CN110352445B - 使用智能合约执行多方交易 - Google Patents

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Abstract

提供了用于在区块链网络中执行多方交易的系统和方法。所述系统可以执行以下方法：从第一节点接收第一交易信息，其中第一节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中第一交易信息包括针对一交易的交易有效载荷、第一公钥和经签名的交易有效载荷；使用第一公钥验证经签名的交易有效载荷；响应于验证经签名的交易有效载荷，构建未确认的交易数据包并设置未确认的交易数据包的确认状态；从第二节点接收第二交易信息，其中第二节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中第二交易信息包括针对所述交易的交易有效载荷的哈希值、第二公钥和交易有效载荷的签名的哈希值；使用第二公钥验证第二交易信息；更新未确认的交易数据包的确认状态；并响应于表示交易的所有当事方已确认交易的确认状态，执行交易有效载荷。

Description

使用智能合约执行多方交易
背景技术
分布式账本系统(distributed ledger system，DLS)，也可以称为共识网络和/或区块链网络，使参与实体能够安全地且不可篡改地存储数据。DLS通常被称为不引用任何特定用例(例如，加密货币)的区块链网络。区块链网络的示例类型可以包括公有区块链网络、私有区块链网络和联盟区块链网络。公有区块链网络对使用DLS和参与共识过程的所有实体是开放的。私有区块链网络提供给特定实体，该特定实体集中控制读取和写入权限。联盟区块链网络提供给选择的实体组(该选择的实体组控制共识过程)并包括访问控制层。
可以在实体之间创建智能合约，并在区块链网络中执行智能合约。在一些示例中，智能合约可以定义区块链网络内的实体之间的交易。例如，区块链网络中的实体可以调用智能合约来发起多方交易。在某些情况下，每个参与实体必须在智能合约开始执行之前单独确认交易。例如，每个参与实体的单一签名。
发明内容
本说明书的实施方式包括在区块链网络中验证多方智能合约执行的计算机实现的方法。更具体地，本说明书的实施方式旨在提高智能合约执行中的效率和数据安全性。
在一些实施方式中，操作包括从第一节点接收第一交易信息，其中第一节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中第一交易信息包括针对一交易的交易有效载荷、第一公钥和经签名的交易有效载荷；使用第一公钥验证签名的交易有效载荷；响应于验证签名的交易有效载荷，构建未确认的交易数据包并设置未确认的交易数据包的确认状态；从第二节点接收第二交易信息，其中第二节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中第二交易信息包括针对所述交易的交易有效载荷的哈希值、第二公钥和经签名的交易有效载荷的哈希值；使用第二公钥验证第二交易信息；更新未确认的交易数据包的确认状态；并响应于表示交易的所有当事方已确认交易的确认状态，执行交易有效载荷。其他实施方式包括相应的系统、装置和计算机程序，被配置为执行编码在计算机存储设备上所述方法的操作。
这些和其他实施方式可以各自可选地包括以下特征中的一个或多个：未确认的交易数据包包括执行多方交易所需的所有节点的地址；未确认的交易数据包作为键-值对中的值存储在由区块链网络维护的未确认交易池中，其中键-值对中的键是与未确认的交易数据包相关联的交易有效载荷的哈希值；交易有效载荷包括区块链网络中的通用唯一标识符；操作还包括在由区块链网络维护的区块链中记录交易有效载荷的执行；第一公钥和第二公钥存储在由区块链网络维护的区块链的块中；并且交易有效载荷包括在第一节点和第二节点之间交换至少一个资产。
本说明书还提供了一个或多个非暂时性计算机可读存储介质，其连接到一个或多个处理器并且具有存储在其上的指令，当由一个或多个处理器执行时，所述指令使得一个或多个处理器根据本文提供的方法的实施方式执行操作。
