CN110213304A - 一种区块链网络互联方法与系统 - Google Patents

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Abstract

本发明针对当前出现的诸多不同类别的区块链网络，因其交易容量限制而不断新建各类区块链网络，使得数量急剧增加，但因其封闭性使得区块链应用的推广及普通用户的使用都越来越困难。本系统通过在某一支持智能合约的区块链网络中设置一区块链互联智能合约，存储需互联的区块链的关键数据，同步节点访问该智能合约后，可自由切换到相应区块链网络，进行数据同步、挖矿或数据交互，同时通过不同链之间关键数据所构建的映射关系，实现跨链交易。通过本系统的去中心化机制，确保区块链网络的开放、互联性，并根据应用类别不同而构建不同的区块链网络，使区块链网络高并发与大用户量支持性能获得显著提升。实现公有链、联盟链与私有链的互联互通。

Description

一种区块链网络互联方法与系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及区块链网络之间的互联互通领域。
背景技术
当前区块链技术正处于发展之中，不同技术机制、用户群体、应用领域的区块链网络开始不断涌现，每个区块链网络事实上已拥有了数量不同的用户，但这些区块链网络之间，由于数据结构、共识机制、激励机制及上层应用接口的各不相同，致使区块链网络之间的互通困难。这种区块链网络之间由于技术体制的区隔，极大地限制了单一区块链网络的应用范围，并使普通用户选择困难，这尤其对需要同时使用多个区块链网络的用户而言，困扰更甚。
同时，由于区块链网络基于P2P协议进行网络数据的交换，以及主要基于POW机制进行共识计算，这使任一单一区块链网络单一时间内能接受的交易数受限，如比特币每秒仅能接受数笔交易，以太坊每秒仅能接受数十笔交易，这对需要高并发、支持大数据量用户的区块链应用而言，在单一区块链上运行也越来越不现实，因而，根据不同应用领域、不同用户群体构建专门的区块链网络已势不可挡。
由于上述两个原因，采用不同技术机制、面向不同用户群体和应用领域的区块链网络将会越来越多，如何有效地解决区块链网络之间的数据交换、互联互通，既使相关区块链网络能获得更大用户群体的应用，又方便普通用户便捷地在不同区块链网络及应用之间进行自由的应用切换或关键数据的流通，就成为区块链技术发展中的一项关键性技术内容。
当前在解决区块链之间的互联互通方面，主要体现在不同区块链网络的虚拟资产的兑换上，主要手段主要是基于中心化第三方平台来实现，所解决的问题有限，并且不符合区块链的去中心化特征。
发明内容
有鉴于此，本发明设计了一种区块链网络互联方法与系统，通过使用本方法与系统，面对当前不断增加的区块链网络，提出一种完全的去中心化技术机制来解决区块链网络的开放性、互联性问题。本方法与系统既可适用于不同技术机制、平行运行的区块链网络之间的互联互通，又可适用于需要高并发、大用户量环境下需要建立主区块链网络的多个侧链的应用场景。为实现上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
如图1所示，设计一种区块链网络互联方法，在某一支持智能合约的区块链网络(如以太坊)中设置一区块链网络互联智能合约，用于存储需互联的区块链网络的关键数据；客户节点需转换到某一区块链网络进行业务处理或应用交互(如BTC/EOS等)时，首先访问该智能合约，获得目的地区块链网络的关键数据；客户节点使用所获得的目的地网络的关键数据，同步该目的地网络的区块链数据，参与挖矿或直接使用该网络的相关应用。
如图1所示，前述区块链网络互联智能合约中所存储的相应区块链网络的关键数据包括但不限于该区块链网络的名称、网络ID号、静态节点地址、按顺序存放的每一区块的哈希值、支持该区块链协议的客户软件存储地址码。
如图2所示，客户节点切换到新的区块链网络进行业务处理或应用交互，其主要步骤包括如下：
第一步，客户节点访问区块链互联智能合约，获得可互联的区块链网络列表；
第二步，客户节点向互联智能合约请求目的地区块链网络的客户端软件存储地址码、静态节点地址；
第三步，客户节点使用该存储地址码将目的地区块链网络的客户端软件取回；
第四步，客户节点运行该客户端软件，并与所取回的目的地网络的静态节点进行数据同步；
