CN107464112A - 基于区块链的交易管理方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了基于区块链的交易管理系统和方法，其中记账者响应于接收来自权威方的子链生成报文，生成由该报文中子链编号指示的子链的第一个区块，并将该子链生成报文记入由该报文中父链编号所指示的区块链中；记账者响应于收到来自用户子账户生成报文，在该报文中指定的子链上为指定的父账户建立子账户，用户可以通过子账户在其的子链上进行交易。这样，通过建立与主区块链在逻辑上相对独立的子链以及不同子链上的账户分别同时进行交易，提升了区块链整体运行效率。而且交易双方可以选择在交易量较低或区块较少的子链上生成子账户，付款方事先资金转移至此条子链，从而显著提升交易生效的时间，加快交易速度。

Description

基于区块链的交易管理方法及系统

技术领域

本发明涉及区块链技术，尤其涉及基于区块链的交易管理系统及方法。

背景技术

区块链是按照时间顺序将数据区块以顺序相连的方式组合成的一种链式数据结构，并以密码学方式保证的不可篡改和不可伪造的分布式记账系统。区块在结构上通常包括块头(header)和块体(body)两部分。块头用于链接到前面的块，块体记录的交易信息是上一个区块形成之后、该区块被创建前发生的所有价值交换活动，这个特点保证了数据库的完整性。区块链上的每一条交易数据，都可以通过“区块链”的结构追本溯源，一笔一笔进行验证。

区块链通过分布式记账方式较好地解决了去中心化、去信任问题，每次交易只有被记账者计入区块链中(下文简称为上链)才算是生效。交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，每一个节点从其记录的区块链的第一区块开始遍历整个区块链以验证其他节点记录结果的正确性。只有当全网大部分节点(或甚至所有节点)都同时认为这个记录正确时，或者所有参与记录的节点都比对结果一致通过后，记录的真实性才能得到全网认可，记录数据才允许上链。然而，随着区块链规模的不断扩展，将交易数据上链所需的等待时间也会随区块链长度和规模的增长而不断增加，也就是交易生效需要等待很长时间，这无疑对交易速度和区块链使用效率有很大影响。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供一种能改善区块链访问和使用效率的区块链交易管理系统和方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一方面，本发明提供了一种基于区块链的交易管理系统，该系统包括权威方和记账者，其中：

权威方用于生成并发布子链生成报文，该子链生成报文包括父链编号和子链编号；

记账者用于确定收到的子链生成报文来自权威方，以及响应于所述确定，生成由子链编号指示的子链的第一个区块，并将该子链生成报文记入由父链编号所指示的区块链中；

所述记账者还用于将收到来自用户的包含父账户、子链编号、子账户的子账户生成报文记入由子链编号指示的子链中，以便在该子链上为所述父账户建立所述子账户，以及响应于收到来自所建立的子账户的交易报文，将该交易报文记入该子账户所在的子链中。

上述系统中，记账者对于每个用户在一条子链上仅建立一个子账户，每个子账户仅与其父账户及同一子链上的其他子账户进行交易。

上述系统中，所生成的子账户可以沿用父账户的公私钥对。

上述系统中，记账者还可被配置为：

接收来自用户的父子账户资金互转报文，该报文中包括转出账户、转入账户、转移金额；

确定转出账户与转入账户之间为父账户与子账户的关系；

响应于所述确定，先将该父子账户资金互转报文记入转出账户所在的区块链中，再将该父子账户资金互转报文记入转入账户所在的区块链中。

上述系统中，子账户生成报文可以是以父账户的私钥进行签名的，父子账户资金互转报文是以转出账户的私钥进行签名的。

上述系统中，记账者可基于区块链的系统参数来确定收到的子链生成报文来自权威方，其中所述区块链的系统参数包括权威方在该区块链上可执行的一个或多个业务以及权威方在执行每个业务时签名用的系统公钥，而与每个业务的系统公钥相对应的系统私钥由权威方保管，其中所述一个或多个业务中至少包括子链生成业务。

上述系统中，权威方可以以与子链生成业务对应的系统私钥对子链生成报文进行签名，记账者以由子链生成报文中父链编号指示的区块链的系统参数中与子链生成业务对应的系统公钥对该签名进行验证，以确定该子链生成报文来自权威方。

又一方面，本发明提供了一种基于区块链的交易管理方法，包括：

由权威方生成并发布子链生成报文，该子链生成报文包括父链编号和子链编号；

由记账者确定收到的子链生成报文来自权威方，以及响应于所述确定，生成由子链编号指示的子链的第一个区块，并将该子链生成报文记入由父链编号所指示的区块链中；

由记账者响应于收到来自用户的包含父账户、子链编号、子账户的子账户生成报文，将该子账户生成报文记入由子链编号指示的子链中，以便在该子链上为所述父账户建立所述子账户，以及