本说明书还提供了用于实现本文提供的方法的系统。该系统包括一个或多个处理器，以及连接到一个或多个处理器的计算机可读存储介质，其上存储有指令，当由一个或多个处理器执行时，所述指令使得一个或多个处理器根据本文提供的方法的实施方式执行操作。
应了解，根据本说明书的方法可包括本文描述的方面和特征的任意组合。也就是说，根据本说明书的方法不限于本文具体描述的方面和特征的组合，还包括所提供的方面和特征的任意组合。
在附图和以下描述中阐述了本说明书的一个或多个实施方式的细节。根据说明书和附图以及权利要求，本说明书的其他特征和优点将显而易见。
附图说明
图1描绘了可用于执行本说明书的实施方式的示例环境。
图2描绘了根据本说明书的实施方式的示例概念架构。
图3描绘了根据本说明书的实施方式的用于执行多方交易的示例信号图。
图4描绘了可以根据本说明书的实施方式执行的示例过程。
各附图中的相同参考符号表示相同元件。
具体实施方式
本说明书的实施方式包括在区块链网络中验证多方智能合约执行的计算机实现的方法。更具体地，本说明书的实施方式涉及使用智能合约维护多方交易的交易确认状态，并且在已经接收到所有当事方的确认之后执行交易。在一些实施方式中，操作包括从第一节点接收第一交易信息，其中第一节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中第一交易信息包括针对一交易的交易有效载荷、第一公钥和经签名的交易有效载荷；使用第一公钥验证经签名的交易有效载荷；响应于验证经签名的交易有效载荷，构建未确认的交易数据包并设置未确认的交易数据包的确认状态；从第二节点接收第二交易信息，其中第二节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中第二交易信息包括针对所述交易的交易有效载荷的哈希值、第二公钥和交易有效载荷的签名的哈希值；使用第二公钥验证第二交易信息；更新未确认的交易数据包的确认状态；并响应于表示交易的所有当事方已确认交易的确认状态，执行交易有效载荷。
为进一步提供本说明书的实施方式的背景(context)，并且如上所述，分布式账本系统(DLS)也可以称为共识网络(例如，由对等节点组成)和区块链网络，使参与实体能够安全地且不可篡改地进行交易和存储数据。尽管术语区块链通常与加密货币网络相关联，但是本文使用区块链来一般地指代不参考任何特定用例的DLS。如上所述，区块链网络可以被提供为公有区块链网络、私有区块链网络或联盟区块链网络。这里参考公有区块链网络进一步详细描述本说明书的实施方式，该公有区块链网络在参与实体之间是公有的。然而，可以预期，本说明书的实施方式可以在任何合适类型的区块链网络中实现。
为进一步提供本说明书的实施方式的背景，在区块链网络中，可以开发、测试和部署应用程序以在区块链网络内执行。示例应用程序可以包括但不限于智能合约。智能合约可以被描述为具有影响各方的合约条款的现实世界、法律合约的数字表示。智能合约被实施、存储、更新(根据需要)、并在示例背景中，在联盟区块链网络内执行。与智能合约相关联的合约方(例如，买方和卖方)被表示为联盟区块链网络中的节点。
在一些示例中，智能合约可以存储数据，该数据可以用于记录信息、事实、关联、余额以及实现合约执行逻辑所需的任何其他信息。智能合约可以被描述为由函数组成的计算机可执行程序，其中可以创建该智能合约的实例(instance)，调用函数以执行智能合约的逻辑。
在技术方面，可以基于对象和面向对象的类来实现智能合约。例如，智能合约的条款和组件可以表示为由实现智能合约的应用程序处理的对象。智能合约(或智能合约中的对象)可以像其他面向对象的对象一样调用另一个智能合约(或同一智能合约中的对象)。例如，对象进行的调用可以是创建、更新、删除、传播或与另一个类的对象通信的调用。对象之间的调用可以由函数、方法、应用程序编程接口(application programming interface，API)或其他调用机制实现。例如，第一对象可以调用函数来创建第二对象。
鉴于上述背景，本文进一步详细描述了本说明书的实施方式。更具体地，并且如上所述，本说明书的实施方式涉及使用智能合约维护多方交易的交易确认状态，并且在已经接收到所有当事方的确认之后执行交易。
