TCESA 1166-2021 區(qū)塊鏈 可裝配系統(tǒng) 流程規(guī)范

ICS35.240.01

CCSL70

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

T/CESA1166—2021

區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)流程規(guī)范

Blockchain-Assemblablesystem-Processingspecification

2021-08-26發(fā)布2021-09-01實(shí)施

中國(guó)電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)發(fā)布

T/CESA1166—2021

目次

前言....................................................................................HI

弓I言.....................................................................................IV

1范圍....................................................................................1

2規(guī)范性引用文件.........................................................................1

3術(shù)語(yǔ)和定義..............................................................................1

4可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)執(zhí)行流程...............................................................2

4.1通則...............................................................................2

4.2提議候選區(qū)塊......................................................................2

4.3共識(shí)候選區(qū)塊......................................................................3

4.4驗(yàn)證候選區(qū)塊......................................................................3

4.5執(zhí)行候選區(qū)塊......................................................................3

5可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)參考模塊...............................................................3

5.1概述...............................................................................3

5.2交易緩存模塊.......................................................................4

5.3區(qū)塊提議模塊.......................................................................4

5.4交易調(diào)度模塊.......................................................................5

5.5智能合約模塊.......................................................................5

5.6共識(shí)算法模塊.......................................................................5

5.7對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模塊.......................................................................5

5.8區(qū)塊驗(yàn)證模塊.......................................................................5

5.9區(qū)塊執(zhí)行模塊.......................................................................5

5.10數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊......................................................................5

5.11數(shù)據(jù)快照模塊......................................................................6

5.12加密組件庫(kù)........................................................................6

5.13擴(kuò)展模塊..........................................................................6

5.13.1身份和權(quán)限管理模塊............................................................6

5.13.2調(diào)參模塊......................................................................6

5.13.3跨鏈模塊......................................................................6

6可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)驗(yàn)證方法...............................................................7

6.1系統(tǒng)執(zhí)行流程驗(yàn)證方法...............................................................7

6.2系統(tǒng)模塊驗(yàn)證方法...................................................................7

6.3系統(tǒng)可裝配性.......................................................................7

參考文獻(xiàn)...............................................................................8

II

T/CESA1166—2021

前言

本文件按照GB/T1.1—2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起

草。

T/CESA1166《區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)流程規(guī)范》、T/CESA1167《區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)模塊接口要

求》與T/CESA1168《區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)裝配規(guī)范》共同構(gòu)成供開(kāi)發(fā)方和用戶選擇使用可裝配區(qū)塊鏈

系統(tǒng)的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)體系。

請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別這些專利的責(zé)任。

本文件由北京微芯區(qū)塊鏈與邊緣計(jì)算研究院提出。

本文件由中國(guó)電子工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)協(xié)會(huì)歸口。

本文件起草單位：北京微芯區(qū)塊鏈與邊緣計(jì)算研究院、北京微芯感知科技有限公司、騰訊云計(jì)算（北

京）有限責(zé)任公司、北京市大數(shù)據(jù)中心、北京航空航天大學(xué)、北京電子商務(wù)交易技術(shù)國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室、

北京數(shù)字認(rèn)證股份有限公司。

本文件主要起草人：任常銳、黃普、唐琳、殷舒、萬(wàn)明超、楊華衛(wèi)、武尚、胡志琳、李開(kāi)源、李鴻

瑞、李力、敖萌、張建俊、石志國(guó)、賈曉豐、高嵩、章敏、邱望潔、袁波、劉一萱、柴躍廷、黃亞?wèn)|、

張永強(qiáng)、梁海驊。

III

T/CESA1166—2021

引言

可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)是由一組易替代、遵循一定規(guī)范的模塊按照使用者的定制需求組合而成的可正常

運(yùn)作的區(qū)塊鏈系統(tǒng)?？裳b配區(qū)塊鏈系統(tǒng)通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)流程抽象，采用標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的技術(shù)手段，使用戶可

以根據(jù)自身需求，精準(zhǔn)地選擇和剪裁不同的基礎(chǔ)模塊，支持不同的系統(tǒng)特性，從而裝配出能支持廣泛應(yīng)

