链基本节点构建方法构建的，不同的是，它在广播传输区块信息时，针对汇聚节点，只传应答和查询信息；

步骤3.3：汇聚节点，也是基于以太坊区块链基本节点构建方法构建的，不同的是，它是一个准标准区块链基本节点，它的父节点是核心节点，在其父节点创建时同时创建，但它不参与核心节点间的区块链操作。它仅完成三项事务：验证链外节点；把来自链外节点的块数据作为本节点的数据按标准区块链结构封装，通过父节点在区块链上传送；在核心节点和链外节点间作应答链接。

步骤3.4：应答操作，有请求和确认两种，完成的事务有链外节点的建立、链外节点数据传输、链外节点的退出。

步骤3.5：链外节点的退出，由发起上链的渲染应用用户提出，提出的条件是该用户的渲染任务结束，且占用的渲染资源将释放，若该节点没有子节点且处于空闲(若不空闲，先完成当前事务)，提出退出请求，该申请经核心节点确认，完成退出；若有子节点，将自身父节点通知给相应子节点，并要求其尽快调整链接，得到其完成相应调整信息后，提出退出请求，该申请经核心节点确认，完成退出。

所述步骤4，提供一种三维梅克尔树的改进方法。在区块链中，梅克尔树有助于对分散系统中的内容进行有效和安全的验证，提供了一个有效的信息检索手段，本方法利用以太坊区块链可配置多梅克尔树的特点，高效地实现渲染用户、使用资源及其价值的绑定，同时对梅克尔树也进行了改进，使其可以按不同的信息类型进行操作。每个块定义有三个改进的梅克尔根：状态根，由渲染用户信息决定，它有助于维护全局状态；事务根，由渲染应用采用资源的信息决定，它跟踪并确保一个资源调用的完整性；效果根，它是与块中的事务对应的效果的根散列，用来反映资源的使用效果。对梅克尔树的改进，是增加了以字母数字编码的信息的检索方法，有助于高效的插入/删除操作，增加的关键值查找非常有效。

与现有技术相比，本发明所具有的优点有：

1)具有弹性，能随云渲染服务同步伸缩部署；

2)效率优先，采用链上链下结合的结构，敏感数据链上存储，核心计算链下完成；

3)突出重点，链上部分仅用户、相应资源及其价值、价值转换进行确认和记录；

4)应用方便，各类人员可在渲染业务平台上实时动态地查看相关信息。

附图说明

图1为本发明的改进版以太坊区块链平台示意图。

图2为本发明的进行工作证明的综合交互接口示意图。

图3为本发明的动态扩展的区块链网络示意图。

图4为本发明的区块链网络链接结构示意图。

图5为本发明的链外节点的生命周期示意图。

图6为本发明的三维梅克尔树的改进方法示意图。

具体实施方式

下面结合附图说明和具体实施例对本发明作进一步解释。

本实施例提供了一种基于区块链的云渲染资源兑换方法，包括以下步骤：

步骤1：构建与云渲染业务平台对接的以太坊区块链平台；

步骤2：通过一种综合交互接口，进行工作证明，开启上链流程；

步骤3：提供一种基于智能合约的包括链外节点、汇聚节点和核心节点构成的动态扩展的区块链网络，用渲染应用已有的数据安全和鉴权服务系统进行权限管理，以及渲染系统已有的密码，改造链子和验证模块；

