CN111145023A - 基于可信预言机的跨链交换方法、系统及介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，包括：步骤1：系统管理员在请求链上部署智能合约，请求用户通过智能合约发起跨链请求，并以事件日志的方式公开；步骤2：跨链请求的被请求用户观察到跨链请求后作出回应；步骤3：链下的预言机节点对请求链上的请求事件日志进行监听；步骤4：预言机节点对监听到的请求进行处理，得到请求结果后发回请求链上；步骤5：请求链上对返回的结果进行验证；步骤6：在验证通过后，接受请求结果，链上进行相应处理，并将跨链请求的状态设为已完成。本发明提高了网络整体的可靠性；降低了验证结果真实有效的复杂性；也提高了大多数正常流程请求处理的效率。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体地，涉及一种基于可信预言机的跨链交换方法、系统及介质。尤其地，涉及一种基于可信预言机的可保证跨链信息交换真实性和跨链资产交换原子性的方法。
背景技术
区块链封闭的信任模型使得不同链之间不能够直接交互，而链之间的互通性很大程度限制了区块链的应用空间，所以跨链技术是实现区块链价值互联的关键。
最常见的跨链场景在于跨链信息交换与跨链资产交换。跨链信息交换是区块链获得另一条区块链上数据的过程，关键在于如何保证从外部获取的数据是真实有效的。跨链资产交换是区块链上的用户用这条链上的数字货币兑换成另一条链上的数字货币的过程，关键在于如何保证交易的原子性，即在交易处理的某个环节终止时整个交易可以撤销。现存的跨链模式主要包括中继/侧链模式、哈希锁定模式以及公证人模式，可以应用于上述的一种或两种场景。
中继/侧链模式不依赖可信的第三方帮助其进行交易验证，第三方中继仅仅充当数据转发者，接收链收到目标链数据后由接收链自行验证，完成交易确认的工作。在链上维护了另一条链上交易的区块头信息以形成侧链，用于对之后的交易进行区块头信息有效性的校验。这种模式的优点在于链可以更加直接的读取和验证另一条的信息和交易。缺点在于侧链存储和验证带来的开销太大，需要对另一条链的存储与验证方式进行较深入的了解，也耗费了较高的链上资源，同时限制了吞吐量。
哈希锁定模式引入了哈希时间锁定合约，在跨链资产交换的场景下，利用智能合约，双方先锁定资产，如果双方都能在有限的时间内输入正确的哈希值原值，即可完成交易。这种模式的优点在于链之间不需要互相了解，实现起来较为简单，安全性较高。但是哈希锁定模式的应用场景比较少，只可用于单纯的两个用户交换资产的场景。并且因为时间跨度比较长，所以在汇率波动比较大的情况下，会影响交易的公平性，后进行交易的一方占优势。
公证人模式引入了跨链的双方都能够共同信任的第三方充当公证人作为中介。其优点在于完全不用关注所跨链的结构和共识特性，中心化的处理模式与其他两种模式相比能够带来较高的效率。但是单一组件的公证人可能会带来单点失效问题，所以可靠性不能得到充分的保障。
综合适用场景和成本，目前应用较为广泛的跨链模式是引入共同信任的第三方的公证人模式，但是如何提高共同信任的第三方的安全性和可靠性是必须要解决的问题。
专利文献CN109345387A(申请号：201811027989.X)公开了一种区块链跨链交易方法。所述方法包括：感知节点在平行链中收集有效的与跨链请求相关的通信区块，并将所述相关的通信区块信息发送至互联链中的验证节点；验证节点，用于验证所述跨链数据和交易的合法性，并将所述跨链数据和交易写入互联链的区块中；融合节点，用于根据所述验证节点验证通过的数据和交易时，接收跨链请求结果。本发明还提供一种跨链通信装置及存储介质。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于可信预言机的跨链交换方法、系统及介质。
根据本发明提供的基于可信预言机的跨链交换方法，包括：
步骤1：系统管理员在请求链上部署智能合约，请求用户通过智能合约发起跨链请求，并以事件日志的方式公开；
步骤2：跨链请求的被请求用户观察到跨链请求后作出回应；
步骤3：链下的预言机节点对请求链上的请求事件日志进行监听；
步骤4：预言机节点对监听到的请求进行处理，得到请求结果后发回请求链上；
步骤5：请求链上对返回的结果进行验证；
步骤6：在验证通过后，接受请求结果，链上进行相应处理，并将跨链请求的状态设为已完成。
