CN110020860B - 一种跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质，跨链资产转移方法，其特征在于，基于联盟节点发起联盟合约实现2个区块链之间的跨链资产转移；所述的联盟节点为2个区块链之间用于进行双向锚定操作的节点；关于联盟合约：每个联盟节点都可以通过联盟合约来发起提案，如果各联盟节点只要赞成票数超过联盟节点成员总数量的2/3+1，即该提案发起成功并投票通过；多个联盟节点依据联盟合约形成的组织为联盟。该跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质能实现跨链资产转移，易于实施。

Description

一种跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明涉及一种跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质，本发明可应用在基于UTXO模型的公链与基于DPOS共识算法的公链之间进行跨链通信与资产转移。

背景技术

自2009年中本村提出比特币以来，区块链技术已经发展了近10年。从技术角度出发，在行业发展历程中分为三个阶段区块链1.0、区块链2.0、区块链3.0。

区块链1.0：最重要的是建立了一套密码学的账本，提供了一套新的记账方法，和我们传统的记账方式完全不一样，它具备去中心化、不可篡改、不可伪造、可追溯的特点。它主要应用场景是支付、流通，典型的代表就是：比特币，比特币作为区块链发展中最为成功的应用。但是区块链1.0的缺点是不支持别的在此上面的开发，比如写入智能合约功能等。

区块链2.0：与1.0最大的不同就是在数字货币基础上加入了智能合约，可以在此基础上做其他的应用开发。区块链2.0代表的就是以太坊。在区块链2.0中以太坊就相当于一个基础链，一个底层的搭建。以太坊的计划是建成一个全球性的大规模的协作网络，让任何人都可以在以太坊上进行运算、开发应用层，这样就赋予了区块链很多的应用场景和功能实现的基础。

以太坊最大的特点就是智能合约，支持所有人在上面编写智能合约，也是以代码形式定义的一系列的承诺合同。智能合约就是一套不需要第三方的情况下还可以保证合同得到执行的计算机编程，并且没有人能够阻止它的运行一个计算机程序。这个计算机程序保证签完合同之后，谁都不能反悔，只要条件达成，这个系统会自动执行合同中约定的条款，这就是区块链2.0相对于区块链1.0的重要功能。区块链2.0的也是有缺陷的，它无法支持大规模的商业应用开发，比如说交易速度，比特币的交易速度每秒7笔，以太坊每秒不超过20笔，会造成网络的堵塞，使用户无法完成交易。

区块链3.0：是由区块链构造一个全球性的分布式记账系统。区块链3.0能够对于每一个互联网中代表价值的信息和字节进行产权确认、计量和存储，从而实现资产在区块链上可被追踪、控制和交易。

区块链3.0会超越金融领域，进入社会公证、智能化领域。区块链3.0主要应用在社会治理领域，包括了身份认证、公证、仲裁、审计、域名、物流、医疗、邮件、签证、投票等领域，应用范围扩大到了整个社会，区块链技术有可能成为“万物互联”的一种最底层的协议。

2018年区块链开始进入3.0阶段，区块链在迈向3.0之间，还有很长的一段路要走，现在有很多公链在竞争，在迈向3.0的过程中，需要不断的测试和改进，包括他们的经济模型。用户需要根据不同的环境来选择不同的区块链类型。

区块链经历了1.0、2.0到3.0三代，出现了以PoW(工作量证明)、PoS(权益证明)和DPoS(委托权益证明)为代表的多种不同的共识算法，不同共识算法区块链之间无法进行高效的跨链通信和资产转移，极大的限制了区块链的应用发展。

当前的跨链技术主要有以Rootstock为代表的侧链技术(Sidechain)，还有使用的是Onchain Atomic Swap机制可以在两条不同的物理区块链之间进行无第三方参与情况下的可信交易，这两种方式都可以完成数字资产交易。但两种方式局限性都很大，首先，必须采用相同的共识算法，并且针对于以PoW算法的链，且不能部署智能合约，局限性很大；其次操作繁琐而且不高效。

因此，有必要设计一种新的跨链资产转移方法、系统。

相关技术术语解释如下：

区块链：区块链技术是一种多方共同维护、使用密码学保证可验证传输和访问安全、能够实现数据一致存储、无法篡改、无法抵赖的可编程的分布式账本技术；

共识机制：通过投票等方式，在很短的时间内让P2P节点完成对交易的验证和确认。对一笔交易，如果利益不相干的若干个节点能够达成共识，则可以认为全网对此也能够达成共识。主流的共识机制包括工作量证明(Proof of Work，PoW)、权益证明(Proof ofStake，PoS)、委托权益证明(Delegate Proof of Stake，DPoS)、实用拜占庭容错算法(Practical Byzantine Fault Tolerance，PBFT)等。