由记账者响应于收到来自所建立的子账户的交易报文，将所述交易报文记入该子账户所在的子链中。

上述方法中，记账者对于每个用户在一条子链上仅建立一个子账户，每个子账户仅与其父账户及同一子链上的其他子账户进行交易。

上述方法中，还可包括：

由记账者接收来自用户的父子账户资金互转报文，该报文中包括转出账户、转入账户、转移金额；

由记账者确定转出账户与转入账户之间为父账户与子账户的关系；

由记账者响应于所述确定，先将该父子账户资金互转报文记入转出账户所在的区块链中，再将该父子账户资金互转报文记入转入账户所在的区块链中。

上述方法中，所生成的子账户可以沿用父账户的公私钥对。

上述方法中，子账户生成报文可以是以父账户的私钥进行签名的，父子账户资金互转报文是以转出账户的私钥进行签名的。

上述方法中，记账者可基于区块链的系统参数来确定收到的子链生成报文来自权威方，其中所述区块链的系统参数包括权威方在该区块链上可执行的一个或多个业务以及权威方在执行每个业务时签名用的系统公钥，而与每个业务的系统公钥相对应的系统私钥由权威方保管，其中所述一个或多个业务中至少包括子链生成业务。

上述方法中，权威方可以以与子链生成业务对应的系统私钥对子链生成报文进行签名，记账者以由子链生成报文中父链编号指示的区块链的系统参数中与子链生成业务对应的系统公钥对该签名进行验证，以确定该子链生成报文来自权威方。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

通过建立与主区块链在逻辑上相对独立的子链以及不同子链上的账户可以分别同时进行交易，从而在一定程度上将区块链原本的串行操作变换成并行操作，提升了区块链整体运行效率。而且交易双方可以选择在交易量较低或区块较少的子链上生成子账户，付款方事先资金转移至此条子链，从而显著提升交易生效的时间，加快交易速度。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为根据本发明实施例的基于区块链的交易管理系统的结构示意图；

图2为根据本发明实施例的基于区块链的交易管理方法的流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的，技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1给出了根据本发明一个实施例的基于区块链的交易管理系统的结构示意图。该系统主要包括权威方、记账者以及用户。其中权威方是受到记账图1给出了根据本发明一个实施例的区块链交易管理系统的结构示意图。该系统主要包括权威方、记账者以及用户。其中权威方是受到记账者和用户信任的公信力角色，其可以是政府机构、行业组织、公司甚至是个人。在本文中权威方并不限定于某个特定的组织或个人，可以有多个权威方，负责不同的业务，例如用于进行账户管理的权威方，用于进行货币管理的权威方等。记账者为区块链中负责将各种数据和信息打包存入区块链的节点(可以简称为上链)。权威方可以通过记账者将其各种相关信息保存到区块链中，用户可使用账户通过区块链进行诸如支付等各种交易操作。每个用户可以拥有一个或多个账户，账户是用户在区块链中进行交易的实体，每个账户都具有一个与其绑定或天然相关的公私钥对，私钥由该账户的所有者保管，不得泄露。在本文中也不对记账者的数量和用户账户数量进行限制，也不对所使用的区块链的具体形态作出限制。

更具体地，在本发明的实施例的系统中，权威方是受到记账者和用户信任的公信力角色，每个记账者和用户在收到来自权威方的信息时，执行与权威方的信息相关的操作而不需要系统中其他用户或记账者的确认或验证。权威方可以根据实际需求执行不同的业务或操作，例如账户管理、货币管理、交易管理等等。通常，权威方对于其要执行的操作或业务选择、生成或设置用于进行数字签名的公钥和私钥。在一个实施例中，权威方可以在其执行的所有的操作或业务中使用同一对公钥和私钥进行签名。优选地，权威方可以在不同的操作或业务中使用不同的非对称密钥对来进行签名，并且还可以采用不同的非对称加密算法，例如RSA、Elgamal、SM2、椭圆曲线加密算法(ECC)等。这些公钥和私钥可以分别统称为系统公钥(System_Public_Key)和系统私钥(System_Private_Key)。表1给出了权威方的业务及其对应签名算法和公私钥对的对应关系示意。

表1

其中不同业务的System_Public_Key和System_Private_Key可以相同或不同，所使用的具体算法也可以相同或不同。因为权威方可由多个相对独立的实体构成，例如可允许不同实体分别负责账户建立、账户管理、货币发行、货币回收、清算等业务或操作；也可以允许两个以上的不同的实体执行相同的业务，例如，由两个不同的银行或其他金融组织执行货币发行操作，不同实体在进行货币发行时可采用不同的算法和非对称密钥进行签名。