优选地，所述智能合约在请求链上记录跨链请求，当跨链请求为交换资产请求时，锁定请求用户交换的资产，并设定时间，若超出时间，交换资产请求未得到响应，则对请求用户交换的资产解除锁定并关闭资产交换请求；
所述跨链请求包括：请求类型、请求花费、回调函数名以及交换请求信息；
请求用户交换的资产锁定的时间默认为24小时；
进行申诉后，请求用户交换的资产锁定的时间进行延长，延长至申诉之后。
优选地，所述步骤1包括：若跨链请求为资产交换请求时，请求用户和被请求用户在发起跨链请求前完成了货币交换的协商过程，发布的事件日志由被请求用户监听；
若跨链请求为信息获取请求时，发布的事件日志由预言机节点监听，所述预言机节点通过调用请求链提供的API接口来获取链上信息，监听器一旦启动，将每隔20s获取一次链上信息。
优选地，所述步骤2包括：只在请求为资产交换请求时进行，被请求用户观察到请求事件后，在被请求链上转入交换的资产，并将交易的哈希值传回链上，智能合约发布资产验证交易请求日志。
优选地，所述步骤4包括：
当预言机节点接收信息获取请求时，从被请求链上获取数据并进行验证，将经过验证的数据结果发回请求链上；
预言机节点接收资产验证交易请求后，向链上发出确认信息，并缴纳保证金；
预言机节点完成资产验证交易请求后，从被请求链上得到交易信息及环境证明，并将交易验证结果发回请求链上；
当跨链请求为数据获取请求时，结果是请求的数据结果；
资产交易验证请求的结果为布尔值，代表被请求链上的交易是否成功完成。
优选地，所述步骤5包括：由于预言机节点的关闭导致资产验证交易请求一直无法完成，被请求用户有权在申诉时限期间向智能合约发起申诉，提供转账证明，经过核实将重新发布资产验证交易请求日志，返回步骤3，继续执行。
优选地，所述步骤6包括：若资产交换请求的结果为真，则将锁定的请求用户交换的资产转到被请求用户在请求链的账户中，并将剩余的保证金原路退还；
若资产交换请求的结果为假，则原路退还锁定的请求用户交换的资产，保证金将作为罚款以覆盖申诉过程中的费用；
所述保证金是指申诉后剩余的费用，若没有发起过申诉则全部退还，退还地址为发起请求的地址；
若是数据获取请求的结果，则调用请求中定义的回调函数返回结果。
优选地，所述预言机节点为一个或多个，对同一个请求进行处理；
根据一个或者多个请求结果，得出最终的请求结果。
根据本发明提供的基于可信预言机的跨链交换系统，包括：
模块M1：在请求链上发起跨链请求，并以事件日志的方式公开；
模块M2：资产交换请求的被请求用户作出回应；
模块M3：对请求链上的事件日志进行监听；
模块M4：对请求进行处理，得到结果，发回请求链上；
模块M5：对请求结果进行验证；
模块M6：在验证后，接受请求结果，链上进行相应处理，并将跨链请求的状态设为已完成。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、利用多个可信的预言机节点，具有较高的容错性，提高了网络整体的可靠性；
2、预言机节点的身份匿名，在请求结果提交前，无法确定请求被具体哪一个节点进行处理，不易遭受到DoS(拒绝服务)或Spectre这样针对硬件漏洞的攻击。在少数节点被攻破的情况下，可通过可选的防御策略，对多个结果进行综合，降低少数坏结果对最终结果的影响，进一步提高了系统的安全性；
3、利用现有的基于硬件的可信执行环境技术，可以容易地验证处理请求的过程，降低了验证结果真实有效的复杂性；
4、通过保证金以及申诉的机制，在保证跨链资产交换的原子性的同时。增强用户可操作性，也提高了大多数正常流程请求处理的效率。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明的跨链交换请求处理流程图；
图2为本发明的硬件部署结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
如图1所示，为本发明基于可信预言机的跨链交换方案的具体流程，完成链之间的信息交换和资产交换。下面分别以以太坊用户A请求获得比特币最新的块信息和以太坊用户A和比特币用户B之间的一次资产交换为例，结合图1对跨链交换流程进行详细描述。
以下是以太坊用户A请求获得比特币最新的块信息流程的详细描述：
在流程1中，用户A向智能合约发起跨链数据获取请求，请求格式为(<type：DATA>，<targetChain：Bitcoin>，<url：‘https：//www.bitcoin.com’>，<params：{‘block’：‘latest’}>，<fee：5>，<callback：‘func’>)，然后进入流程2；