联盟节点：进行跨链交易时候，执行主链和侧链之间的交易双向锚定操作的节点。本专利所指的联盟节点需要大家进行投票选出，或者是有公信力的公司或组织担任，不允许个人或有直接间接利益的组织担任，节点数量需要保证3个以上，尽量保证联盟是以去中心化的方式运行。

联盟合约：联盟合约主要是通过多重签名的形式进行相互约束，每个联盟节点都可以通过合约来发起提案，其他联盟节点同样也可以发起提案，如果各联盟节点只要赞成票数超过联盟节点成员总数量的2/3+1，即该提案发起成功并投票通过。

多重签名：由N个私钥组成，有M个私钥签名就可花费的M-N联合地址(M＜N)，对应的地址称为多重签名地址。

链间资产转移：在两条或者多条采用不同(共识)算法运行的公链上，通过联盟或者其他方法将两条公链或多条之间的资产进行转移，实现资产兑换操作。

交易验证：联盟程序可以对这两条公链进行交互，所以会对发起兑换操作的特殊交易进行有效性进行验证操作，普通交易会被过滤掉。

延迟交易处理：因为数字资产具有匿名性，一旦交易完成后很难更改结果，所以联盟节点采取了延迟处理的办法，在等待几个块高度之后，联盟才会发起兑换操作，避免链受到攻击后导致链区块数据回滚最终使链上用户的资产遭受受损。

入库操作：联盟程序会把验证通过的兑换交易进行解析，提取到其中有效的结构化数据，并存储到数据库中。

透明化交易：对于通过联盟兑换的交易信息及其数据，全部存储在了区块链的交易数据中，对外是公开透明，通过对外提供的rpc服务，任何人都可以查询自己或别人发起的兑换交易的详细信息。

双向锚定：允许用户将一条链的数字资产转移到其他链的方法。通过双向锚定技术，侧链上的数字资产能和主链上的数字资产进行互换，从而实现链间资产转移。

UTXO：UTXO全称Unspent Transaction Output，是指关联比特币地址的比特币金额的集合，是一个包含数据结构，也叫作”未花费的交易输出”。以聪为单位，一个比特币等于10^8聪，一个UTXO不能被分割，只能在交易中被消耗掉，并有可能产生新的UTXO，或者在挖矿中产生，隐匿性强，不可追踪。

账户系统：使用一个人类可以阅读的1-12个字符来创建链上账户。

交易类型1：本专利中，指采用UTXO交易模型的交易，包含交易输出和交易输入。

交易类型2：本专利中，指采用基于账户交易模型，一个经过签名授权的对uoschain链的操作，这个操作包含一系列相关的合约调用。

基于UTXO模型交易签名：用户需要花费自己的数字资产，就需要对特定的UTXO进行有效的签名，以证明自己对该UTXO具有拥有权。

基于账户的交易签名：用户使用账户对应的私钥对特定交易进行签名的过程。通过签名，表示该用户授权交易执行带来的状态。

Vout：交易输出，是链代码CtxOut类的一个实例，存储着锁定脚本，和交易金额。

联盟提案：主要是在B链的联盟节点利用联盟合约对在A链发起兑换的用户发起在B链的交易。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质，易于实施，解决了链间资产验证和转移的问题。

发明的技术解决方案如下：

一种跨链资产转移方法，基于联盟节点发起联盟合约实现2个区块链之间的跨链资产转移；

所述的联盟节点为2个区块链之间用于进行双向锚定操作的节点；

关于联盟合约：每个联盟节点都可以通过联盟合约来发起提案，如果各联盟节点只要赞成票数超过联盟节点成员总数量的2/3+1，即该提案发起成功并投票通过；

多个联盟节点依据联盟合约形成的组织为联盟。联盟节点为同属于2个区块链的节点，即既属于第一条链，又属于第二条链。

所述的的两个区块链分别为A链和B链；

A链采用UTXO交易模型，B链采用基于账户交易模型；

A链不支持智能合约，B链支持智能合约；

A链采用POW共识机制，B链采用POS或DPOS共识机制。

3.根据所述的跨链资产转移方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：构建联盟在A链的代理地址和在B链的代理账户；

