CN109685486A - 一种基于区块链技术的聚合链架构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于区块链技术的聚合链架构，包括公有链和联盟链且两者通过跨链相连接；公有链作为主链并引入侧链，主链参与应用的结算且链上只保留交易数据，侧链则承载开发者及用户的应用并存储应用相关数据，联盟链支撑实际业务场景并采用多链架构，通过跨链机制可实现联盟链与公有链互通，实现不同种类资产之间的价值交换。本发明能够完成实时清结算，提高资产流通性，打通数据流与资产流，实现基于区块链技术的数据服务和资产服务，促进数据和资产协作，为实体经济提供高效便捷、成本低廉的价值流转服务。

Description

一种基于区块链技术的聚合链架构

技术领域

本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链技术的聚合链架构。

背景技术

区块链(Blockchain)技术是在去中心化、互相不信任环境下维持公共总账的底层技术，其本质是基于密码学方法实现分布式、不可篡改的交易账簿，每个区块链网络中的节点都保存有记录所有交易的公共账本。2008年11月化名为中本聪(Satoshi Nakamoto)的人在比特币论坛中发表了一篇题为《比特币：一种点对点的电子现金支付系统》的论文，至今区块链已走过了近10年的历程；从区块链1.0数字资产的出现到2.0智能合约的应用，再到现在区块链3.0的探索，区块链技术正与各领域应用结合，比如金融、医疗、供应链等。如今区块链承载的不再仅仅是链上发行的数字资产，它正逐步转变为服务于实体经济，成为支撑信息与资产流转的基础设施。区块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式，根据用户访问和权限级别来看，主要可分为两种类型，即公有链和联盟链。

公有链是一种面向大众完全开放的区块链，全世界的人都可以参与系统维护工作，匿名和开源是公有链的两个特性。匿名体现在公有链的节点之间无需彼此信任，无需公开身份；而开源体现在整个系统运作公开透明。基于匿名和开源两个主要特性，公有链现阶段稳定支撑着数字资产的流转，这也极大地促进了区块链概念和技术的普及，比如比特币、以太坊等。

联盟链考虑到实际商业应用，增加了权限控制、安全机制、可监管审计等商业特性，目前已处于应用探索阶段，部分应用场景如金融、医疗、供应链等正在尝试用联盟链解决信息协作问题。

按照业界的共识，针对企业级应用，现有的公有链由于缺乏对成员准入的控制且在性能等方面存在缺陷，难以满足商业应用的需求；而联盟链虽然定位于企业级应用，但目前联盟链的解决方案更注重机构间的信息实时同步和账本一致性问题，由于缺乏原生Token作为媒介，在资产流转和清结算环节效率低下，即便在业务场景中引入了区块链技术，也难以对业务本身产生革命性的改变，未能最大效率的发挥区块链的价值；具体总结如下：

目前公有链主要技术难点包括：

(1)共识效率：比特币的交易速度为6.7笔每秒，以太坊的交易速度是25笔每秒，不足以支撑大规模商业应用。

(2)易用性：比特币和以太坊的采用脚本程序，不兼容C、C++等高级语言编写的程序，在大规模生态应用拓展方面有局限性。

(3)可扩展性：比特币、以太坊在应付大量交易时会出现网络拥堵，若扩容区块则会导致系统越来越臃肿，因此大量新型服务的使用受到限制。

目前联盟链主要技术难点包括：

(1)隐私保护：虽然账本数据经过加密存储，但由于联盟链业务场景大多涉及敏感数据交换，现有加密手段不足以满足隐私保护需求。

(2)交易性能：联盟链参与机构一般在几十个到上百个之内，为保证数据的一致性，在交易过程中需要对交易进行不断的验证，交易性能虽大幅优于公有链却仍然较低，例如原生的Fabric网络TPS仅为200，尚不足以支撑高频交易。

(3)网络治理：在体现区块链非中心化特性的前提下，如何协同众多的联盟链参与方，是联盟链网络现在所面临的困境，目前大多联盟链还是采取相对集中化的运维治理模式。

发明内容

鉴于上述，本发明提供了一种基于区块链技术的聚合链架构，该聚合链架构融合了公有链、联盟链、跨链和侧链，在没有中心机构的情况下，通过本发明能够完成实时清结算，提高资产流通性，打通数据流与资产流，实现基于区块链技术的数据服务和资产服务，促进数据和资产协作，为实体经济提供高效便捷、成本低廉的价值流转服务，最终一链一场景，构建区块链新经济。