用場(chǎng)景的區(qū)塊鏈系統(tǒng)，將區(qū)塊鏈系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)從現(xiàn)有的手工作業(yè)模式推進(jìn)到自動(dòng)裝配生產(chǎn)模式。

可裝配系統(tǒng)與支持可插拔的系統(tǒng)的區(qū)別在于可裝配系統(tǒng)的自由度高于支持可插拔的系統(tǒng)。一般支持

可插拔的系統(tǒng)是有一個(gè)固定的框架，并且有固定的模塊接口，通過(guò)替換模塊的方式實(shí)現(xiàn)可插拔。而可裝

配系統(tǒng)是通過(guò)模塊間的組合，直接組成一個(gè)完整的系統(tǒng)。從模塊替換角度來(lái)看，可裝配系統(tǒng)沒(méi)有一個(gè)固

定的框架，系統(tǒng)的框架本身也是可替換的。因此從軟件架構(gòu)角度看，可插拔的系統(tǒng)是一種特殊的可裝配

系統(tǒng)，可插拔系統(tǒng)是框架固定的可裝配系統(tǒng)。

本文件可為可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)提供基礎(chǔ)參考，有助理解可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)的概念，有助于區(qū)塊鏈用

戶選擇具體的區(qū)塊鏈系統(tǒng)。此外，本文件準(zhǔn)有助于多方協(xié)作共同開(kāi)發(fā)區(qū)塊鏈底層平臺(tái)，對(duì)于促進(jìn)區(qū)塊鏈

技術(shù)普及和規(guī)模化應(yīng)用具有重要意義。

IV

T/CESA1166—2021

區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)流程規(guī)范

1范圍

本文件確立了可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)的系統(tǒng)執(zhí)行流程，規(guī)定了系統(tǒng)參考模塊功能，描述了對(duì)應(yīng)的驗(yàn)證方

法，界定了有關(guān)術(shù)語(yǔ)和定義。

本文件適用于區(qū)塊鏈服務(wù)提供方提供可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)的功能組件和構(gòu)建可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)。

2規(guī)范性引用文件

下列文件中的內(nèi)容通過(guò)文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，

僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本

文件。

T/CESA6001—2016區(qū)塊鏈參考架構(gòu)

T/CESA1168—2021區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)裝配規(guī)范

3術(shù)語(yǔ)和定義

T/CESA6001—2016和丁￡￡$人1168—2021界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)peertopeernetwork

一種僅包含對(duì)控制和操作能力等效的節(jié)點(diǎn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。

［來(lái)源:T/CESA6001—2016,2.1.8J

3.2

提議節(jié)點(diǎn)proposingnode

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)產(chǎn)生新的候選區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)。

注：在一個(gè)區(qū)塊輪次中提議節(jié)點(diǎn)可以是一個(gè)或多個(gè)。在不同輪次中提議節(jié)點(diǎn)和驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)身份可互相轉(zhuǎn)換。

3.3

驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)verifyingnode

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)驗(yàn)證新的候選區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)。

注：對(duì)某一候選區(qū)塊而言，除提議此區(qū)塊的節(jié)點(diǎn)外其余區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)均為驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)。在不同輪次中提議節(jié)點(diǎn)和驗(yàn)證節(jié)

點(diǎn)身份可互相轉(zhuǎn)換。

3.4

交易調(diào)度transactionscheduIing

1

T/CESA1166—2021

將一批交易按照調(diào)度策略分配計(jì)算資源進(jìn)行執(zhí)行的過(guò)程。

注：交易調(diào)度的調(diào)度策略決定一批交易的執(zhí)行順序和交易并行沖突的處理機(jī)制。

3.5

交易讀取transactionreading

鏈上拉取區(qū)塊，并讀取區(qū)塊中解析交易信息的過(guò)程。

3.6

酉已置交易configurationtransaction

把區(qū)塊鏈配置信息或配置變更信息存儲(chǔ)在交易內(nèi)容中的交易。

4可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)執(zhí)行流程

4.1通則

應(yīng)根據(jù)T/CESA1168—2021《區(qū)塊鏈可裝配系統(tǒng)裝配規(guī)范》中5.2系統(tǒng)裝配流程，選擇可裝配區(qū)塊

