CN110084595A

CN110084595A - 一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法和装置

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Publication number: CN110084595A
Application number: CN201910257377.8A
Authority: CN
Inventors: 杜晓楠
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2019-04-01
Filing date: 2019-04-01
Publication date: 2019-08-02

Abstract

本发明涉及一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，包括：S1、基于无状态合同构造闪电网络；S2、判断交易双方是否在同一条链上，如果是执行步骤S3，否则采用支持相同加密的其他链进行交叉链原子交换交易；S3、采用闪电网络进行交易。实施本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法、装置和计算机可读存储介质，其能够在维护交易安全的同时，实现高容量和高速度的区块链交易。

Description

一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法和装置

技术领域

本发明涉及区块链技术，更具体地说，涉及一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法和装置。

背景技术

区块链技术是利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全、利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据的一种全新的分布式基础架构与计算方式。并且在区块链中，在默克尔树结构的约束下，区块链的攻击者，不能够凭空创造价值或者掠夺其它帐户的数字货币。唯一能够做的就是更改自己的交易信息，相当于把付给别人的钱再拿回来。攻击者通过在主链上制造分叉，在分叉区块上把该笔钱付给自己的另一个地址，从而实现付款后又将钱拿回来的结果。

然而，现有的区块链交易方法通常过于繁复，性能低下，成本高企，并且容易受到攻击，因此需要一种能够维护交易安全防止攻击的同时，又能够实现高容量和高速度的区块链交易方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法和装置，其能够在维护交易安全的同时，实现高容量和高速度的区块链交易。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，包括：

S1、基于无状态合同构造闪电网络；

S2、判断交易双方是否在同一条链上，如果是执行步骤S3，否则采用支持相同加密的其他链进行交叉链原子交换交易；

S3、采用闪电网络进行交易区块的分配；

S4、在交易结束之后，所述交易双方中的收款方等待交易区块生长设定时间之后再确认交易有效。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，所述步骤S4进一步包括：

S41、所述交易双方中的收款一方通过区块链接收交易区块，并判断该交易区块后是否继续生长了设定数量个区块；如果是则确定交易有效，否则继续等待。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，在所述步骤S41中，基于以下公式计算所述设定数量：

其中a＝诚实链条增加一个区块的概率b＝攻击者链条增加一个区块的概率Cz＝攻击者追赶上了z个区块差距的概率；m表示所述设定数量，F表示收款一方收到风险供给的概率。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，所述步骤S3进一步包括：

S31、交易双方在区块链上创建一个分类账目条，其中预存设定金额到所述闪电网络中的微支付通道中并输出交易双方签名；

S32、交易双方在所述分类账目条中创建多个交易输出输入来更新所述分类账目条并输出交易双方签名；

S33、交易双方中需要提现的一方将最新版本的分类账目条写入区块链中，并按照所述最新版本的分类账目条中的分配方案进行交易区块的分配。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，所述步骤S33进一步包括：

S331、交易双方中需要提现的一方将交易双方均签名的最新版本的分类账目条写入区块链中；

S332、判定一定时间内，是否有另一方提出该分类账目条并非为最新版本，如果是执行步骤S333，否则按照需要提现的一方提供的最新版本的分类账目条中的分配方案进行交易区块的分配；

S333、需要提现的一方提供的最新版本的分类账目条中的分配方案中的全部交易区块罚没给提出质疑的所述另一方。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，交易双方中需要提现的一方后获得分配的交易区块，另一方先获得分配的交易区块。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，所述步骤S1进一步包括：

S11、通过侧链抵押Token自建的方式将侧链接入闪电网络，并采用双向锚定的方式进入注册；

S12、所述侧链采用托管方式或者联盟方式进行交易资产管理。

在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，所述侧链采用托管方式进行交易资产管理包括将所述侧链的资产发送到主链的托管方，在托管方接收到所述资产之后，在侧链激活相应的数字资产；所述侧链采用联盟方式进行交易资产管理包括采用双向锚定技术将所述主链的资产转移到所述侧链，所述侧链采用托管方联盟的共识算法对所述资产进行确认，在主链对应锁定保证金以在所述侧链的联盟崩溃时保障所述侧链的资产；其中所述托管联盟的共识算法包括PBFT、PoS、PoA中的一种。