一种基于区块链技术的聚合链架构，包括公有链和联盟链且两者通过跨链相连接；所述公有链作为主链并引入侧链，主链参与应用的结算且链上只保留交易数据，侧链则承载开发者及用户的应用并存储应用相关数据，避免主链网络拥堵；所述联盟链支撑实际业务场景并采用多链架构即联盟链网络由多条业务链组成(比如金融、医疗、供应链等B端业务场景)，通过跨链机制实现联盟链与公有链以及联盟链与联盟链之间的互通，实现不同种类资产之间的价值交换，使联盟链具有价值流转；所述跨链机制通过引入验证人和监督人的机制对请求的区块进行排队验证，进而实现资产的跨链交换。

进一步地，所述侧链为完全自定义的区块链，每条侧链上的应用均独立运行，所有规格、参数和交易类型均由用户自定义，应用的运行独立于主链，即便是侧链上产生了缺陷，诸如硬分叉的情况，主链也不受任何影响。引入侧链的优势总结如下：

(1)将各种应用数据从公有链中剥离，公有链作为主链参与应用的结算，其上只保留交易数据，无需关注侧链的应用，缓解公有链压力。

(2)用户可自定义侧链的所有的规格、参数和交易类型，应用开发更便捷，并且应用独立运行在侧链上，对整个网络不会产生影响，即便是侧链上产生了缺陷，诸如硬分叉的情况，整体运行不受影响。

(3)引入侧链之后，主链存储的交易数据和侧链的应用数据实现隔离，有效保障数据的安全性和稳定性。

进一步地，所述跨链机制不限于联盟链与公有链之间，同时支持不同联盟链之间的跨链，所述验证人和监督人为通过共识算法所选举产生的集群。该跨链机制的优势如下：

(1)跨链机制解决了联盟链与公有链之间或联盟链与联盟链之间的交互问题，实现对资产的跨链流转和信息的跨链交互。

(2)当联盟链需要一些类似SPV的资产证明时，可以把这个任务放在公有链的共识网络中完成，然后通过跨链机制传递到联盟链中完成背书策略，通过跨链利用公有链的token对联盟链的资产进行结算，保护了联盟链节点的隐私和使用特权。

(3)能够将公有链延伸到联盟链中，便于联盟链中可公开的机构数据直接上链，而无需再编写分布式网络代码。

进一步地，所述联盟链的多链架构根据业务类型进行划分，其共识、加密、证书服务的核心组件采用模块化设计，具备可扩展性，不同业务链之间的账本互不相通，实现业务数据隔离。

进一步地，所述相关业务为同一业务或是不同业务；参与主体根据自身的需求，选择参与一条业务链或多条业务链，参与主体有且仅有所参与的业务链的账本。

进一步地，所述主链发行原生Token(代币)，其应用包括且不限于交易手续费、资产抵押金、共识节点保证金、网络运维费等。

进一步地，所述不同种类资产之间的价值交换，其具体实现过程如下：

(1)联盟链针对不同业务场景形成相应解决方案，对业务所设计的数字资产进行链上登记；

(2)公有链构建价值网络，依靠所发行的原生Token实现价值流转；

(3)通过公有链与联盟链之间的跨链机制实现公有链与联盟链之间的资产映射，联盟链利用公有链的Token实现业务关系中数字资产的清结算，完成不同种类资产之间的价值交换。

基于上述技术方案，本发明的有益技术效果如下：

(1)本发明引入聚合链的概念，融合了公有链的分布式价值流转特性以及联盟链的商业属性，形成全球性的聚合链，在分布式价值流转网络中，公有链通过跨链机制与联盟链互通，为各类商业场景提供价值流转服务。

(2)本发明侧链支持不同的应用场景，如游戏、社交等，缓解公有链的压力并保障网络安全性。

(3)本发明拥有成员准入特性的联盟链，面向金融、医疗、供应链等业务场景，实现基于业务的多链结构，其共识、加密、证书服务等核心组件采用模块化设计，具备弹性和扩展性。