图1描绘了可用于执行本说明书的实施方式的示例环境100。在一些示例中，示例环境100使实体能够参与区块链网络102。区块链网络102可以是公有区块链网络、私有区块链网络或联盟区块链网络。示例环境100包括计算系统106、108和网络110。在一些示例中，网络110包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、因特网或其组合，并且与网站、用户设备(例如，计算设备)和后端系统连接。在一些示例中，可以通过有线和/或无线通信链路来访问网络110。
在所描绘的示例中，计算系统106、108均可以包括能够作为节点参与区块链网络102的任何合适的计算系统。示例计算设备包括但不限于服务器、台式计算机、膝上型计算机、平板计算设备和智能电话。在一些示例中，计算系统106、108均承载一个或多个用于与区块链网络102交互的计算机实现的服务。例如，计算系统106可以承载第一实体(例如，用户A)的计算机实现的服务，例如第一实体用于管理其与一个或多个其他实体(例如，其他用户)交易的交易管理系统。计算系统108可以承载第二实体(例如，用户B)的计算机实现的服务，例如第二实体用于管理其与一个或多个其他实体(例如，其他用户)交易的交易管理系统。在图1的示例中，区块链网络102被表示为节点的对等网络，并且计算系统106、108分别提供参与区块链网络102的第一实体和第二实体的节点。
图2描绘了根据本说明书的实施方式的示例概念架构200。示例概念架构200包括实体层202、服务承载层204和区块链网络层206。在所描绘的示例中，实体层202包括三个实体，实体1(E1)、实体_2(E2)和实体_3(E3)，每个实体具有各自的交易管理系统208。
在所描绘的示例中，服务承载层204包括用于每个交易管理系统208的接口210。在一些示例中，各个交易管理系统208使用协议(例如，超文本传输协议安全(hypertexttransfer protocol secure，HTTPS))通过网络(例如，图1的网络110)与相应的接口210通信。在一些示例中，每个接口210为相应的交易管理系统208与区块链网络层206之间提供通信连接。更具体地，接口210与区块链网络层206的区块链网络212通信。在一些示例中，使用远程过程调用(remote procedure call，RPC)来进行接口210与区块链网络层206之间的通信。在一些示例中，接口210“承载(host)”相应交易管理系统208的区块链网络节点。例如，接口210提供访问区块链网络212的应用程序编程接口(API)。
如本文所述，区块链网络212被提供为对等网络，其包括在区块链216中不可篡改地记录信息的多个节点214。尽管示意性地描绘了单个区块链216，但是提供了区块链216的多个副本，并且跨区块链网络212维护区块链216的多个副本。例如，每个节点214存储区块链的副本。在一些实施方式中，区块链216存储与交易相关联的信息，该交易在参与区块链网络的两个或更多个实体之间进行。
如本文进一步详细描述的，本说明书的实施方式涉及在区块链网络内执行多方交易。根据本说明书的实施方式，智能合约在区块链网络中执行，并验证参与交易的用户(当事方)的签名。在一些实施方式中，智能合约包括未确认的数据结构，在未确认的数据结构中维护交易状态。在确认交易的所有当事方后，执行交易。
图3描绘了根据本说明书实施方式用于执行多方交易的示例信号图。图3的示例信号图包括：用户A 302(例如，区块链网络中的节点)、用户B 304(例如，该区块链网络中的节点)、在该区块链网络内执行的智能合约306以及合约管理器308。
用户A 302通过构建交易有效载荷(payload)来发起区块链网络中的交易(310)。交易有效载荷是提供预期交易详细信息的数据包。例如，用户A 302可以在有效载荷中包括区块链网络内的所有参与实体(例如，用户A 302和用户B 304)的地址、资产和/或作为该笔交易主体的金额等。
