一种基于零知识证明的区块验证方法、设备及存储介质与流程

1.本发明属于计算机技术领域，尤其涉及一种基于零知识证明的区块验证方法、设备及存储介质。


背景技术：

2.基于零知识证明的区块链二层解决方案，能够实现相对于一层区块链10倍以上的性能提升，同时具有相同的安全性。现在的方案整体性能不够理想，因为在基于zkp的区块链二层方案中,在执行交易的同时,需要计算相关的证明材料用来下一步计算zkp的证明输入信息，如果将其放置在交易执行过程中，就会延长每笔交易的执行处理时间，进而影响整个区块的处理时间，这样的话，就不能保证二层区块链系统的高tps，即处理吞吐能力。


技术实现要素：

3.为了解决上述问题，本发明提供一种基于零知识证明的区块验证方法、设备及存储介质，通过将用于生成零知识证明的见证信息的计算拆分转移至链下，既能保证业务的高速执行，又能保证系统的安全性。
4.本发明采用以下技术方案：
5.第一方面，本发明提供一种基于零知识证明的区块验证方法，所述方法适用于二层区块链网络，所述二层区块链网络包括第一区块链网络和第二区块链网络，所述第一区块链网络和第二区块链网络各自独立打包和执行区块，所述第一区块链网络和第二区块链网络均部署有若干见证信息生成器，所述见证信息生成器用于计算生成零知识证明所需的见证信息；所述方法包括：
6.第一节点从所述二层区块链网络的交易池中获取待打包交易生成第一区块；
7.第一节点执行第一区块中所包含的交易，同时将所述第一区块及其状态更新信息(包括该区块执行完成之后的状态更新信息)发送至第一见证信息生成器；所述第一见证信息生成器为第一节点所在的第一区块链网络或第二区块链网络对应的见证信息生成器；
8.第一见证信息生成器离线计算所述第一区块对应的见证信息，并将第一区块对应的见证信息主动发送到第一零知识证明生成服务，或者被动接受第一零知识证明生成服务的查询，作为源数据进行零知识证明的生成；
9.第一区块链网络节点通过所述第一零知识证明实现对第一区块中的交易执行进行验证。
10.作为优选，当所述二层区块链网络打包多个区块需要生成零知识证明时，第一区块链网络和第二区块链网络部署的若干见证信息生成器启动多个线程，为多个区块生成见证信息。
11.作为优选，第一区块链网络和第二区块链网络部署的若干见证信息生成器启动多个线程，为多个区块生成见证信息之后还包括，对应的二层区块链网络节点为对应的区块生成零知识证明，二层区块链网络将多个零知识证明聚合生成聚合证明，通过聚合证明验
证生成所述聚合证明的多个零知识证明对应的区块。
12.第二方面，提供一种计算机设备，包括一个或多个处理器；
13.存储器，用于存储一个或多个程序，
14.当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述一个或多个处理器执行如上述第一方面所述的方法。
15.第三方面，提供一种存储有计算机程序的存储介质，该程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的方法。
16.本发明的有益效果在于本发明所提供的基于零知识证明的区块验证方法，通过将零知识证明生成用的见证信息部分的计算移除二层系统处理，转移至线下见证信息生成器进行计算，二次区块链网络只保留影响业务状态的交易执行处理，这样就可以实现见证信息生成进行并行化加速，同时降低对区块链的存储需求，既能保证业务的高速执行，又能保证系统的安全性。
附图说明
17.图1为本发明一实施例提供的一种基于零知识证明的区块验证方法的流程图。
18.图2为本发明一实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
19.以下结合具体实施例和说明书附图对本发明作出进一步清楚详细的描述说明。本领域普通技术人员在基于这些说明的情况下将能够实现本发明。此外，下述说明中涉及到的本发明的实施例通常仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。因此，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。如无特殊说明，本发明实施例所简述的方法均为本领域技术人员所掌握的方法。
20.作为本发明的一实施例，提供一种基于零知识证明的区块验证方法，所述方法适用于二层区块链网络，所述二层区块链网络包括第一区块链网络和第二区块链网络，所述第一区块链网络和第二区块链网络各自独立打包和执行区块，所述第一区块链网络和第二区块链网络均部署有若干见证信息生成器，所述见证信息生成器用于计算生成零知识证明所需的见证信息；如图1所示，所述方法包括：
21.第一节点从所述二层区块链网络的交易池中获取待打包交易生成第一区块；
22.第一节点执行第一区块中所包含的交易，同时将所述第一区块及其状态更新信息发送至第一见证信息生成器；所述第一见证信息生成器为第一节点所在的第一区块链网络或第二区块链网络对应的见证信息生成器；
23.第一见证信息生成器离线计算所述第一区块对应的见证信息，并将第一区块对应的见证信息主动发送到第一零知识证明生成服务，或者被动接受第一零知识证明生成服务的查询，作为源数据进行零知识证明的生成；
24.第一区块链网络节点通过所述第一零知识证明实现对第一区块中的交易执行进行验证。