第五步，对所同步回的区块数据，将其哈希值与互联智能合约中所存储的该网络的区块哈希值进行比对，以识别区块数据是否正确；
第六步，客户节点使用目的地区块链网络的客户端软件进行挖矿或应用交互。
如图3所示，各互联区块链网络之间既可以是平行网络关系，也可以是主从网络关系；处于平行网络关系的区块链网络，各自采取不同的共识机制与激励机制，网络之间的关键数据，如挖矿积分可建立数据间的映射关系，根据该数据映射关系实现某一网络的数据向另一网络转换，从而实现用户关键数据(如虚拟资产)在不同网络中的流转；处于主从网络关系的区块链网络，从属网络可以直接使用主网络的挖矿积分建立本网络的激励机制，并在本网络的用户间流转。
如图3所示，处于主从网络关系的区块链网络，处于从属网络的区块链节点同时拥有主网络与从属网络的帐户，从属网络主要支持相关专项应用的区块数据生成、同步及共识机制，而对从属网络节点帐户的相关激励或关键数据交互(如虚拟资产交换)，可以直接映射到其主网络中的帐户进行。
如图4所示，设计一种区块链网络互联系统，包括有如下模块：(1)区块链互联智能合约；(2)区块链客户端软件调度模块；(3)支持相应区块链协议的客户端软件模块；(4)区块链网络关键数据映射智能合约。
如图4所示，区块链客户端软件调度模块，包括有如下功能：(1)负责与区块链互联智能合约的交互；(2)负责相关区块链网络协议模块的下载；(3)负责相关区块链客户软件的启动、停止与状态监测。
如图4所示，区块链网络关键数据映射智能合约，包括有如下功能：(1)区块链网络关键数据的映射关系(如虚拟资产之间的对价关系)；(2)负责接受和处理相应区块链终端发出的不同区块链网络关键数据之间的转换请求。
附图说明
图1一种区块链网络互联方法模型图
图2客户节点跨链访问流程图
图3平行区块链网络与主从区块链网络结构图
图4一种区块链网络互联系统结构图
具体实施方式
下文中，以支持智能合约的以太坊为基础构建侧链为例，说明如何实现区块链网络之间的互联方法与系统。
在以太坊网络中，部署一区块链网络互联智能合约，其主要内容包括：
创建侧链时，在互联智能合约中注册其ID号、侧链子网络名、侧链静态节点列表文件在分布式去中心化网络IPFS中存储的哈希链接、侧链客户软件在IPFS中存储的哈希链接。
客户端访问侧链时需要经过如下步骤：
第一，客户端软件提供访问互联智能合约的接口，用户使用该功能时获得所有侧链的列表；
第二，用户选择访问相应侧链，客户端软件从智能合约中取出该侧链的客户软件存储IPFS链接；
第三，用户使用该链接同步回该侧链的客户软件模块；
第四，客户端软件调用该侧链的客户软件模块，并使用根据静态节点IPFS链接取回的侧链静态节点文件，建立与相关静态节点同步；
第五，客户端软件进入侧链挖矿或使用侧链的相关去中心化应用。
处于侧链中的节点，进行挖矿工作(区块封装)时，若所封装区块已成功编入侧链，则将该区块存入IPFS网络中，并将区块存储的IPFS链接发送给互联智能合约，互联智能合约将该链接存入该侧链的BlockLinks中。
侧链新节点创建时，既可同前述方法从静态节点中取回区块数据，也可以使用IPFS链接从IPFS网络中取回区块数据。
侧链可以直接使用主链的挖矿积分机制对侧链矿工进行激励，具体步骤包括：
第一，侧链矿工向互联智合约发送所封装区块哈希值；
第二，智能合约对该矿工所发送的区块哈希码进行验证，确认其区块号及区块封装矿工；
第三，验证无误后，由智能合约直接从该智能合约所存储的挖矿基金帐户直接向矿工的主链帐户发送一笔主链奖励积分。
以上所述仅为本发明的实施例说明，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。
综上所述，本发明所设计的一种区块链网络互联方法与系统，通过在某一支持智能合约的区块链网络中设置一区块链互联智能合约，存储需互联的区块链的关键数据，用户节点访问该智能合约后，可自由切换到不同区块链网络，进行数据同步、挖矿或应用交互，同时可基于不同链之间关键数据的映射关系，进行跨链交易或数据交互。使用本方法与系统在完全的去中心化应用环境下，构建多样化、开放性、互联化的区块链网络体系，既满足随着区块链网络不断增多而产生的链间互联需求，又可支持高并发、大用户量的区块链应用而带来的大量侧链构建需求。使用本方法与系统，将可以实现公有链、联盟链与私有链的互联互通。