用户A 302对交易有效载荷进行数字签名(312)。在一些实施方式中，用户A 302使用非对称加密技术对交易有效载荷进行签名。例如，用户A 302可以具有与其相关联的密钥对，密钥对包括公钥(例如，参与区块链网络的任何人都可以知道的pubkey_A)以及私钥(例如，仅用户A已知的privkey_A)。用户A 302用私钥对交易有效载荷进行签名以提供哈希值(例如，表示为sig_A(payload))。可以提供以下示例交易信息包：[payload，pubkey_A，sig_A(payload)]。
根据本说明书的实施方式，用户A 302向智能合约306提交交易信息包，其包括交易有效载荷、经数字签名的交易有效载荷和公钥(314)。使用公钥验证用户A 302的数字签名(316)。在一些示例中，智能合约306验证交易是有效的(例如，交易是从用户A 302发送的)，智能合约306开始执行交易有效载荷(314)。在一些示例中，区块链网络使用公钥来验证用户A 302的数字签名。
如果交易是多方交易，即交易涉及至少两个参与实体，则智能合约306使用交易有效载荷构建未确认的交易数据包，将该未确认的交易数据包存储在未确认交易池中，并且设置确认状态(318)。未确认的交易数据包的示例确认状态可以包括[A：已确认，B：未确认]。
在一些示例中，未确认交易池可以是存储的数据(例如，关联数组、表)，其包括由智能合约306维护的键-值对。未确认交易池中的键是交易有效载荷的哈希值，未确认交易池中的值是相应的未确认的交易数据包。例如，当用户A 302将交易有效载荷提交给智能合约306时，未确认交易池中的对应表项可以表示为：(hash(payload),[payload,node_A_address,node_B_address,node_A_confirmation_status,node_B_confirmation_status])。
除了将经签名的交易有效载荷提交给智能合约306之外，用户A 302还将经签名的交易有效载荷提交给其他参与实体(例如，用户B 304)(320)。用户B 304使用用户A 302的公钥来验证签名的有效载荷，哈希化有效载荷并使用用户B 304的私钥对哈希化的有效载荷进行签名(322)。用户B 304将哈希化的有效载荷、签名的哈希化的有效载荷及用户B 304的公钥提交给智能合约306。
智能合约306使用用户B 304的公钥来验证用户B 304的数字签名(326)。智能合约306使用哈希化的有效载荷作为键来定位未确认交易池内的对应的未确认的交易数据包(328)。用户B 304使用的哈希函数与智能合约306在构建未确认的交易数据包时使用的哈希函数相同。智能合约306通过将用户B 304的确认状态改变为已确认来更新未确认的交易数据包(例如，[A：已确认，B：已确认])(328)。
在可选的实施方式中，可以通过为每个交易有效载荷分配一个通用唯一标识符(universally unique identifier，UUID)来定位未确认的交易数据包。用户B 304不对哈希化的有效载荷进行签名，而是与用户A 302的执行类似，对整个有效载荷进行签名。智能合约306使用UUID来定位未确认交易，该交易等待用户B 304的确认。
在所有各当事方(例如，用户A 302和用户B 304)已确认该交易之后，智能合约306执行交易(330)。如果交易涉及两个以上的实体，则除了发起实体之外的每个实体必须分别对交易有效载荷进行哈希化和签名。在一些示例中，交易的执行包括将交易提交给区块链网络以进行共识处理，以及将交易打包在添加到区块链的区块内。
在交易结束之后(例如，共识处理成功并且将交易添加到区块链)，智能合约306从未确认交易池中移除该交易(332)。
在一些实施方式中，合约管理器308周期性地检查未确认交易池是否存在过期条件。在一些示例中，未确认的交易数据包仅在未确认交易池中停留预定的时间段。如果预定时间段过期(例如，所有当事方未在预定时间段内确认交易)，则删除未确认交易(334)。实施此时间限制可确保恶意实体提交的不需要的交易不会占用区块链网络的资源。
图4描绘了可以根据本说明书实施方式执行的示例过程400。在一些示例中，使用由一个或多个计算设备执行的一个或多个计算机可执行程序来提供示例过程400。例如，示例过程400的至少一部分可以由在区块链网络内执行的智能合约来执行(例如，在图2的区块链网络212内执行图3的智能合约306)。