联盟在A链的代理地是一个多重签名的地址，签名成员为联盟成员，成员个数为M，此地址的输出交易需要有大于N的成员签名授权；

联盟在B链的代理账户的账户管理者由M个联盟成员组成，该账户的权限变更需要有大于N的成员签名授权；N的值是根据M确定的，N只要小于M即可。

步骤2：在B链的联盟代理账户部署联盟合约；

智能合约能识别并且允许B链账户对A链的跨链转账，允许联盟成员通过投票的方式同意(或称为授权)资产转移。

步骤3：联盟成员分别部署跨链转移程序，该程序能通过A链代理地址、B链代理账户的交易变动分析出用户的资产转移需求，然后通过“成员签名授权”和“投票”完成资产转移。

B转到A是在合约中实现的。

联盟节点为既属于a链的节点，又属于b链的节点，如此才能对两条链进行交互。

A链到B链的兑换过程如下：

前提：A链的联盟程序默认开启两个线程：

一个线程用于扫描联盟地址中的新交易，满足6个块等待的条件后，即可被插入到数据库的数据表中；

另一个线程，会不断访问数据库的数据表，一旦里面有数据被插入，即提取数据，供联盟发起提案；

第一步，A链用户发起兑换资产到B链的用户，发起兑换交易时，需要传入联盟地址，兑换的金额，以及B链上的账户名；

第二步，如果该兑换交易被其他节点验证通过，并被其他节点打包进区块，如果被大部分节点承认并广播出去，等待6个区块的高度后，联盟程序就会发现这笔交易；

第三步，联盟程序发现新的交易后，会立即解析，并提取出相应的数据并存储到数据库的数据表中；

第四步，节点上联盟程序的另一个线程如果发现数据库中对应表中存在数据，就会调用联盟合约接口，发起向B链上的用户交易的提案，对交易签名后，把提案数据推送上B链；

第五步，联盟合约会检测所有联盟的提案数据，如果相同提案的数量达到了联盟总数量的2/3+1，即该提案通过，兑换交易结束。

一种跨链资产转移系统，其特征在于，包括2个区块链，每一个区块链中均据具有多个节点；

2个区块链中均具有联盟合约模块，用于执行联盟合约；

2个区块链中均具有联盟节点，用于执行发起跨链交易以及进行投票；

采用前述的跨链资产转移方法实现跨链资产转移。

一种计算机可读存储介质，用于存储计算机程序，该计算机程序运行时，能实现前述的跨链资产转移方法。

有益效果：

本发明的跨链资产转移方法、系统及计算机可读存储介质，解决了以下问题：

1、不同共识算法之间资产的验证：在不同公链之间进行资产的转移，首先需要验证资产的真实性，由于链采用的共识算法不同，对资产的验证方式不一样，导致一条链要直接验证另一条链的资产相当困难。采用联盟方式，面对不同的链，由链本身的共识提供资产验证，联盟只做收集和汇总，成功解决了链间资产验证的问题。

2、转移汇率符合现实：现实中，不同数字资产的汇率总是不稳定的，联盟通过设置数字资产间的相对汇率，让汇率随着实际情况浮动。

本发明解决了在不同共识算法的公链之间进行数据的交互和通信，使之成为了可能。

本发明设计了基于联盟合约和多重签名的方式，实现在不同共识算法公

链之间进行交互通信的方案，通过该发明公链之间交互不再困难。

本发明基于联盟合约和多重签名方式实现不同共识算法公链之间的交互通信，带来以下效益：

1.对于不同共识的公链，可以通过联盟程序进行信息交互；

2.不同公链之间的资产可以通过联盟程序，进行链间资产的转移。

总而言之，本发明能使得链间信息互通以及资产转移，且易于实施。

附图说明

图1为资产转移过程示意图；

图2为合约算法流程图；

图3为A链到B链的兑换流程图；

图4为B链到A链的兑换流程图；

图5为整理架构图。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明：

实施例1：

本发明基于以下事实：

1、存在两种类型的公链：公链A采用UTXO交易模型，公链B采用基于账户交易模型；

2、A链不支持智能合约，B链支持智能合约；

3、A链采用POW共识机制，B链采用POS或DPOS共识机制；

本发明涉及联盟中继程序和联盟智能合约(合约是链上部署的，联盟程序只是调用合约接口)，通过多重签名和调用合约，实现公链A与公链B之间数据的交互及信息传递。实现资产在两条链之间转移，需要以下四步：

