百度超级链XChain核心数据结构

Posted 2021-08-05 thefist11

注意为“区块”、“交易”、“UTXO”和“读写集”。

1. 区块

区块以DAG方式链接起来形成的链。因此，区块是区块链的基本单元。

• 功能
  区块是区块链的基本单元，通常为了提高区块链网络的吞吐，矿工会在一个区块中打包若干个交易。一个区块通常由区块头以及区块体组成。

• 代码
  区块的Proto如下

 1message InternalBlock {
 2    // block version
 3    // 区块版本
 4    int32 version = 1;
 5    // Random number used to avoid replay attacks
 6    // 随机数，用来避免重放攻击
 7    int32 nonce = 2;
 8    // blockid generate the hash sign of the block used by sha256
 9    // 区块的唯一标识
10    bytes blockid = 3;
11    // pre_hash is the parent blockid of the block
12    // 区块的前置依赖区块ID
13    bytes pre_hash = 4;
14    // The miner id
15    // 矿工ID
16    bytes proposer = 5;
17    // 矿工对区块的签名
18    // The sign which miner signed: blockid + nonce + timestamp
19    bytes sign = 6;
20    // The pk of the miner
21    // 矿工公钥
22    bytes pubkey = 7;
23    // The Merkle Tree root
24    // 默克尔树树根
25    bytes merkle_root = 8;
26    // The height of the blockchain
27    // 区块所在高度
28    int64 height = 9;
29    // Timestamp of the block
30    // 打包区块的时间戳
31    int64 timestamp = 10;
32    // Transactions of the block, only txid stored on kv, the detail information
33    // stored in another table
34    // 交易内容
35    repeated Transaction transactions = 11;
36    // The transaction count of the block
37    // 区块中包含的交易数量
38    int32 tx_count = 12;
39    // 所有交易hash的merkle tree
40    repeated bytes merkle_tree = 13;
41    // 采用DPOS共识算法时，当前是第几轮
42    int64 curTerm = 16;
43    int64 curBlockNum = 17;
44    // 区块中执行失败的交易以及对应的失败原因
45    map<string, string> failed_txs = 18; // txid -> failed reason
46    // 采用POW共识算法时，对应的挖矿难度值
47    int32 targetBits = 19;
48    // 下面的属性会动态变化
49    // If the block is on the trunk
50    // 该区块是否在主干上
51    bool in_trunk = 14;
52    // Next next block which on trunk
53    // 当前区块的后继区块ID
54    bytes next_hash = 15;
55}

2. 交易

• 背景
  区块链网络中的每个节点都是一个状态机，为了给每个节点传递状态，系统引入了交易，作为区块链网络状态更改的最小操作单元。
• 功能
  通常表现为普通转账以及智能合约调用。
• 代码
  交易的Proto如下

 1message Transaction {
 2    // txid is the id of this transaction
 3    // 交易的唯一标识
 4    bytes txid = 1;
 5    // the blockid the transaction belong to
 6    // 交易被打包在哪个区块中
 7    bytes blockid = 2;
 8    // Transaction input list
 9    // UTXO来源
10    repeated TxInput tx_inputs = 3;
11    // Transaction output list
12    // UTXO去处
13    repeated TxOutput tx_outputs = 4;
14    // Transaction description or system contract
15    // 交易内容描述或系统合约
16    bytes desc = 6;
17    // Mining rewards
18    // 矿工奖励
19    bool coinbase = 7;
20    // Random number used to avoid replay attacks
21    // 随机数
22    string nonce = 8;
23    // Timestamp to launch the transaction
24    // 发起交易的时间戳
25    int64 timestamp = 9;
26    // tx format version; tx格式版本号
27    int32 version = 10;
28    // auto generated tx
29    // 该交易是否属于系统自动生成的交易
30    bool autogen = 11;
31    // 读写集中的读集
32    repeated TxInputExt tx_inputs_ext = 23;
33    // 读写集中的写集
34    repeated TxOutputExt tx_outputs_ext = 24;
35    // 该交易包含的合约调用请求
36    repeated InvokeRequest contract_requests = 25;
37    // 权限系统新增字段
38    // 交易发起者, 可以是一个Address或者一个Account
39    string initiator = 26;
40    // 交易发起需要被收集签名的AddressURL集合信息，包括用于utxo转账和用于合约调用
41    repeated string auth_require = 27;
42    // 交易发起者对交易元数据签名，签名的内容包括auth_require字段
43    repeated SignatureInfo initiator_signs = 28;
44    // 收集到的签名
45    repeated SignatureInfo auth_require_signs = 29;
46    // 节点收到tx的时间戳，不参与签名
47    int64 received_timestamp = 30;
48    // 统一签名(支持多重签名/环签名等，与initiator_signs/auth_require_signs不同时使用)
49    XuperSignature xuper_sign = 31;
50}