本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易装置，所述装置包括：存储器；处理器，其用于存储指令，当所述指令被执行时使得所述处理器执行所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法。

本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是，构造一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括指令，所述指令被执行时，使得所述计算机的处理器执行所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法。

实施本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法、装置和计算机可读存储介质，其能够在维护交易安全的同时，实现高容量和高速度的区块链交易。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法的第一实施例的流程图；

图2是本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法的第二实施例的流程图；

图3是本发明的优选实施例的闪电网络的侧链和主链锚定示意图；

图4是本发明的优选实施例的采用闪电网络进行交易的示例说明。

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，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。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。

本发明涉及一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，包括：S1、基于无状态合同构造闪电网络；S2、判断交易双方是否在同一条链上，如果是执行步骤S3，否则采用支持相同加密的其他链进行交叉链原子交换交易；S3、采用闪电网络进行交易区块的分配；S4、在交易结束之后，所述交易双方中的收款方等待交易区块生长设定时间之后再确认交易有效。实施本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其能够在维护交易安全的同时，实现高容量和高速度的区块链交易。

图1是本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法的第一实施例的流程图。如图1所示，在步骤S1中，基于无状态合同构造闪电网络。闪电网络是一个分散系网络，其可以在区块链中使用无状态合同功能，进而实现交易双方的即时支付。在步骤S2中，判断交易双方是否在同一条链上。如果是的话，执行步骤S3，否则执行步骤S4。在步骤S3中，对于处于同一条链的交易双方，采用闪电网络进行交易。采用闪电网络可以实现高吞吐、低延迟交易。在闪电网络中，只有路由节点参与交易，交易在网络中完全并行执行，因此随着节点增长，理论上吞吐量没有上限。闪电网络交易由支付通道保证安全性，可以实现即时交易而无需等待区块确认。在步骤S4中，对于处于不同条链的交易双方，采用支持相同加密的其他链进行交叉链原子交换交易。在本发明中，交叉链原子交换可以通过异构区块链共识规则立即在链外发生。只要链可以支持相同的加密哈希函数，就可以跨区块链进行交易，而不必信任第三方保管人。在步骤S5中，不管是对采用闪电网络进行的交易，还是对交叉链原子交换交易，在交易结束之后，所述交易双方中的收款方等待交易区块生长设定时间之后再确认交易有效。该确定时间可以根据实际希望获得的防止攻击的概率来进行计算，通常情况下，希望防止攻击的概率越高，需要等待的时间越长。当等待时间超过预定时间时，攻击者成功的几率就非常低了。本领域技术人员可以利用泊松分布进行计算。

因此，实施本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其能够在维护交易安全的同时，实现高容量和高速度的区块链交易。

图2是本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法的第二实施例的流程图。在图2所示的优选实施例中，在步骤S1中，通过侧链抵押Token自建的方式将侧链接入闪电网络，并采用双向锚定的方式进入注册。图3是本发明的优选实施例的闪电网络的侧链和主链锚定示意图。在本实施例中，侧链采用抵押Token自建侧链的机制，通过双向锚定的设计，即时支付和较高的可扩展性，采用混合型的设计方案：“驱动链+公证人/侧链”方式来实现和比特币双向锚定。

在步骤S2中，所述侧链采用托管方式或者联盟方式进行交易资产管理。在本优选实施例中，通过Wasm智能合约，扩展Token应用场景，提升Token的生态和价值，并可以通过展示每个侧链抵押代币数量以及管理地址与机构，公开透明管理侧链，相比主链运行DAPP，侧链的优点在于，每个独立的DAPP资源隔离，不会发生以太坊上，由于单个DAPP流量火爆，占用网络，导致使用其他DAPP的Gas费用上升，从安全的角度，主链部署DAPP，可能由于单个DAPP出现安全漏洞，如The DAO,导致整个以太坊网络回滚。