第一步，构建联盟在A链的代理地址，这是一个多重签名的地址，签名成员为联盟成员，成员个数为M，此地址的输出交易需要有大于N的成员签名授权。

第二步，构建联盟在B链的代理账户，该账户管理者由M个联盟成员组成，该账户的权限变更需要有大于N的成员签名授权。

第三步，在B链的联盟代理账户部署联盟智能合约，该智能合约能识别并且允许B链账户对A链的跨链转账，允许联盟成员通过投票的方式告知合约：资产转移成功。

第四步，联盟成员分别部署跨链转移程序，该程序能通过A链代理地址、B链代理账户的交易变动分析出用户的资产转移需求，然后通过第一步中提到的“签名授权”和第三步提到的“投票”完成资产转移。

资产转移的大致过程如图1，图中，

T-1：A链用户X发起的到B链的资产转移交易。

T-2：联盟合约发起的对X在B链用户的转账。

W-1：B链用户Y发起的到A链的资产转移交易。

W-2：联盟程序构建的对Y在A链地址的转账。

参见图2，联盟合约算法流程如下：

第一步，通过合约接口获取到laster_id字段的值，记录为old_tr_id，并在数据库的数据表中索引到该条数据，并提取该条记录的下一条数据。

第二步，从数据库中拿到新的数据后，每一个联盟程序通过合约接口构造新的提案，并新的提案推送上B链上，如果6*0.1秒内提案还没推送，联盟网络存在延迟严重，程序会自动退出，需要检查网络环境和重新开启联盟程序。

第三步，再次获取laster_id字段的值，记录为new_tr_id，比较old_tr_id与new_tr_id的值有下列两种情况：

情况1如果两个值相同，则需要重新发起提案，在30*0.1秒内可以重复发起提案，如果重复发起的两个值还相等，则说明数据有问题，需要把提案数据记录到数据库的错误表中，等待运维人员，进行数据的比对，查找错误原因。

情况2如果new_tr_id！＝old_tr_id，接着比较new_tr_id与提案数据中的tr_id的值，如果两个值相等，则说明该提案发起成功，然后以new_tr_id为索引，进入数据库的数据表中查找new_tr_id所在行，提取到它的下一行数据，作为新的提案数据供联盟使用；如果new_tr_id和tr_id相等，说明联盟节点发起提案的数据不一致，重复第一步即可。