鏈系統(tǒng)框架。選定的框架所對(duì)應(yīng)的執(zhí)行流程見(jiàn)圖1。

圖1可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)執(zhí)行流程

在可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)參考執(zhí)行流程中，區(qū)塊產(chǎn)生流程整體應(yīng)劃分為提議候選區(qū)塊、共識(shí)候選區(qū)塊、

驗(yàn)證候選區(qū)塊、執(zhí)行候選區(qū)塊四部分。

4.2提議候選區(qū)塊

2

T/CESA1166—2021

提議候選區(qū)塊是指提議節(jié)點(diǎn)應(yīng)將一個(gè)或多個(gè)交易打包為候選區(qū)塊，供區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)進(jìn)行共識(shí)

的流程。

4.3共識(shí)候選區(qū)塊

候選區(qū)塊被提議后，各區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)應(yīng)就此候選區(qū)塊能否追加至當(dāng)前區(qū)塊鏈達(dá)成共識(shí)的流程。

4.4驗(yàn)證候選區(qū)塊

在共識(shí)候選區(qū)塊中，驗(yàn)證節(jié)點(diǎn)應(yīng)執(zhí)行驗(yàn)證候選區(qū)塊流程以校驗(yàn)候選區(qū)塊的有效性，若有效則繼續(xù)共

識(shí)候選區(qū)塊流程，若無(wú)效則拒絕此候選區(qū)塊。

4.5執(zhí)行候選區(qū)塊

各節(jié)點(diǎn)對(duì)候選區(qū)塊達(dá)成共識(shí)后，進(jìn)入執(zhí)行候選區(qū)塊流程。該流程將候選區(qū)塊、區(qū)塊中的交易、區(qū)塊

鏈的狀態(tài)變更等寫(xiě)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，使區(qū)塊數(shù)據(jù)生效的流程。

5可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)參考模塊

5.1概述

根據(jù)可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)參考執(zhí)行流程，可將區(qū)塊鏈劃分為圖2中展示的模塊和流程。參考執(zhí)行流程

中的每一個(gè)步驟均對(duì)應(yīng)多個(gè)區(qū)塊鏈功能模塊，模塊間通過(guò)接口封裝調(diào)用，并支持函數(shù)調(diào)用、進(jìn)程間通信、

網(wǎng)絡(luò)通信等不同的調(diào)用方式。

可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)參考模塊可分為執(zhí)行流程相關(guān)模塊、基礎(chǔ)組件相關(guān)模塊、擴(kuò)展模塊共三類。其中，

執(zhí)行流程相關(guān)模塊包含交易緩存模塊、區(qū)塊提議模塊、交易調(diào)度模塊、智能合約模塊、共識(shí)算法模塊、

對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模塊、區(qū)塊驗(yàn)證模塊、區(qū)塊執(zhí)行模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)快照模塊；基礎(chǔ)組件相關(guān)模塊包含

加密組件庫(kù)模塊；擴(kuò)展模塊包含身份和權(quán)限管理模塊、調(diào)參模塊、跨鏈模塊。

3

T/CESA1166—2021

圖2可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)模塊

5.2交易緩存模塊

交易緩存模塊將節(jié)點(diǎn)從用戶或其他節(jié)點(diǎn)收到的交易進(jìn)行緩存，供區(qū)塊提議模塊批量獲取交易并打包

為區(qū)塊。具體應(yīng)支持：

a）在交易緩存增加一條交易；

b）從交易緩存獲取供打包的一批交易；

c）從交易緩存移除已打包過(guò)的一批交易。

5.3區(qū)塊提議模塊

區(qū)塊提議模塊負(fù)責(zé)按照時(shí)間間隔、最大區(qū)塊交易數(shù)等出塊模式從交易緩存中批量獲取交易，調(diào)用交

易調(diào)度模塊預(yù)執(zhí)行交易，并將其中合法交易、區(qū)塊高度、區(qū)塊時(shí)間戳、交易執(zhí)行結(jié)果等信息組裝為候選