(4)本发明通过跨链机制，提供完整的数据服务和资产服务，实现不同资产之间的价值流转，为实体经济提供高效便捷、成本低廉的价值流转服务。

附图说明

图1为本发明聚合链的总体框架示意图。

图2为本发明业务多链隔离示意图。

图3为本发明资产价值流转示意图。

具体实施方式

为了更为具体地描述本发明，下面结合附图及具体实施方式对本发明的技术方案进行详细说明。

本发明基于区块链的聚合链架构如图1所示，包括公有链和联盟链且两者通过跨链相连接；公有链作为主链并引入侧链，主链参与应用的结算且链上只保留交易数据，侧链则承载开发者及用户的应用并存储应用相关数据，避免主链网络拥堵；联盟链支撑实际业务场景，并采用多链架构，即联盟链网络由多条业务链组成；比如金融、医疗、供应链等B端业务场景，通过跨链机制可实现联盟链与公有链互通，联盟链与联盟链互通，实现不同种类资产之间的价值交换，使联盟链具有价值流转；跨链机制通过引入验证人和监督人机制对请求的区块进行排队验证，进而实现资产的跨链交换。

在联盟链端实现数据采集：

在独立的业务场景的多链架构中，基于不可篡改、强一致性的分布式记账体系，为各业务链的参与机构提供标准的数据接入服务，形成多维度数据网络，从而为各业务场景提供可信数据服务。经用户授权后聚合链可采集场景数据，每次的采集行为和采集数据形成一份完整的记录，通过加密处理保障数据安全且符合监管要求，聚合链的数据采集来自两个方面：

联盟业务链所承载的业务场景(金融、医疗、供应链、互联网金融等)，各参与方提供真实的场景化数据，包括身份信息、流转记录、交易凭证、交易流水等。随着业务的进一步开展，不断产生、更新完善数据源，确保数据的真实性和准确性，通过联盟区块链的实时同步性，来保证数据采集的时效性。

同时，联盟链端的用户可通过不同的应用客户端上传自身数据，包括身份、健康、出行、交易、物流、生活缴费等。为保证数据的真实性和可靠性，聚合链生态建设中引入与联盟链端应用相关的平台运营方，由运营平台对用户上传的数据进行校验，所有的数据和采集行为都记录在整个聚合链中，实现数据的实时共享。

并且利用多链架构，对参与机构在不同业务场景中产生的数据进行业务隔离，由不同的账本记录不同业务场景的交易数据。如图2所示，节点A、B、E、F参与了业务1链，节点B、C、D参与了业务2链，不同链的账本相互隔离，A、E、F仅有业务1链账本，C、D仅有业务2链账本，而B同时拥有业务1链与业务2链的账本。

对于不同业务场景中的部分或全部数据，可通过跨链合约实现信息交互；跨链不仅支持资产的跨链流转，还支持信息的跨链交互，由验证人和监督者(根据算法选举产生的集群)来保证数据一致性，完成不同应用业务场景下的数据协同，进而实现进而实现资产及信息跨链，将联盟链接入到公有链的网络中，这样既能保护联盟链原有的数据隐私和授权使用的特性，又能通过公有链的Token实现对联盟链清结算。

当生态建设达到一定规模时，聚合链将形成一个可信、多维度的数据体系，为各业务场景提供有效的数据支撑。所有聚合链的数据采集行为都将符合当地法律法规要求，充分尊重各场景参与主体的意愿；所有上链数据都将由链式数据结构确保不被篡改，并通过加密技术实现隐私保护，用户可通过权限控制等方式，实现对自身数据的精细化管理。

在公有链端实现资产确权：

金融资产确权有两种方式：

(1)未上链资产：参与机构作为节点接入相关的业务链，将线下确权的相关文档、凭证等上传到聚合链网络，经背书节点(提供相关凭证或授权的管理机构)确认后，确权信息登记到区块链网络中。

(2)已上链资产：资产的归属权变更由智能合约完成，合约执行过程中，由具有唯一性的用户数字签名完成确权。

交易流通包括资金和资产的双向流动：

(1)链下支付，链上转让：资金支付通过第三方支付机构完成，第三方支付机构对交易双方提交的支付和交易凭证进行确认并记录在聚合链网络中，由智能合约完成资产转让。

(2)资金资产链上转让：由智能合约完成交易撮合和转让，利用Token或基于业务链场景在聚合链侧链发行的数字资产完成支付和结算。

上链信息包括资产信息、交易记录、资金信息和交易双方要求的凭证类信息，聚合链为金融资产的确权和交易流通提供高效便捷的服务，且账本具有不可篡改和实时同步等特性。

针对数字版权、馈赠票券、游戏装备、激励积分、广告流量等数字资产，由于应用场景的局限性，普遍存在流通率低下的问题，本发明聚合链的侧链支持各类数字资产发行，由主链完成共识，侧链记录交易信息；侧链的数字资产通过与主链数字资产的兑换，实现不同数字资产的转让和交易，提高数字资产流通效率。