在本发明中，所述侧链采用托管方式进行交易资产管理包括将所述侧链的资产发送到主链的托管方，在托管方接收到所述资产之后，在侧链激活相应的数字资产。在本发明的优选实施例中，将资产发送到主链的托管方，托管方收到相关资产信息后再侧链激活相应的数字资产，托管模式偏向于中心化，需要托管方提供信用背书。

在本发明中，所述侧链采用联盟方式进行交易资产管理包括采用双向锚定技术将所述主链的资产转移到所述侧链，所述侧链采用托管方联盟的共识算法对所述资产进行确认，其中所述托管联盟的共识算法包括PBFT、PoS、PoA中的一种。进一步地，在本发明所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法中，所述侧链采用联盟方式进行交易资产管理进一步包括在主链对应锁定保证金以在所述侧链的联盟崩溃时保障所述侧链的资产。在本发明的优选实施例中，使用托管方联盟来取代单一托管方信用背书，采用双向锚定技术将主链资产转移到侧链，侧链使用托管方联盟的共识算法对数字资产进行确认，托管方的共识算法为PBFT、POS、POA其中的一种，侧链的安全依赖联盟的信用值得注意的是，虽然侧链以来侧链托管或联盟的信用背书，但在主链会有对应的锁定保证金机制，使得如果侧链信用联盟崩溃的时候，仍然可以使得侧链的用户资产得到保障，这与传统的侧链模式不同，是本发明的侧链创新的地方。在本发明的优选实施例中，可以侧链浏览器中展示每个侧链的抵押NBT数量，所有用户可以随时参考。

在步骤S3中，判断交易双方是否在同一条链上。如果是的话，执行步骤S5，否则执行步骤S4。在步骤S4中，对于处于不同条链的交易双方，采用支持相同加密的其他链进行交叉链原子交换交易。在本发明中，交叉链原子交换可以通过异构区块链共识规则立即在链外发生。只要链可以支持相同的加密哈希函数，就可以跨区块链进行交易，而不必信任第三方保管人。

在步骤S5中，交易双方在区块链上创建一个分类账目条，其中预存设定金额到所述闪电网络中的微支付通道中并输出交易双方签名。在本实施例中，交易双方区块链上创建一个分类帐条目，要求两个参与者签署任何资金支出。双方创建的交易将分类账分录退还给各自的分配，但不会将其广播到区块链。

在步骤S6中，交易双方在所述分类账目条中创建多个交易输出输入来更新所述分类账目条并输出交易双方签名。在产生交易时，交易双方可以从当前分类账目条中创建多个交易输出输入来更新所述分类账目条中的各个交易方自己的分配。

在步骤S7中，交易双方中需要提现的一方将最新版本的分类账目条写入区块链中，并按照所述最新版本的分类账目条中的分配方案进行分配。为了保证交易的快速和安全，在本发明中，只有最新版本的分类账目条才是有效的，这是由区块链可解析的智能合约脚本强制执行的。任何一方可以通过向区块链广播最新版本而无任何信任或监管，随时关闭此条目。由于采用了闪电网络创建分类账目条，可以在网络上找到类似于在Internet上路由数据包的路径。路径上的节点不受信任，因为使用脚本强制执行付款，该脚本通过递减时间锁来强制执行原子性(整个付款成功或失败)。而区块链作为仲裁者。因此，可以无限制地进行非区块链交易。可以通过对区块链可执行性的信心对交易进行交易。

在本发明的优选实施例中，为了确保交易安全，交易双方中需要提现的一方将最新版本的分类账目条写入区块链中，并按照所述最新版本的分类账目条中的分配方案进行分配的步骤进一步包括以下步骤。交易双方中需要提现的一方将交易双方均签名的最新版本的分类账目条写入区块链中。判定一定时间内，是否有另一方提出该分类账目条并非为最新版本，如果确实有另一方提出该分类账目条并非为最新版本，那么需要提现的一方提供的最新版本的分类账目条中的分配方案中的全部资产罚没给提出质疑的所述另一方。如果没有的话，按照需要提现的一方提供的最新版本的分类账目条中的分配方案进行分配。为了确保交易安全，交易双方中需要提现的一方后获得分配的交易区块，另一方先获得分配的交易区块。