在系统初始建立时或区块链建立时，权威方可以设置并发布系统参数。该系统参数可包括权威方的业务及每个业务对应的系统公钥及签名算法，例如表1中的“业务”、“算法”和“System_Public_Key”行对应的内容。而系统私钥由权威方严密保管，不可泄露。通常，可以将权威方发布的系统参数保存在区块链的第一区块中，记账者和用户可以在权威方发布其参数之后，将其载入自己的设备中供后续使用。

在一个实施例中，权威方的业务包括子链生成业务。在该实施例中，可以将最初的原始区块链称为主链，权威方可以从主链生成出若干条一级子链，也可以从每个一级子链可以生成出若干条二级子链，以此类推。生成某条子链的链称为该子链的父链。权威方可以根据实际需求、响应于对区块链规模的监控信息(例如区块编号、上链等待时间等大于设定的阈值)，或响应于请求等来生成子链。子链生成的步骤主要包括：

S1)权威方生成和发布子链生成报文。子链生成报文由正文和对正文的签名组成。表2给出了子链生成报文的一个示例，子链生成报文的正文内容可以包括但不限于子链生成报文标识符、父链系统公钥、父链编号(若生成的为一级子链，父链编号可为空)、子链编号、子链类型(例如，普通、限入等)、子链系统参数等。其中子链类型可以是普通类型，任何用户可以随时加入该子链。子链类型也可以是限入类型，用户只有在经权威方允许后才能加入该子链。子链的系统参数可与父链的系统参数相同或不同。子链的系统参数可包括权威方在该子链上执行的业务及每个业务对应的系统公钥及签名算法，权威方保存与该子链的系统参数中的系统公钥对应的系统私钥。权威方使用父链的系统参数中可进行子链生成业务的系统私钥对子链生成报文正文进行签名，得到对正文的数字签名。

表2

S2)记账者在收到来自权威方的子链生成报文后，验证该子链生成报文的有效性，验证内容包括但不限于子链生成报文中的父链的系统公钥有无权限(例如，该父链公钥是否存在于父链发布的系统参数中且可以对应于子链生成业务)、数字签名的有效性(例如使用父链系统公钥和父链系统参数中对应密码算法来进行验证该报文中对正文的数字签名)等。

S3)记账者在验证通过后，将收到的子链生成报文打包进父链中，以及响应于该报文生成子链的第一个区块，并将该报文中包含的子链系统参数作为所生成的子链的系统参数保存在该子链的第一个区块中。

在由权威方生成子链之后，用户可以在所生成的子链上创建子账户。在该实施例中，位于主链的账户称为主账户，主账户可以在一级子链上生成一个一级子账户，一级子账户可以在二级子链上生成出一个二级子账户，以此类推。生成某子账户的账户称为该子账户的父账户。子账户生成的步骤如下：

a)用户为某个父账户生成并发布子账户生成报文，子账户生成报文由正文和对正文的签名组成。表3给出了子账户生成报文的一个示例，子账户生成报文的正文内容可以包括但不限于子账户生成报文标识符、父账户、子链编号、子账户等。其中子链编号指示要在其上生成子账户的子链。用户使用父账户的私钥对子账户生成报文正文进行签名，得到对正文的数字签名。如果子链类型是限入，除了用户发布的子账户生成报文之外，还需要由权威方生成一个子账户开户报文，该子账户开户报文的内容与用户发布的子账户生成报文内容基本相同，包括但不限于子账户开户报文标识符、父账户、子链编号等；不同的是对于正文的数字签名是由权威方使用子链的系统参数中具备相应权限的系统私钥来进行的。

表3

b)记账者验证子账户生成报文的有效性，验证内容包括但不限于父账户是否存在、子链编号指向的子链是否存在、数字签名的有效性(使用父账户公钥对数字签名进行验证)等。如果子链类型是限入，则还需要验证权威方的子账户开户报文的有效性。验证通过后，记账者将子账户生成报文打包进子链中。如果子链类型是限入，则还需要将权威方发布的子账户开户报文也打包进子链中。

所生成的子账户可以沿用父账户的公私钥对。对于所生成的子账户，仅允许该子账号与其父账户以及与和该子账号在同一子链上的其他子账户进行交易。也就是说，同一条链上的账户之间可以互相交易，与现有区块链账户之间的交易方式类似，用户可以所建立的子账户为实体在该子账户所在的区块链(即子链)上进行交易。记账者将来自用户子账户的各种数据和信息打包存入该子账户所在区块链的节点。而涉及到跨链之间的资金互转只允许在父子账户之间进行，位于不同链上的两个子账户之间不能直接进行交易，需要通过各自的父账户来进行。父子账户资金互转步骤如下：