聚合链能够对商业地产、固定资产、大型机械设备等实物资产进行登记、拆分、交易、结算等，完成实物资产的价值流转；如图3所示，具体实现过程如下：

(1)资产权益化：由管理机构把能够证明资产归属权相关的凭证进行数字化链上存证。

(2)资产数字化：各类资产集合成资产包，通过专业机构的结构化设计，把资产包拆分成不同的颗粒，在合法合规的非中心化交易场所交易。

(3)资产链上交易：合规机构依照链上要求进行实物资产交割，交易凭证记录在聚合链网络中。

本发明聚合链实现了数据服务体系和资产服务体系，数据服务对不同业务场景、不同参与主体进行数据采集，基于分布式记账机制，形成多维度可信数据网络，为不同用户在不同应用场景下提供参与凭证与决策依据。资产服务通过智能合约对各类资产完成上链、确权、拆分、交易等，在没有中心机构的情况下，通过价值网络完成实时结算，提高资产流通性。

随着数据服务体系与资产服务体系的相互协同和发展，各业务参与方作为节点接入聚合链网络，共享记账权利，实时同步业务数据，解决信息不对称的问题。针对各类资产缺乏高效流通体系，不同业务场景中的部分或全部数据可通过聚合链跨链合约实现信息交互，各业务链和侧链上的资产均可完成实时交易，提高资产流通效率。聚合链的多维度可信数据网络，为网络参与者提供更多参考依据，降低交易成本，提高风控能力，扩大服务范围。

上述对实施例的描述是为便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对上述实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，对于本发明做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于区块链技术的聚合链架构，其特征在于：包括公有链和联盟链且两者通过跨链相连接；所述公有链作为主链并引入侧链，主链参与应用的结算且链上只保留交易数据，侧链则承载开发者及用户的应用并存储应用相关数据，避免主链网络拥堵；所述联盟链支撑实际业务场景并采用多链架构即联盟链网络由多条业务链组成，通过跨链机制实现联盟链与公有链以及联盟链与联盟链之间的互通，实现不同种类资产之间的价值交换；所述跨链机制通过引入验证人和监督人的机制对请求的区块进行排队验证，进而实现资产的跨链交换。

2.根据权利要求1所述的聚合链架构，其特征在于：所述侧链为完全自定义的区块链，每条侧链上的应用均独立运行，所有规格、参数和交易类型均由用户自定义，应用的运行独立于主链，即便是侧链上产生了缺陷，诸如硬分叉的情况，主链也不受任何影响。

3.根据权利要求1所述的聚合链架构，其特征在于：所述跨链机制不限于联盟链与公有链之间，同时支持不同联盟链之间的跨链，所述验证人和监督人为通过共识算法所选举产生的集群。

4.根据权利要求1所述的聚合链架构，其特征在于：所述联盟链的多链架构根据业务类型进行划分，其共识、加密、证书服务的核心组件采用模块化设计，具备可扩展性，不同业务链之间的账本互不相通，实现业务数据隔离。

5.根据权利要求4所述的聚合链架构，其特征在于：所述相关业务为同一业务或是不同业务；参与主体根据自身的需求，选择参与一条业务链或多条业务链，参与主体有且仅有所参与的业务链的账本。

6.根据权利要求1所述的聚合链架构，其特征在于：所述主链发行原生Token，其应用包括且不限于交易手续费、资产抵押金、共识节点保证金、网络运维费。

7.根据权利要求1所述的聚合链架构，其特征在于：所述不同种类资产之间的价值交换，其具体实现过程如下：

(1)联盟链针对不同业务场景形成相应解决方案，对业务所设计的数字资产进行链上登记；

(2)公有链构建价值网络，依靠所发行的原生Token实现价值流转；

(3)通过公有链与联盟链之间的跨链机制实现公有链与联盟链之间的资产映射，联盟链利用公有链的Token实现业务关系中数字资产的清结算，完成不同种类资产之间的价值交换。

8.根据权利要求1所述的聚合链架构，其特征在于：所述聚合链能够完成实时清结算，提高资产流通性，打通数据流与资产流，实现基于区块链技术的数据服务和资产服务，促进数据和资产协作，为实体经济提供高效便捷、成本低廉的价值流转服务。