CN111585767A - 一种主链和侧链的数据交换方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种主链和侧链的数据交换方法及装置，包括主链向侧链的数据交换，由主链系统投票选举出的仲裁节点将主链系统上的第一跨链数据交互请求转换成为第二跨链数据交互请求，由于第二跨链数据交互信息中包含有供侧链系统验证的第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息，侧链系统无需预先保存主链系统所有区块链头信息也可对主链系统上的交易请求进行验证；还包括侧链向主链的数据交换，仲裁节点不仅需要将第三跨链数据交互请求转换成能够被主链系统认同的第四跨链数据交互请求，还要预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求进行签名验证，主链系统无需保存侧链系统的区块头信息也能够实现侧链系统向主链系统的安全可信数据交换。

Description

一种主链和侧链的数据交换方法及装置

技术领域

本申请涉及区块链跨链技术领域，尤其涉及一种主链和侧链的数据交换方法及装置。

背景技术

侧链技术的主要作用就是解决主链和侧链之间的转账问题，需要保障主链和侧链之间的转账是安全可信的。Adam Back等人发表了著名侧链白皮书，提出了双向锚定(Two-way peg，简称2WP)技术，解决两个链系统之间资产转移的问题。基于SPV(SimplifiedPayment Verification，简单交易验证)来互相验证交易在另一链系统上存在是常用的跨链认证手段，但这种验证需要保存对方的所有区块头信息。

通常来说，主链和侧链是一对多的关系，如果使用对称的双向锚定技术，对于侧链来讲，只需保存一份主链的全部区块头信息即可，但对于主链，需要保存所有侧链的区块头信息，需要消耗大量存储空间，无形中加重了主链的存储负担，且侧链存储主链区块头信息也需要消耗一定的存储空间。

发明内容

本申请提供了一种主链和侧链的数据交换方法及系统，目的在于解决主链侧链之间数据交换安全的前提下，减轻主链和侧链的存储负担的问题。

为了实现上述目的，本申请提供了以下技术方案：

一种主链和侧链的数据交换方法，用于由主链系统向侧链系统进行数据交换，由所述主链系统投票选举出仲裁节点，所述仲裁节点执行的步骤包括：

获取用户通过钱包发起的第一跨链数据交互请求，并从所述第一跨链数据交互请求中提取第一跨链数据交互信息，所述第一跨链数据交互信息包括主链出账地址、侧链入账地址及从所述主链出账地址中请求的转账额度；

将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第一跨链数据交互信息；

根据所述第一跨链数据交互信息构建在所述侧链系统上的第二跨链数据交互请求，从所述第二跨链数据交互请求中提取第二跨链数据交互信息，所述第二跨链数据交互信息包含所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息；

将所述第二跨链数据交互请求发送至所述侧链系统，以使所述侧链系统根据所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对所述第二跨链数据交互请求进行验证后记录第二跨链数据交互信息，并为所述侧链入账地址发放所述转账额度。

在其中一个实施例中，所述第一跨链数据交互信息还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址；

所述将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第一跨链数据交互信息的步骤包括：

在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，将所述转账额度从所述主链出账地址转入所述侧链映射地址，转入所述侧链映射地址的所述转账额度处于冻结状态；

所述根据所述第一跨链数据交互信息构建在所述侧链系统上的第二跨链数据交互请求，所述第二跨链数据交互请求包含所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息的步骤包括：

经过预设确认期后，获取所述侧链入账地址，构建向所述侧链入账地址发放所述转账额度，并携带所述第一跨链数据交互请求的SPV证明路径信息的第二跨链数据交互请求。

本申请还提供一种主链和侧链的数据交换装置，用于由主链系统向侧链系统进行转账，包括由所述主链系统投票选举出仲裁节点；

所述仲裁节点包括：第一交易获取模块，用于获取用户通过钱包发起的第一跨链数据交互请求，并从所述第一跨链数据交互请求提取第一跨链数据交互信息，所述第一跨链数据交互信息包括主链出账地址、侧链入账地址及从所述主链出账地址中请求的转账额度；