接收签名交易(402)。例如，智能合约306接收来自用户A 302的交易(例如，用户A302将签名的交易包发送给智能合约306)。判断签名交易的签名是否有效(404)。例如，智能合约306使用用户A 302的公钥来判断交易的签名是否有效。如果签名无效，则表示错误(406)，并且示例过程400结束。
如果签名有效，则提供未确认的交易包并将其存储在未确认交易池中(408)。例如，并且如本文所述，智能合约306提供交易的键(例如，基于哈希值、基于UUID)，并且将该交易与该键一起存储在未确认交易池中。设置当事方状态(410)。例如，智能合约306将交易的当事方状态设置为[A：已确认，B：未确认]。
判断交易的所有当事方是否已确认该交易(412)。如果所有当事方都已确认该交易，则执行该交易。例如，智能合约306将该交易提交给区块链网络以进行共识处理。在一些示例中，从未确认交易池中删除该交易。
确定该交易是否已过期(416)。例如，智能合约306接收来自合约管理器308的周期性信号，其触发智能合约306判断该交易是否已经过期(例如，处于未确认的时间大于或等于预定时间段)。如果该交易已过期，则从未确认交易池中删除该交易(418)。如果该交易尚未过期，则判断是否已接收到另一个交易(420)。如果尚未接收到另一个交易，则示例过程400循环返回至检查过期。
如果已经接收到另一个交易，则判断该交易的签名是否有效(422)。例如，智能合约306接收来自用户B 304的交易(例如，用户B 304将签名的交易包发送给智能合约306)。如果签名无效，则表示错误(424)，并且示例过程400循环返回。如果签名有效，则判断该交易是否对应存储在未确认交易池中的交易(426)。例如，智能合约306使用所接收的交易(例如，哈希值、UUID)的值来搜索未确认的交易池中的对应密钥。如果该交易不在未确认交易池中，则可以将该交易视为新交易，并且示例过程400循环返回以将该交易添加到未确认交易池。如果该交易在未确认交易池中，则示例过程400循环返回以更新当事方的状态(410)(例如，智能合约306将交易的当事方状态设置为[A：已确认，B：已确认])并判断所有当事方是否已确认该交易(412)，如本文所述。
所描述的特征可以在数字电子电路，或者在计算机硬件、固件、软件，或在它们的组合中实现。该装置可以在有形地体现在信息载体中(例如，在机器可读存储设备中)的计算机程序产品中实现，以由可编程处理器执行；可以由执行指令程序的可编程处理器执行方法步骤，以通过对输入数据进行操作并生成输出来执行所描述的实施方式的功能。所描述的特征可在一个或多个计算机程序中方便地实现，所述一个或多个计算机程序在可编程系统上执行，所述可编程系统包括至少一个可编程处理器，所述至少一个可编程处理器连接数据存储系统、至少一个输入设备和至少一个输出设备以收发数据和指令。计算机程序是可以在计算机中直接或间接地使用的指令组，用以执行特定活动或带来特定结果。计算机程序可以用任何形式的编程语言编写，包括编译或解释语言，并且可以以任何形式部署，包括部署为独立程序或部署为模块、组件、子程序或部署为在计算环境中适合使用的其他单元。
用于执行指令程序的合适处理器包括，例如，通用和专用微处理器，以及任何类型的计算机的专有处理器或多个处理器之一。通常，处理器从只读存储器或随机存取存储器或两者接收指令和数据。计算机的元件可包括用于执行指令的处理器和用于存储指令和数据的一个或多个存储器。通常，计算机还可以包括一个或多个用于存储数据文件的大容量存储设备，或可操作地与一个或多个用于存储数据文件的大容量存储设备连接；这些设备包括磁盘，例如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；和光盘。适合于有形地体现计算机程序指令和数据的存储设备包括所有形式的非易失性存储器，包括例如半导体存储设备，例如EPROM、EEPROM和闪存设备；磁盘，如内部硬盘和可移动磁盘；磁光盘；和CD-ROM和DVD-ROM磁盘。处理器和存储器可以由专用集成电路(ASIC)补充或并入专用集成电路中。