第四步，联盟程序通过以上三步，即可完成双向锚定。

公链A和公链B的代码修改：

1.公链A：

1)新增一个专用的rpc接口，用于在A链发起兑换交易，以兑换给A链在B链上的用户。

2)复用公链本身的OP_RETURN操作符，该操作符后接A链用户在B链上的用的用户名。

3)每次兑换的资产不得少于100，用来屏蔽掉一些可能存在的安全漏洞，例如：大量的灰尘交易，阻塞交易池。

4)复用A链的getrawtransaction接口，增加新的代码，用于解析出交易中OP_RETURN后接的用户名的字符串，用于联盟程序的提取用户名。

5)复用A链的getaddressutxos接口，用户获取交易当前的区块高度，用于联盟程序检测是否满足6个区块的的确认。

2.公链B：

1)首先编写联盟合约的代码

2)然后部署联盟合约，以及对联盟成员进行授权。

两条公链主要的代码片段解析：

公链A兑换公链B时提案的数据结构。

显示在B链上发起提案的联盟节点名称和提案发起的时间。

查询提案状态，其中只要laster_id值改变，即代表兑换成功。

公链B兑换公链A时提案的数据结构

用于查询到目前为止B链上发生了多少笔兑换A链的交易。

A链兑换的rpc接口代码

A链联盟检测检测兑换交易的代码

A链到B链的兑换过程，流程图如图3：

前提：A链的联盟程序默认开启两个线程：

一个线程用于扫描联盟地址中的新交易，满足6个块等待的条件后，即可被插入到数据库的数据表中

另一个线程，会不断访问数据数据库的数据表，一旦里面有数据被插入，即提取数据，供联盟发起提案。

第一步，A链用户发起兑换资产到B链的用户，发起兑换交易时，需要传入联盟地址，兑换的金额，以及B链上的账户名，用于接受资产。这种交易可视为A链上的特殊交易。

第二步，如果这种特殊交易被其他节点验证通过，并被其他节点打包进区块，如果被大部分节点承认并广播出去，等待6个区块的高度后，联盟程序就会发现这笔交易。

第三步，联盟程序发现新的交易后，会立即解析，并提取出相应的数据并存储到数据库的数据表中。

第四步，节点上联盟程序的另一个线程如果发现数据库中对应表中存在数据，就会调用联盟合约接口，发起向B链上的用户交易的提案，对交易签名后，把提案数据推送上B链。

第五步，联盟合约会检测所有联盟的提案数据，如果相同提案的数量达到了联盟总数量的2/3+1，即该提案通过，兑换交易结束。

B链到A链的兑换过程：

第一步，B链上的用户发起兑换交易，其中memo填写为A链上的地址，用来接受A链联盟的交易。

第二步，交易信息先存入合约的缓存，待交易接近不可逆后，加入正式兑换的缓存列表。

第三步，联盟程序检测合约数据，如果有合约中出现转移交易信息，则根据信息做相应动作，程序的判断要点为：

a，是否需要自己构建A链合约代理账户对用户的交易，如果需要，则构建交易并把数据上传B链智能合约。

b，是否需要自己对其他联盟成员构建的交易进行签名，如果需要，则签名，并把签名后的数据上传B链智能合约。

c，是否签名已经足够，足够则把交易发往A链，得到交易id，并把交易id上传B链智能合约。

d，是否需要验证交易，如果需要则在A链验证，验证通过则通过B链合约进行投票。

具体流程图如图4。

Claims (4)

1.一种跨链资产转移方法，其特征在于，基于联盟节点发起联盟合约实现2个区块链之间的跨链资产转移；

所述的联盟节点为2个区块链之间用于进行双向锚定操作的节点；

关于联盟合约：每个联盟节点都可以通过联盟合约来发起提案，如果各联盟节点只要赞成票数超过联盟节点成员总数量的2/3+1，即该提案发起成功并投票通过；

多个联盟节点依据联盟合约形成的组织为联盟；

其中，所述的2个区块链分别为A链和B链；

所述跨链资产转移方法包括以下步骤：

步骤1：构建联盟在A链的代理地址和在B链的代理账户；

联盟在A链的代理地是一个多重签名的地址，签名成员为联盟成员，成员个数为M，此地址的输出交易需要有大于N的成员签名授权；联盟在B链的代理账户的账户管理者由M个联盟成员组成，该账户的权限变更需要有大于N的成员签名授权；

步骤2：在B链的联盟代理账户部署联盟合约；

智能合约能识别并且允许B链账户对A链的跨链转账，允许联盟成员通过投票的方式同意资产转移；

步骤3：联盟成员分别部署跨链转移程序，该程序能通过A链代理地址、B链代理账户的交易变动分析出用户的资产转移需求，然后通过“成员签名授权”和“投票”完成资产转移；

其中，A链到B链的兑换过程如下：

前提：A链的联盟程序默认开启两个线程：

一个线程用于扫描联盟地址中的新交易，满足6个块等待的条件后，即可被插入到数据库的数据表中；

另一个线程，会不断访问数据库的数据表，一旦里面有数据被插入，即提取数据，供联盟发起提案；

第一步，A链用户发起兑换资产到B链的用户，发起兑换交易时，需要传入联盟地址，兑换的金额，以及B链上的账户名；

第二步，如果该兑换交易被其他节点验证通过，并被其他节点打包进区块，如果被大部分节点承认并广播出去，等待6个区块的高度后，联盟程序就会发现这笔交易；

第三步，联盟程序发现新的交易后，会立即解析，并提取出相应的数据并存储到数据库的数据表中；

第四步，节点上联盟程序的另一个线程如果发现数据库中对应表中存在数据，就会调用联盟合约接口，发起向B链上的用户交易的提案，对交易签名后，把提案数据推送上B链；

第五步，联盟合约会检测所有联盟的提案数据，如果相同提案的数量达到了联盟总数量的2/3+1，即该提案通过，兑换交易结束。

2.根据权利要求1所述的跨链资产转移方法，其特征在于，

A链采用UTXO交易模型，B链采用基于账户交易模型；

A链不支持智能合约，B链支持智能合约；

A链采用POW共识机制，B链采用POS或DPOS共识机制。

3.一种跨链资产转移系统，其特征在于，包括2个区块链，每一个区块链中均据具有多个节点；

2个区块链中均具有联盟合约模块，用于执行联盟合约；

2个区块链中均具有联盟节点，用于执行发起跨链交易以及进行投票；

采用权利要求1-2任一项所述的跨链资产转移方法实现跨链资产转移。

4.一种计算机可读存储介质，其特征在于，用于存储计算机程序，该计算机程序运行时，能实现权利要求1-2任一项所述的跨链资产转移方法。