25.在上述方案中，由于将见证信息计算放到了线下的见证信息生成器中进行计算，因此影响二次区块链网络整体tps的主要就是区块打包和区块执行，而用于区块验证的零知识证明进行延后计算，在线下见证信息计算求得后再计算区块对应的零知识证明，以此将复杂的见证信息计算剔除出二层区块链网络tps的处理流程，能够显著提升二次区块链网络的吞吐能力。
26.进一步的，当所述二层区块链网络打包多个区块需要生成零知识证明时，第一区块链网络和第二区块链网络部署的若干见证信息生成器启动多个线程，为多个区块生成见证信息。
27.进一步的，第一区块链网络和第二区块链网络部署的若干见证信息生成器启动多个线程，为多个区块生成见证信息之后还包括，对应的二层区块链网络节点为对应的区块生成零知识证明，二层区块链网络将多个零知识证明聚合生成聚合证明，通过聚合证明验证生成所述聚合证明的多个零知识证明对应的区块。
28.原来交易的执行只能是顺序执行的，在交易的执行过程中需要同时计算生成用于零知识证明生成的见证信息，本发明方案则通过将见证信息的计算剥离出区块链的处理流程，来提升二次区块链网络的吞吐能力。更近一步的，在见证信息生成过程中，由于是延迟计算，可能会出现多个区块的零知识证明同时等待计算的情况，此时启动多个线程，为多个区块计算见证信息，这样就可以将见证信息的计算进行并行化加速计算，同时也可以减少数据在区块链上的存储。
29.图2为本发明一实施例提供的一种设备的结构示意图。
30.如图2所示，作为另一方面，本技术还提供了一种计算机设备100，包括一个或多个中央处理单元(cpu)101，其可以根据存储在只读存储器(rom)102中的程序或者从存储部分108加载到随机访问存储器(ram)103中的程序而执行各种适当的动作和处理。在ram103中，还存储有设备100操作所需的各种程序和数据。cpu101、rom102以及ram103通过总线104彼此相连。输入/输出(i/o)接口105也连接至总线104。
31.以下部件连接至i/o接口105：包括键盘、鼠标等的输入部分106；包括诸如阴极射线管(crt)、液晶显示器(lcd)等以及扬声器等的输出部分107；包括硬盘等的存储部分108；以及包括诸如lan卡、调制解调器等的网络接口卡的通信部分109。通信部分109经由诸如因特网的网络执行通信处理驱动器110也根据需要连接至i/o接口105。可拆卸介质111，诸如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等等，根据需要安装在驱动器110上，以便于从其上读出的计算机程序根据需要被安装入存储部分108。
32.特别地，根据本技术公开的实施例，上述实施例1所描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本技术公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行上述任一实施例描述的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分109从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质111被安装。
33.作为又一方面，本技术还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例的装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，该程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本技术的方法。
34.附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，该模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这根据所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以通过执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以通过专用硬件与计算机指令的组合来实现。
35.描述于本技术实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，各所述单元可以是设置在计算机或移动智能设备中的软件程序，也可以是单独配置的硬件装置。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定。
36.以上描述仅为本技术的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本技术中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离本技术构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本技术中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。