第一交易验证模块，用于将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第一跨链数据交互信息；

第一交易构建模块，用于根据所述第一跨链数据交互信息构建在所述侧链系统上的第二跨链数据交互请求，从所述第二跨链数据交互请求中提取第二跨链数据交互信息，所述第二跨链数据交互信息包含所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息；

发放模块，用于将所述第二跨链数据交互请求发送至所述侧链系统，以使所述侧链系统根据所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对所述第二跨链数据交互请求进行验证后记录第二跨链数据交互信息，并为所述侧链入账地址发放所述转账额度。

在其中一个实施例中，所述第一跨链数据交互信息还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统的侧链映射地址；

所述第一交易验证模块包括冻结单元，用于在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，将所述转账额度从所述主链出账地址转入所述侧链映射地址，转入所述侧链映射地址的所述转账额度处于冻结状态；

所述第一交易构建模块包括第一交易构建单元，用于经过预设确认期后，获取所述侧链入账地址，构建向所述侧链入账地址发放所述转账额度，并携带所述第一跨链数据交互请求的SPV证明路径信息的第二跨链数据交互请求。

本申请还提供一种主链和侧链的数据交换方法，用于由侧链系统向主链系统进行转账，由所述主链系统投票选举出多个仲裁节点，多个所述仲裁节点能够定期轮换，当前轮值的仲裁节点为轮值仲裁节点，所述轮值仲裁节点执行的步骤包括：

获取用户通过钱包发起的第三跨链数据交互请求，并从所述第三跨链数据交互请求中提取第三跨链数据交互信息，所述第三跨链数据交互信息包括侧链出账地址、主链入账地址及从所述侧链出账地址中请求的提币额度；

将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息；

根据所述第三跨链数据交互信息构建在所述主链系统上的第四跨链数据交互请求，并将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，以得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求；

将所述签名数据交互请求发送至所述主链系统，以使所述主链系统的主链节点对所述签名数据交互请求进行验证后记录所述签名数据交互请求的相关信息，向所述主链入账地址转入所述提币额度。

在其中一个实施例中，所述第三跨链数据交互信息中还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址；

所述根据所述第三跨链数据交互信息构建在所述主链系统上的第四跨链数据交互请求的步骤，包括：

获取所述侧链映射地址，从所述侧链映射地址中解锁所述提币额度，构建将解锁的所述提币额度从所述侧链映射地址中转入所述主链入账地址的第四跨链数据交互请求；

在所述主链入账地址入账所述提币额度的步骤之前，还包括：

将所述侧链映射地址中的所述提币额度处于解冻状态。

在其中一个实施例中，所述将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息的步骤之后，还包括：

将所述侧链系统上的所述侧链出账地址中的提币额度处于冻结状态；

所述将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求的步骤之后，还包括：

收取所述主链系统发放的交易费用。

本申请还提供一种主链和侧链的数据交换装置，用于由侧链系统向主链系统进行转账，包括由所述主链系统投票选举出多个仲裁节点，多个所述仲裁节点能够定期轮换，当前轮值的仲裁节点为轮值仲裁节点，所述轮值仲裁节点包括：

第二交易获取模块，用于获取用户通过钱包发起的第三跨链数据交互请求，并从所述第三跨链数据交互请求中提取第三跨链数据交互信息，所述第三跨链数据交互信息包括侧链出账地址、主链入账地址及从所述侧链出账地址中请求的提币额度；

第二交易验证模块，用于将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息；

第二交易构建模块，用于根据所述第三跨链数据交互信息构建在所述主链系统上的第四跨链数据交互请求，并将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求；

转入模块，用于将所述签名数据交互请求发送至所述主链系统，以使所述主链系统的主链节点对所述签名数据交互请求进行验证后记录所述签名数据交互请求的相关信息，向所述主链入账地址转入所述提币额度。

在其中一个实施例中，所述第三跨链数据交互信息中还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址；

所述第二交易构建模块包括第二交易构建单元，用于获取所述侧链映射地址，从所述侧链映射地址中解锁所述提币额度，构建将解锁的所述提币额度从所述侧链映射地址中转入所述主链入账地址的第四跨链数据交互请求；