在流程2中，智能合约发布该请求的事件日志RequestEvent(id，type，targetChain，params，fee)；
在流程3中，预言机节点监听到该请求的事件日志，然后进入流程4和5；
在流程4和5中，预言机节点向比特币网络获得公开数据并向请求链返回结果；
在流程6中，链上等待直到获得足够多数量的结果，请求处理完毕。
以下是以太坊用户A和比特币用户B之间的一次资产交换流程的详细描述：
在流程1中，用户A向智能合约发起资产交换请求，请求格式为(<type：SWAP>，<targetChain：Bitcoin>，<targetAddr：0x1234...>，<init ialCoin：5>，<targetCoin：1>，<fee：5>，<callback：‘func’>)，并发送需要交换的货币5ETH，进入流程7；
在流程7中，智能合约锁定用于交易的货币，并设定时间窗口t＝24h，进入流程8；‘
在流程8中，智能合约发布该请求的事件日志RequestEvent(id，type，targetChain，targetCoin，initialCoin，fee)；
在流程9中，用户B查看到以太坊上A资产交换请求日志，进入流程10；
在流程10中，用户B转钱给A账户，在交易中备注额外信息请求id，获得32位交易哈希为0x56e81f171…，进入流程11；
在流程11中，用户B向以太坊上的智能合约发送该交易哈希，请求进行校验，进入流程12；
在流程12中，智能合约发布请求验证事件日志VerifyEvent(id，requestID，type，targetChain，targetCoin，txHash)；
在流程3中，预言机节点监听到该请求的事件日志，进入流程13；
在流程13中，该节点向链上发送处理请求信息，抵押保证金1ETH，进入流程14；
在流程14中，节点验证请求id和交易哈希，进入流程5，向请求链返回结果，进入流程6；
在流程6中，链上等待直到获得足够多数量的结果，进入流程15；
在流程15中，链接收到为真的返回结果，将锁定的货币转给账户B，原路退还剩余保证金为1ETH，将流程1中对应的资产交换请求设为已完成；
在流程16中，若预言机节点在验证交易哈希的过程中出现故障关机了，用户B一直没有收到交换的货币，用户B可以在申诉时限前发起申诉。经过核实后，智能合约会再次发布该请求的验证事件日志；
在流程17中，若请求超出24h没有完成，将进入流程18，退还用户A的交换货币，请求关闭。
如图2所示，本发明的链上由请求链和被请求链组成，请求链上部署了智能合约，提供了给用户使用的接口。链下部分由多个运行在基于Intel SGX硬件技术实现的可信执行环境下的可信预言机节点网络和可信时钟组成，预言机节点和可信时钟都是通过链的SDK与链交互。预言机节点之间不存在通信关系，是各自独立互不影响的个体。
根据本发明提供的基于可信预言机的跨链交换系统，包括请求链，被请求链，链下可信预言机网络和链下可信时钟，所述的请求链包括用户可调用的接口以及需要保存的链上状态；所述的被请求链是另一个区块链网络，可以是比特币网络，也可以是以太坊测试网络等；所述的链下可信预言机网络是由多个实现了预言机功能并且运行在可信执行环境下的节点构成，可以执行对指定的区块链上数据的获取和交易的验证。链下可信时钟是一段运行在可信执行环境下的无限循环逻辑，通过不断监听链上状态，控制链上时间锁。
本领域技术人员知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现本发明提供的系统、装置及其各个模块以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得本发明提供的系统、装置及其各个模块以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器以及嵌入式微控制器等的形式来实现相同程序。所以，本发明提供的系统、装置及其各个模块可以被认为是一种硬件部件，而对其内包括的用于实现各种程序的模块也可以视为硬件部件内的结构；也可以将用于实现各种功能的模块视为既可以是实现方法的软件程序又可以是硬件部件内的结构。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。
Claims (10)