下面对步骤S5-S7中，对于处于同一条链的交易双方，采用闪电网络进行交易的原理说明如下。交易双方先预存一部分资金到“微支付通道”里，初始情况下双方的分配方案等于预存的金额。每次发生交易，需要对交易后产生资金分配结果共同进行确认，同时签字把旧版本的分配方案作废掉。任何一方需要提现时，可以将他手里双方签署过的交易结果写到区块链网络中，从而被确认。从这个过程中可以看到，只有在提现时候才需要通过区块链。任何一个版本的方案都需要经过双方的签名认证才合法。任何一方在任何时候都可以提出提现，提现时需要提供一个双方都签名过的资金分配方案(意味着肯定是某次交易后的结果，被双方确认过，但未必是最新的结果)。在一定时间内，如果另外一方拿出证明表明这个方案其实之前被作废了(非最新的交易结果)，则资金罚没给质疑方；否则按照提出方的结果进行分配。罚没机制可以确保了没人会故意拿一个旧的交易结果来提现。另外，即使双方都确认了某次提现，首先提出提现一方的资金到账时间要晚于对方，这就鼓励了链外实现交易。

在步骤S8中，所述交易双方中的收款一方通过区块链接收交易区块判断该交易区块后是否继续生长了设定数量个区块；如果是则执行步骤S9确定交易有效，否则继续等待直到确定交易区块后是否继续生长了设定数量个区块。攻击成功的概率随着所述设定数量个区块的具体数量的正常呈现指数化下降，当确定攻击成功的概率之后，就可以计算所述设定数量个区块的具体数量。

在本发明的优选实施例中，对该步骤详细说明如下。本领域技术人员知悉。在默克尔树结构的约束下，区块链的攻击者，不能够凭空创造价值或者掠夺其它帐户的数字货币。唯一能够做的就是更改自己的交易信息，相当于把付给别人的钱再拿回来。举例来说，攻击者可以发布一笔交易给收款人，收款人看到这笔交易后，将货物发给攻击者或者履行其他协议或者触发其他交易，当攻击者确认货物发出或者其他协议已经履行或者其他交易已经触发之后，攻击者在主链上制造分叉，在分叉区块上把该笔钱付给自己的另一个地址，该攻击分叉链条如果能够超过当前主链的长度，矿工就会认为这个分叉是主链，而刚才包含给收款人的交易信息就被认为无效，从而实现付款后又将钱拿回来的结果。诚实链条和攻击者链条之间的竞赛，可以用二叉树随机漫步(Binomial Random Walk)来描述。成功事件定义为诚实链条延长了一个区块，使其领先性+1，而失败事件则是攻击者的链条被延长了一个区块，使得差距-1。a＝诚实链条增加一个区块的概率b＝攻击者链条增加一个区块的概率Cz＝攻击者追赶上了z个区块差距的概率

a＝诚实链条增加一个区块的概率

b＝攻击者链条增加一个区块的概率Cz＝攻击者追赶上了z个区块差距的概率

全网算力大于攻击者的算力，所以a>b，那么攻击成功的概率就因为区块数的增长而呈现指数化下降，攻击者成功的机会随着时间的流逝越来越小。

假定在自己的交易信息区块后边，主链又长了又生成了m个区块，收款人确认收到信息并发出货物才是安全的，即转帐信息是难以篡改的。去等待多少个区块那么我们考虑一个收款人需要等待多长时间，才能足够确信付款人已经难以更改交易了。假设相对诚实链条，攻击链条的潜在进展是一个泊松分布，分布的期望值为：

当此情形，为了计算攻击者追赶上的概率，我们将攻击者取得进展区块数量的泊松分布的概率密度，乘以在该数量下攻击者依然能够追赶上的概率。

化为如下形式，避免对无限数列求和：

对其进行运算，我们可以得到如下的概率结果，发现概率F对m值呈指数下降。通过以上公式，就可以根据所需要的确定攻击成功的概率之后，就可以计算所述设定数量个区块的具体数量。通常可以将其设定为无限接近于0或者基于实际情况进行设定。