區(qū)塊，發(fā)送至共識(shí)算法模塊完成區(qū)塊提議。具體應(yīng)支持：

4

T/CESA1166—2021

a）響應(yīng)來(lái)自交易緩存模塊的區(qū)塊提議信號(hào)，進(jìn)行打包規(guī)則驗(yàn)證，通過(guò)后執(zhí)行打包操作；

b）處理來(lái)自共識(shí)算法模塊的區(qū)塊提議狀態(tài)消息通知，進(jìn)行打包規(guī)則驗(yàn)證，通過(guò)后執(zhí)行打包操作。

5.4交易調(diào)度模塊

交易調(diào)度模塊負(fù)責(zé)將一批交易按預(yù)定策略發(fā)送至智能合約模塊進(jìn)行執(zhí)行。按照策略的不同，可分為

串行調(diào)度和并行調(diào)度兩種。在串行調(diào)度中，交易被按順序逐一發(fā)送至智能合約模塊執(zhí)行。在并行調(diào)度中，

調(diào)度模塊將交易并行發(fā)送至智能合約模塊，并進(jìn)行沖突檢測(cè)、交易重試等，保證并行執(zhí)行的正確性。具

體應(yīng)支持：

a）調(diào)度交易的執(zhí)行，并返回交易執(zhí)行結(jié)果以及執(zhí)行涉及的讀寫(xiě)集；

b）參照候選區(qū)塊里的有向無(wú)環(huán)圖，按序驗(yàn)證執(zhí)行其中的交易。

5.5智能合約模塊

智能合約模塊負(fù)責(zé)執(zhí)行具體業(yè)務(wù)邏輯的合約代碼，在區(qū)塊鏈不可篡改的數(shù)據(jù)之上構(gòu)建分布式應(yīng)用程

序。智能合約接受用戶的調(diào)用，結(jié)合用戶的輸入和當(dāng)前鏈上狀態(tài)，經(jīng)過(guò)一系列運(yùn)算后產(chǎn)生對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)

的更新操作集合。具體應(yīng)支持運(yùn)行合約以執(zhí)行交易驗(yàn)證。

注：只要在受限的運(yùn)行資源下，能夠模擬執(zhí)行用戶程序并產(chǎn)生讀寫(xiě)集合的組件，均可用作區(qū)塊鏈的合約引擎組件。

限制智能合約運(yùn)行資源是為防止某一智能合約占用過(guò)多節(jié)點(diǎn)硬件資源，導(dǎo)致節(jié)點(diǎn)宕機(jī)。

5.6共識(shí)算法模塊

共識(shí)算法保證區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)在各參與方的嚴(yán)格一致。按照容錯(cuò)程度的不同，共識(shí)算法可分為拜占庭容

錯(cuò)算法和非拜占庭容錯(cuò)算法。按照一致性程度的不同，共識(shí)算法可分為強(qiáng)一致性共識(shí)和弱一致性共識(shí)。

按照共識(shí)過(guò)程各節(jié)點(diǎn)的協(xié)作類型，共識(shí)算法可分為競(jìng)爭(zhēng)性共識(shí)和合作性共識(shí)。具體應(yīng)支持：

a）響應(yīng)來(lái)自區(qū)塊提議模塊的通知，對(duì)候選區(qū)塊進(jìn)行共識(shí)；

b）處理對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模塊發(fā)來(lái)的消息。

5.7對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模塊

區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)間采用對(duì)等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行連接和通信，任意一個(gè)節(jié)點(diǎn)的加入和退出不影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的連

通性。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)模塊負(fù)責(zé)將區(qū)塊、交易、共識(shí)消息等同步至網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)。具體應(yīng)支持：

a）將消息（交易）廣播到網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)；

b）將消息（區(qū)塊）廣播給共識(shí)節(jié)點(diǎn)；

c）接收來(lái)自共識(shí)算法模塊或?qū)Φ染W(wǎng)絡(luò)模塊的消息。

注：也可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)景，采用其他的傳輸網(wǎng)絡(luò)模式。

5.8區(qū)塊驗(yàn)證模塊

區(qū)塊驗(yàn)證模塊負(fù)責(zé)校驗(yàn)區(qū)塊格式等的有效性，并調(diào)用交易調(diào)度模塊執(zhí)行候選區(qū)塊中的所有交易，進(jìn)