步骤4：提供一种三维梅克尔树的改进方法，增加以字母数字编码的信息的检索方法，有助于高效的进行插入/删除操作。

如图1所示，本发明的改进版以太坊区块链平台示意图，包括应用层、业务层、数据层和区块链层；

应用层包括渲染应用和扩展应用，分三类接口：区块链访问、数据操作、渲染应用系统；

业务层包括渲染任务管理服务系统，样品检测管理系统，追溯管理系统，智能合约管理系统，计费系统，数据安全和鉴权服务系统；

数据层包含产品与企业数据库、样品检测结果数据库，溯源数据库，智能合约存储库，控制许可数据库，强化了存储功能，去交易化，简化加密和认证；

区块链层包含以太坊服务器组成的区块链网络，根据渲染系统中渲染服务器动态部署。

如图2所示，本发明的进行工作证明的综合交互接口示意图，包括步骤如下：

步骤2.1：通过渲染系统的鉴权信息，获取用户授权状态，确权用户具有上链基本条件；

步骤2.2：通过渲染模块资源服务接口，获取相应资源服务信息，并据此进行该资源的被使用工作证明；

所述资源的被使用工作证明包含三部分内容：存在、使用量和使用难度；

步骤2.3：对于确权用户应用该资源的工作证明大于门限值的，作上链处理。

如图3、图4和图5所示，本发明的动态扩展的区块链网络由链外节点、汇聚节点和核心节点构成，数据层中保存链外数据和链外控制信息，区块链层裁剪渲染服务器，用渲染应用已有的数据安全和鉴权服务系统进行权限管理，以及渲染系统已有的密码，改造链子和验证模块。其工作步骤如下：

步骤3.1：有上链需求的事件创建链外节点，它是一个区块链轻节点，仅完成验证事件和块形成与链接。为简化计算，采用ripemd-128作为散列算法；作为新点，通过固定端口接收广播信息，寻找汇聚节点和激活的链外节点，更新列表记录节点链接情况，并用最短距离法，确定新建链外节点的父节点，用户验证信息加工作证明结果经ripemd-128算法生成该节点的散列值，并用来唯一标识。

进一步地，所述有上链的需求是渲染应用中所需求的数据。

进一步地，所述ripemd-128散列算法用于进一步将sha-256的散列值输出缩短到128位。

步骤3.2：核心节点，是基于以太坊区块链基本节点构建方法构建的，不同的是，它在广播传输区块信息时，针对汇聚节点，只传应答和查询信息；

步骤3.3：汇聚节点，也是基于以太坊区块链基本节点构建方法构建的，不同的是，它是一个准标准区块链基本节点，它的父节点是核心节点，在其父节点创建时同时创建，但它不参与核心节点间的区块链操作。它仅完成三项事务：验证链外节点；把来自链外节点的块数据作为本节点的数据按标准区块链结构封装，通过父节点在区块链上传送；在核心节点和链外节点间作应答链接。

步骤3.4：应答操作，有请求和确认两种，完成的事务有链外节点的建立、链外节点数据传输、链外节点的退出。

步骤3.5：链外节点的退出，由发起上链的渲染应用用户提出，提出的条件是该用户的渲染任务结束，且占用的渲染资源将释放，若该节点没有子节点且处于空闲(若不空闲，先完成当前事务)，提出退出请求，该申请经核心节点确认，完成退出；若有子节点，将自身父节点通知给相应子节点，并要求其尽快调整链接，得到其完成相应调整信息后，提出退出请求，该申请经核心节点确认，完成退出。

如图6所示，本发明的三维梅克尔树的改进方法示意图，在区块链中，梅克尔树有助于对分散系统中的内容进行有效和安全的验证，提供了一个有效的信息检索手段，本方法利用以太坊区块链可配置多梅克尔树的特点，高效地实现渲染用户、使用资源及其价值的绑定，同时对梅克尔树也进行了改进，使其可以按不同的信息类型进行操作。每个块定义有三个改进的梅克尔根：状态根，由渲染用户信息决定，它有助于维护全局状态；事务根，由渲染应用采用资源的信息决定，它跟踪并确保一个资源调用的完整性；效果根，它是与块中的事务对应的效果的根散列，用来反映资源的使用效果。对梅克尔树的改进，是增加了以字母数字编码的信息的检索方法，有助于高效的插入/删除操作，增加的关键值查找非常有效。

以上的实施例仅为说明本发明实施的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。