1.一种基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，包括：
步骤1：系统管理员在请求链上部署智能合约，请求用户通过智能合约发起跨链请求，并以事件日志的方式公开；
步骤2：跨链请求的被请求用户观察到跨链请求后作出回应；
步骤3：链下的预言机节点对请求链上的请求事件日志进行监听；
步骤4：预言机节点对监听到的请求进行处理，得到请求结果后发回请求链上；
步骤5：请求链上对返回的结果进行验证；
步骤6：在验证通过后，接受请求结果，链上进行相应处理，并将跨链请求的状态设为已完成。
2.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述智能合约在请求链上记录跨链请求，当跨链请求为交换资产请求时，锁定请求用户交换的资产，并设定时间，若超出时间，交换资产请求未得到响应，则对请求用户交换的资产解除锁定并关闭资产交换请求；
所述跨链请求包括：请求类型、请求花费、回调函数名以及交换请求信息；
请求用户交换的资产锁定的时间默认为24小时；
进行申诉后，请求用户交换的资产锁定的时间进行延长，延长至申诉之后。
3.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述步骤1包括：若跨链请求为资产交换请求时，请求用户和被请求用户在发起跨链请求前完成了货币交换的协商过程，发布的事件日志由被请求用户监听；
若跨链请求为信息获取请求时，发布的事件日志由预言机节点监听，所述预言机节点通过调用请求链提供的API接口来获取链上信息，监听器一旦启动，将每隔20s获取一次链上信息。
4.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述步骤2包括：只在请求为资产交换请求时进行，被请求用户观察到请求事件后，在被请求链上转入交换的资产，并将交易的哈希值传回链上，智能合约发布资产验证交易请求日志。
5.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述步骤4包括：
当预言机节点接收信息获取请求时，从被请求链上获取数据并进行验证，将经过验证的数据结果发回请求链上；
预言机节点接收资产验证交易请求后，向链上发出确认信息，并缴纳保证金；
预言机节点完成资产验证交易请求后，从被请求链上得到交易信息及环境证明，并将交易验证结果发回请求链上；
当跨链请求为数据获取请求时，结果是请求的数据结果；
资产交易验证请求的结果为布尔值，代表被请求链上的交易是否成功完成。
6.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述步骤5包括：由于预言机节点的关闭导致资产验证交易请求一直无法完成，被请求用户有权在申诉时限期间向智能合约发起申诉，提供转账证明，经过核实将重新发布资产验证交易请求日志，返回步骤3，继续执行。
7.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述步骤6包括：若资产交换请求的结果为真，则将锁定的请求用户交换的资产转到被请求用户在请求链的账户中，并将剩余的保证金原路退还；
若资产交换请求的结果为假，则原路退还锁定的请求用户交换的资产，保证金将作为罚款以覆盖申诉过程中的费用；
所述保证金是指申诉后剩余的费用，若没有发起过申诉则全部退还，退还地址为发起请求的地址；
若是数据获取请求的结果，则调用请求中定义的回调函数返回结果。
8.根据权利要求1所述的基于可信预言机的跨链交换方法，其特征在于，所述预言机节点为一个或多个，对同一个请求进行处理；
根据一个或者多个请求结果，得出最终的请求结果。
9.一种基于可信预言机的跨链交换系统，其特征在于，包括：
模块M1：在请求链上发起跨链请求，并以事件日志的方式公开；
模块M2：资产交换请求的被请求用户作出回应；
模块M3：对请求链上的事件日志进行监听；
模块M4：对请求进行处理，得到结果，发回请求链上；
模块M5：对请求结果进行验证；
模块M6：在验证后，接受请求结果，链上进行相应处理，并将跨链请求的状态设为已完成。
10.一种存储有计算机程序的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至8中任一项所述的方法的步骤。
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