而判斷本地執(zhí)行結(jié)果與候選區(qū)塊中包含的執(zhí)行結(jié)果的一致性，模塊應(yīng)支持候選區(qū)塊合法性驗(yàn)證。

5.9區(qū)塊執(zhí)行模塊

區(qū)塊執(zhí)行模塊負(fù)責(zé)調(diào)用數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊將已共識(shí)的候選區(qū)塊寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)，并通知交易緩存模塊批量

移除己共識(shí)區(qū)塊內(nèi)交易，防止交易重復(fù)加入?yún)^(qū)塊。模塊應(yīng)支持將己共識(shí)區(qū)塊寫(xiě)入數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，并清理

交易緩存模塊中對(duì)應(yīng)的交易集。

5.10數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊

5

T/CESA1166—2021

數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊負(fù)責(zé)將區(qū)塊、交易、區(qū)塊鏈當(dāng)前狀態(tài)等數(shù)據(jù)寫(xiě)入存儲(chǔ)介質(zhì)，并對(duì)外提供相關(guān)數(shù)據(jù)的檢

索服務(wù)。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊底層可采用鍵值對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)、關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)等實(shí)現(xiàn)。具體應(yīng)支持：

a）保存區(qū)塊、交易和對(duì)應(yīng)狀態(tài)數(shù)據(jù)，并保證事務(wù)原子性；

b）讀取區(qū)塊；

c）讀取交易；

d）讀取賬本上指定合約數(shù)據(jù)項(xiàng)的最新世界狀態(tài)。

5.11數(shù)據(jù)快照模塊

數(shù)據(jù)快照模塊基于當(dāng)前存儲(chǔ)介質(zhì)狀態(tài)在內(nèi)存中緩存數(shù)據(jù)更新，供區(qū)塊提議和驗(yàn)證時(shí)對(duì)交易進(jìn)行模擬

執(zhí)行。模塊應(yīng)支持讀取快照。

5.12加密組件庫(kù)

加密組件是區(qū)塊鏈底層安全保證的核心組件，此模塊應(yīng)包括加密解密功能、數(shù)據(jù)摘要功能、數(shù)字簽

名和驗(yàn)簽功能。其中加密解密功能指把明文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為密文數(shù)據(jù)、把密文數(shù)據(jù)還原為明文數(shù)據(jù)的能力，

應(yīng)同時(shí)支持對(duì)稱加解密和非對(duì)稱加解密功能。數(shù)據(jù)摘要指將任意長(zhǎng)度的消息輸入變成固定長(zhǎng)度的短消息

輸出。數(shù)字簽名及驗(yàn)簽功能模塊用于被接收者確認(rèn)完整性以及不可偽造性。具體應(yīng)支持：

a）私鑰簽名；

b）簽名驗(yàn)證；

c）生成非對(duì)稱秘鑰；

d）生成哈希值。

5.13擴(kuò)展模塊

5.13.1身份和權(quán)限管理模塊

身份和權(quán)限管理模塊提供區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)和用戶的身份定義、身份和鏈上資源操作權(quán)限的綁定、權(quán)限驗(yàn)

證等功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)交易發(fā)送、智能合約部署等鏈上資源的權(quán)限管理。具體應(yīng)支持：

a）為涉及權(quán)限管控的模塊完成權(quán)限校驗(yàn)；

b）為某個(gè)特定資源創(chuàng)建權(quán)限規(guī)則；

c）驗(yàn)證規(guī)則是否匹配資源的使用策略。

5.13.2調(diào)參模塊

區(qū)塊鏈上的交易通?？煞譃榕渲媒灰缀推胀ń灰變煞N類型。區(qū)塊鏈系統(tǒng)參數(shù)的調(diào)整可以通過(guò)具有權(quán)

限的節(jié)點(diǎn)發(fā)起配置交易完成。

調(diào)參模塊可通過(guò)分析區(qū)塊鏈整體系統(tǒng)的運(yùn)行情況，調(diào)用添加交易接口，發(fā)送配置交易，來(lái)改變區(qū)塊

鏈的關(guān)鍵屬性參數(shù)，優(yōu)化可裝配區(qū)塊鏈系統(tǒng)實(shí)例的性能。具體