为了提供与用户的交互，这些特征可以在具有显示设备以及键盘和指示设备的计算机上实现，诸如阴极射线管(CRT)或液晶显示器(LCD)监视器之类的显示设备用于向用户显示信息，用户可以通过例如鼠标或轨迹球的指示设备以及键盘向计算机提供输入。
这些特征可以在计算机系统中实现，计算机系统包括后端组件、例如数据服务器，或者包括中间件组件、例如应用服务器或因特网服务器，或者包括前端组件、例如具有图形用户界面或因特网浏览器的客户端计算机，或者它们的任意组合。系统的组件可以通过任何形式连接，或通过数字数据通信的媒介连接，例如通信网络。通信网络的示例包括如局域网(LAN)、广域网(WAN)以及形成因特网的计算机和网络。
计算机系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器通常彼此远离并且通常通过网络进行交互，例如所描述的网络。客户端和服务器的关系借助于在各个计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序而产生。
另外，附图中描绘的逻辑流程不需要所示的特定次序或先后次序来实现期望的结果。另外，可以为所描述的流程中提供其他步骤，或者可以从所描述的流程中删除步骤，并且可以将其他组件添加到所描述的系统或从所描述的系统中移除。因此，其他实施方式在以下权利要求的范围内。
已经描述了本说明书的多个实施方式。然而，应该理解，在不脱离本说明书的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。因此，其他实施方式在以下权利要求的范围内。

Claims (7)

1.一种在区块链网络中执行多方交易的计算机实现的方法，该方法包括：
从第一节点接收第一交易信息，其中所述第一节点是区块链网络中的计算机节点，并且其中所述第一交易信息包括针对一交易的交易有效载荷、第一公钥和经签名的交易有效载荷，所述交易有效载荷包括所述区块链网络中的通用唯一标识符，所述通用唯一标识符用于定位未确认的交易数据包；
使用所述第一公钥验证所述经签名的交易有效载荷；
响应于验证所述经签名的交易有效载荷，构建未确认的交易数据包并设置所述未确认的交易数据包的确认状态，其中，所述未确认的交易数据包作为键-值对中的值存储在由所述区块链网络维护的未确认交易池中，其中所述键-值对中的键是与所述未确认的交易数据包相关联的所述交易有效载荷的哈希值；
从第二节点接收第二交易信息，其中所述第二节点是所述区块链网络中的计算机节点，并且其中所述第二交易信息包括针对所述交易的所述交易有效载荷的哈希值、第二公钥和经签名的所述交易有效载荷的哈希值；
使用所述第二公钥验证所述第二交易信息；
更新所述未确认的交易数据包的所述确认状态；和
响应于表示所述交易的所有当事方已确认所述交易的所述确认状态，执行所述交易有效载荷。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述未确认的交易数据包包括执行所述多方交易所需的所有节点的地址。
3.如权利要求1所述的方法，还包括：在由所述区块链网络维护的区块链中记录所述交易有效载荷的执行。
4.如权利要求1所述的方法，其中，所述第一公钥和所述第二公钥存储在由所述区块链网络维护的区块链的区块中。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述交易有效载荷包括在所述第一节点和所述第二节点之间交换至少一个资产。
6.用指令编码的一个或多个计算机可读存储介质，当由一个或多个计算机执行时，使得所述一个或多个计算机根据权利要求1-5中的一个或多个所述的方法执行操作。
7.一种用于在区块链网络中执行多方交易的系统，包括：
一个或多个计算机；和
一个或多个计算机可读存储器，其连接到所述一个或多个计算机并且配置有可由所述一个或多个计算机执行的指令，以使得所述一个或多个计算机根据权利要求1-5中的一个或多个所述的方法执行操作。
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