3. UTXO

• 背景
  区块链中比较常见的两种操作，包括普通转账以及合约调用，这两种操作都涉及到了数据状态的引用以及更新。为了描述普通转账涉及到的数据状态的引用以及更新，引入了UTXO(Unspent Transaction Output)。
• 功能
  一种记账方式，用来描述普通转账时涉及到的数据状态的引用以及更新。通常由转账来源数据(UtxoInput)以及转账去处数据(UtxoOutput)组成。
• 代码
  UTXO的Proto如下

 1message Utxo {
 2    // 转账数量
 3    bytes amount = 1;
 4    // 转给谁
 5    bytes toAddr = 2;
 6    // 转给谁的公钥
 7    bytes toPubkey = 3;
 8    // 该Utxo属于哪一个交易
 9    bytes refTxid = 4;
10    // 该Utxo数据哪一个交易的哪一个offset
11    int32 refOffset = 5;
12}
13// UtxoInput query info to query utxos
14// UTXO的转账来源
15message UtxoInput {
16    Header header = 1;
17    // which bcname to select
18    // UTXO来源属于哪一条链
19    string bcname = 2;
20    // address to select
21    // UTXO来源属于哪个address
22    string address = 3;
23    // publickey of the address
24    // UTXO来源对应的公钥
25    string publickey = 4;
26    // totalNeed refer the total need utxos to select
27    // 需要的UTXO总额
28    string totalNeed = 5;
29    // userSign of input
30    // UTXO来源的签名
31    bytes userSign = 7;
32    // need lock
33    // 该UTXO是否需要锁定(内存级别锁定)
34    bool needLock = 8;
35}
36// UtxoOutput query results
37// UTXO的转账去处
38message UtxoOutput {
39    Header header = 1;
40    // utxo list
41    // UTXO去处
42    repeated Utxo utxoList = 2;
43    // total selected amount
44    // UTXO去处总额
45    string totalSelected = 3;
46}

4. 读写集

• 背景：区块链中比较常见的两种操作，包括普通转账以及合约调用，这两种操作都涉及到了数据状态的引用以及更新。为了描述合约调用涉及到的数据状态的引用以及更新，引入了读写集。
• 功能：一种用来描述合约调用时涉及到的数据状态的引用以及更新的技术。通常由读集(TxInputExt)以及写集(TxOutputExt)组成。
• 代码：读写集的Proto如下

1// 扩展输入
 2message TxInputExt {
 3    // 读集属于哪一个bucket
 4    string bucket = 1;
 5    // 读集对应的key
 6    bytes key = 2;
 7    // 读集属于哪一个txid
 8    bytes ref_txid = 3;
 9    // 读集属于哪一个txid的哪一个offset
10    int32 ref_offset = 4;
11}
12// 扩展输出
13message TxOutputExt {
14    // 写集属于哪一个bucket
15    string bucket = 1;
16    // 写集对应的key
17    bytes key = 2;
18    // 写集对应的value
19    bytes value = 3;
20}