(1)用户生成并发布父子账户资金互转报文。父子账户资金互转报文由正文和对正文的签名组成。表4给出了父子账户资金互转报文的一个示例，正文可以包含但不限于父子账户资金互转报文标识符、转出账户、转入账户、转移金额、操作时间等信息。用户使用转出账户私钥，对父子账户资金互转报文正文进行签名，得到对正文的数字签名。

表4

(2)记账者收到报文后，验证父子账户资金互转报文的有效性，验证内容包括但不限于转出账户是否存在、转入账户是否存在、转出账户的余额是否足够、转出账户与转入账户是否为父子关系、数字签名的有效性(使用转出账户的公钥进行验证)等。验证通过后，记账者先将父子账户资金互转报文打包进转出账户所在的区块链中，打包操作完成后，再将父子账户资金互转报文打包进转入账户所在的区块链中，从而完成父子账户资金互转。

在该实施例中，所生成的子链与主链在逻辑上相对独立，其特性与一条独立的区块链基本一致。不同子链上的账户可以分别同时进行交易，从而在一定程度上将区块链原本的串行操作变换成并行操作，提升了运行效率。用户在使用时，交易双方可以选择在交易量较低或区块较少的子链上生成子账户，付款方事先资金转移至此条子链，可显著提升交易生效的时间。建立多个子链来进行交易，使得进行交易的区块链的长度显著小于串行的区块链的长度，交易上链所需的等待时间也显著降低。

图2给出了根据本发明一个实施例的基于区块链的交易管理方法的流程示意图。该方法主要包括下列步骤：

步骤1)由权威方生成和发布子链生成报文，在子链生成报文包括父链系统公钥、父链编号、子链编号、子链类型、子链系统参数等。其中子链类型可以是普通类型，任何用户可以随时加入该子链。子链类型也可以是限入类型，用户只有在经权威方允许后才能加入该子链。子链的系统参数可与父链的系统参数相同或不同。子链的系统参数可包括权威方在该子链上执行的业务及每个业务对应的系统公钥及签名算法，权威方保存与该子链的系统参数中的系统公钥对应的系统私钥。权威方使用父链的系统参数中可进行子链生成业务的系统私钥对子链生成报文正文进行签名，得到对正文的数字签名。

步骤2)由记账者响应于来自权威方的子链生成报文，将该子链生成报文打包进所述父链编号指示的父链中，以及响应于该报文生成所述子链编号指示子链的第一个区块，并将该报文中包含的子链系统参数作为所生成的子链的系统参数保存在该子链的第一个区块中。其中记账者在收到来自权威方的子链生成报文后，还会对该子链生成报文的有效性进行验证，验证内容包括但不限于子链生成报文中的父链的系统公钥有无权限(例如，该父链公钥是否存在于父链发布的系统参数中且可以对应于子链生成业务)、数字签名的有效性(例如使用父链系统公钥和父链系统参数中对应密码算法来进行验证该报文中对正文的数字签名)等。

步骤3)由记账者接收来自用户的包含父账户和子链编号的子账户生成报文，并将该子账户生成报文打包进由所述子链编号指示的子链中。其中，该子账户生成报文包括但不限于子账户生成报文标识符、父账户、子链编号等。其中子链编号指示要在其上生成子账户的子链。用户使用父账户的私钥对子账户生成报文进行签名。

在另一个实施例中，如果子账户生成报文指定的子链类型是限入，那么除了来自用户子账户生成报文之外，记账者还需要收到来自权威方的子账户开户报文才能完成子账户建立的过程。该子账户开户报文的内容与用户发布的子账户生成报文内容基本相同，包括但不限于子账户开户报文标识符、父账户、子链编号等；不同的是该报文的签名是由权威方使用子链的系统参数中具备相应权限的系统私钥来进行的。

其中记账者在将上述报文打包进子链之前，还会验证子账户生成报文的有效性，验证内容包括但不限于父账户是否存在、子链编号指向的子链是否存在、数字签名的有效性(使用父账户公钥对数字签名进行验证)等。如果子链类型是限入，则还需要验证权威方的子账户开户报文的有效性。验证通过后，记账者将子账户生成报文打包进子链中。如果子链类型是限入，则还需要将权威方发布的子账户开户报文也打包进子链中。