Claims (8)

1.一种区块链网络互联方法，其特征在于：在某一支持智能合约的区块链网络中设置一区块链网络互联智能合约，用于存储需互联的区块链网络的关键数据；任一客户节点需转换到某一区块链网络进行业务处理或应用交互时，首先访问该智能合约，获得目的地区块链网络的关键数据；客户节点使用所获得的目的地网络的关键数据，同步该目的地网络的区块链数据，参与该区块链网络的挖矿或直接使用该网络的相关应用。
2.如权利要求1所述的一种区块链网络互联方法，其特征在于：所述区块链网络互联智能合约中所存储的相应区块链网络的关键数据包括但不限于该区块链网络的名称、网络ID号、静态节点地址、按顺序存放的每一区块的哈希值、支持该区块链协议的客户软件存储地址码。
3.如权利要求1所述的一种区块链互联方法，其特征在于所述客户节点切换到新的区块链网络进行业务处理或应用交互，其主要步骤包括如下：(1)客户节点访问区块链互联智能合约，获得可互联的区块链网络列表；(2)客户节点向互联智能合约请求目的地区块链网络的客户端软件存储地址码、静态节点地址；(3)客户节点使用该存储地址码将目的地区块链网络的客户端软件取回；(4)客户节点运行该客户端软件，并与所取回的目的地网络的静态节点进行数据同步；(5)对所同步回的区块数据，将其哈希值与互联智能合约中所存储的该网络的区块哈希值进行比对，以识别区块数据是否正确；(6)客户节点使用目的地区块链网络的客户端软件进行挖矿或应用交互。
4.如权利要求1所述的一种区块链网络互联方法，其特征在于各互联区块链网络之间既可以是平行网络关系，也可以是主从网络关系；处于平行网络关系的区块链网络，各自采取不同的共识机制与激励机制，网络之间的关键数据，如挖矿积分可建立数据间的映射关系，根据该数据映射关系实现某一网络的数据向另一网络转换，从而实现用户关键数据(如虚拟资产)在不同网络中的流转；处于主从网络关系的区块链网络，从属网络可以直接使用主网络的挖矿积分建立本网络的激励机制，并在本网络的用户间流转。
5.如权利要求4所述的处于主从网络关系的区块链网络，处于从属网络的区块链节点同时拥有主网络与从属网络的帐户，从属网络主要支持相关专项应用的区块数据生成、同步及共识机制，而对从属网络节点帐户的相关激励或关键数据交互(如虚拟资产交换)，可以直接映射到其主网络中的帐户进行。
6.一种区块链网络互联系统，其特征在于，所述区块链互联系统包括有如下模块：(1)区块链互联智能合约；(2)区块链客户端软件调度模块；(3)支持相应区块链协议的客户端软件模块；(4)区块链网络关键数据映射智能合约。
7.如权利要求6所述的一种区块链网络互联系统，其特征在于，所述区块链客户端软件调度模块，包括有如下功能：(1)负责与区块链互联智能合约的交互；(2)负责相关区块链网络协议模块的下载；(3)负责相关区块链客户软件的启动、停止与状态监测。
8.如权利要求6所述的一种区块链网络互联系统，其特征在于，所述区块链网络关键数据映射智能合约，包括有如下功能：(1)区块链网络关键数据的映射关系(如虚拟资产之间的对价关系)；(2)负责接受和处理相应区块链终端发出的不同区块链网络关键数据之间的转换请求。
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