图4是本发明的优选实施例的采用闪电网络进行交易的示例说明。如图4所示，在步骤1中，爱丽丝和鲍勃双方各拿出0.5BTC，构建Funding Tx，输出为爱丽丝和鲍伯的2/2多重签名。此时，Funding Tx未签名，更不广播。2、爱丽丝构造Commitment Tx：C1a和RD1a，并交给鲍伯签名。C1a的第一个输出为多重签名地址，爱丽丝的另一把私钥爱丽丝2和鲍伯的2/2多重签名，第二个输出为鲍伯0.5BTC。3、RD1a为C1a第一个输出的花费交易，输出给爱丽丝0.5BTC，但此类型交易带有sequence，作用是阻止当前交易进块，只有前向交易有sequence个确认时才能进块。4、鲍伯构造Commitment Tx：C1b和RD1b，并交给爱丽丝签名。结构与C1a、RD1a是对称关系。5、鲍伯对C1a和RD1a进行签名，并将签名给爱丽丝；同理，爱丽丝对C1b和RD1b签名，完成后给鲍伯。此时，由于并未对Funding Tx进行签名，任何一方均无法作恶，任何一方也不会有任何损失。6、双方均完成对commitment Tx的签名并交换后，各自再对Funding Tx进行签名，并交换。此时，Funding Tx是完整的交易，广播之。

由于C1a,C1b两笔交易花费的是同一个输出，故他们两个交易只有一个能进块。若爱丽丝广播C1a，则鲍伯立即拿到0.5BTC(C1a的第二个输出)，而爱丽丝需要等C1a得到1000个确认，才能通过RD1a的输出拿到0.5BTC。另一方，若鲍伯广播C1b，则爱丽丝立即拿到0.5BTC，鲍伯等待C1b得到1000个确认，才能通过RD1b拿到0.5BTC。也就是说，单方广播交易终止合约的那一方会延迟拿到币，而另一放则立即拿币。

实施本发明的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，可以实现闪电般快速的区块链支付，无需担心阻止确认时间。这是因为区块链无国籍合同强制执行安全性，而不为个人付款创建区块链交易。支付速度以毫秒为单位测量。并且具有很高的可扩展行，每秒可在网络上进行数百万到数十亿的事务处理。容量将传统支付轨道吹走了许多数量级。现在可以在没有托管人的情况下附加每次操作/点击付款。并且可以通过交易和解决区块外链实现极低的费用，从而可以实现即时小额支付等新兴用例。

因此，本发明可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按本发明方法运行。

本发明还可以通过计算机程序产品进行实施，程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。

因此，本发明还涉及一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易装置，所述装置包括：存储器；处理器，其用于存储指令，当所述指令被执行时使得所述处理器执行上述任一实施例所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法。

本发明还涉及一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括指令，所述指令被执行时，使得所述计算机的处理器执行上述任一实施例所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法。

虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，包括

S1、基于无状态合同构造闪电网络；

S3、采用闪电网络进行交易区块的分配；

2.根据权利要求1所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，所述步骤S4进一步包括：

3.根据权利要求2所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，在所述步骤S41中，基于以下公式计算所述设定数量：

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：

5.根据权利要求4所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，所述步骤S33进一步包括：

6.根据权利要求5所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，在所述步骤S332中，交易双方中需要提现的一方后获得分配的交易区块，另一方先获得分配的交易区块。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：

8.根据权利要求7所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法，其特征在于，所述侧链采用托管方式进行交易资产管理包括将所述侧链的资产发送到主链的托管方，在托管方接收到所述资产之后，在侧链激活相应的数字资产；所述侧链采用联盟方式进行交易资产管理包括采用双向锚定技术将所述主链的资产转移到所述侧链，所述侧链采用托管方联盟的共识算法对所述资产进行确认，在主链对应锁定保证金以在所述侧链的联盟崩溃时保障所述侧链的资产；其中所述托管联盟的共识算法包括PBFT、PoS、PoA中的一种。

9.一种通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法的装置，所述装置包括：

存储器；

处理器，其用于存储指令，当所述指令被执行时使得所述处理器执行权利要求1-8中任一项所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述存储介质包括指令，所述指令被执行时，使得所述计算机的处理器执行权利要求1-8中任一项所述的通过闪电网络的防止攻击的区块链交易方法。