其中所生成的子账户沿用父账户的公私钥对。对于所生成的子账户，仅允许该子账号与其父账户以及与和该子账号在同一子链上的其他子账户进行交易。也就是说，同一条链上的账户之间可以互相交易，而涉及到跨链之间的资金互转只允许在父子账户之间进行，位于不同链上的两个子账户之间不能直接进行交易，需要通过各自的父账户来进行。

例如，由记账者响应于收到来自用户的子账户的各种交易报文，在验证其有效性之后，将其打包进该子账户所在的区块链中。又例如，由记账者响应于接收来自用户的包含转出账户、转入账户、转移金额的父子账户资金互转报文，先将父子账户资金互转报文打包进转出账户所在的区块链中，再将父子账户资金互转报文打包进转入账户所在的区块链中，以完成账户间的资金互转。其中转出账户和转入账户之间的关系为父子账户。其中用户使用转出账户私钥，对父子账户资金互转报文进行签名。记账者在收到该报文后，还会验证父子账户资金互转报文的有效性，验证内容包括但不限于转出账户是否存在、转入账户是否存在、转出账户的余额是否足够、转出账户与转入账户是否为父子关系、数字签名的有效性(使用转出账户的公钥进行验证)等。

虽然本发明已经通过优选实施例进行了描述，然而本发明并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本发明范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (10)

1.一种基于区块链的交易管理系统，该系统包括权威方和记账者，其中：

权威方用于生成并发布子链生成报文，该子链生成报文包括父链编号和子链编号；

记账者用于确定收到的子链生成报文来自权威方，以及响应于所述确定，生成由子链编号指示的子链的第一个区块，并将该子链生成报文记入由父链编号所指示的区块链中；

所述记账者还用于将收到来自用户的包含父账户、子链编号、子账户的子账户生成报文记入由子链编号指示的子链中，以便在该子链上为所述父账户建立所述子账户，以及响应于收到来自所建立的子账户的交易报文，将该交易报文记入该子账户所在的子链中。

2.根据权利要求1所述的系统，其中记账者对于每个用户在一条子链上仅建立一个子账户，每个子账户仅与其父账户及同一子链上的其他子账户进行交易。

3.根据权利要求1所述的系统，其中所生成的子账户沿用父账户的公私钥对。

4.根据权利要求2所述的系统，其中记账者还被配置为：

接收来自用户的父子账户资金互转报文，该报文中包括转出账户、转入账户、转移金额；

确定转出账户与转入账户之间为父账户与子账户的关系；

响应于所述确定，先将该父子账户资金互转报文记入转出账户所在的区块链中，再将该父子账户资金互转报文记入转入账户所在的区块链中。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的系统，其中子账户生成报文是以父账户的私钥进行签名的，父子账户资金互转报文是以转出账户的私钥进行签名的。

6.根据权利要求1所述的系统，其中记账者基于区块链的系统参数来确定收到的子链生成报文来自权威方，其中所述区块链的系统参数包括权威方在该区块链上可执行的一个或多个业务以及权威方在执行每个业务时签名用的系统公钥，而与每个业务的系统公钥相对应的系统私钥由权威方保管，其中所述一个或多个业务中至少包括子链生成业务。

7.根据权利要求6所述的系统，其中权威方以与子链生成业务对应的系统私钥对子链生成报文进行签名，记账者以由子链生成报文中父链编号指示的区块链的系统参数中与子链生成业务对应的系统公钥对该签名进行验证，以确定该子链生成报文来自权威方。

8.一种基于区块链的交易管理方法，该方法包括：

由权威方生成并发布子链生成报文，该子链生成报文包括父链编号和子链编号；

由记账者确定收到的子链生成报文来自权威方，以及响应于所述确定，生成由子链编号指示的子链的第一个区块，并将该子链生成报文记入由父链编号所指示的区块链中；

由记账者响应于收到来自用户的包含父账户、子链编号、子账户的子账户生成报文，将该子账户生成报文记入由子链编号指示的子链中，以便在该子链上为所述父账户建立所述子账户，以及

由记账者响应于收到来自所建立的子账户的交易报文，将所述交易报文记入该子账户所在的子链中。

9.根据权利要求8所述的方法，其中记账者对于每个用户在一条子链上仅建立一个子账户，每个子账户仅与其父账户及同一子链上的其他子账户进行交易。

10.根据权利要求9所述的方法，还包括：

由记账者接收来自用户的父子账户资金互转报文，该报文中包括转出账户、转入账户、转移金额；

由记账者确定转出账户与转入账户之间为父账户与子账户的关系；

由记账者响应于所述确定，先将该父子账户资金互转报文记入转出账户所在的区块链中，再将该父子账户资金互转报文记入转入账户所在的区块链中。