所述转入模块包括解冻单元，用于在所述主链入账地址入账所述提币额度之前，将所述侧链映射地址中的所述提币额度处于解冻状态。

在其中一个实施例中，还包括：

冻结模块，用于记录所述第三跨链数据交互信息之后，将所述侧链系统上的所述侧链出账地址中的提币额度处于冻结状态；

交易费用发放模块，用于在所述将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求之后，收取所述主链系统发放的交易费用。

本申请所述的主链和侧链的数据交换方法及装置，包括主链向侧链的数据交换，由主链系统投票选举出的仲裁节点将主链系统上的第一跨链数据交互请求转换成为第二跨链数据交互请求，由于第二跨链数据交互信息中包含有供侧链系统验证的第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息，侧链系统无需预先保存主链系统所有区块链头信息也可对主链系统上的交易请求进行验证；还包括侧链向主链的数据交换，仲裁节点不仅需要将第三跨链数据交互请求转换成能够被主链系统认同的第四跨链数据交互请求，还要预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求进行签名验证，主链系统无需保存侧链系统的区块头信息也能够实现侧链系统向主链系统的安全可信数据交换。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请第一具体实施例的主链和侧链的数据交换方法的流程示意图；

图2为本申请一具体实施例中默克尔路径示意图

图3为本申请一具体实施例中主链系统向侧链系统进行数据交换的过程示意图；

图4为本申请第一具体实施例的主链和侧链的数据交换装置的结构示意图；

图5为本申请第二具体实施例的主链和侧链的数据交换方法的流程示意图；

图6为本申请一具体实施例中侧链系统向主链系统进行数据交换的过程示意图；

图7为本申请第二具体实施例的主链和侧链的数据交换装置的结构示意图；

图8为本申请实施例公开的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

第一实施例：

图1为本申请第一实施例提供的一种主链和侧链的数据交换方法，用于由主链系统向侧链系统进行转账，由所述主链系统投票选举出仲裁节点，所述仲裁节点可以执行的步骤包括：

S100，获取用户通过钱包发起的第一跨链数据交互请求，并从第一跨链数据交互请求中提取第一跨链数据交互信息，第一跨链数据交互信息包括主链出账地址、侧链入账地址及从主链出账地址中请求的转账额度。

在用户申请了相应链系统的电子钱包后，钱包会为用户在链系统上分配钱包地址，当用户发起转账请求时，实际上是将某一钱包地址中的交易币转向另一钱包地址过程，因此当用户提起转账请求中，都会有相应的出账地址、入账地址和转账额度。

具体地，第一跨链数据交互信息还包括主链系统上预设的表示侧链系统账号的侧链映射地址。

当在不同链系统(比如主链系统和侧链系统)之间进行数据交互(转账交易)时，由于不同链系统的币种不同，无法直接进行数据交互，本申请在主链系统中预设了表示不同侧链系统账号的侧链映射地址，当用户发起跨链数据交互请求(主链系统向侧链系统转账)时，并不是直接由主链节点将转账额度转入侧链节点，而是将转账额度从主链出账地址转入侧链映射地址，由于侧链映射地址表示侧链系统账号，转入该侧链映射地址的转账额度就不能再在主链系统上流通，相当于将这些转账额度处于锁定(冻结)状态，这样就相当于将该笔转账额度从主链系统转让出去。

S200，将第一跨链数据交互请求在主链系统上进行广播，在得到主链系统上主链节点对第一跨链数据交互请求进行验证后，记录第一跨链数据交互信息。

为了确认上述主链系统中由主链出账地址转入侧链映射地址的交易请求是可行的，比如：转账额度是可行的，转账地址是正确的，需要经过主链系统中主链节点进行验证，此处验证可以是主链系统中所有主链节点通过验证，也可以主链系统中部分数量(比如：一半以上)的主链节点通过验证，经过主链节点验证后，也就确认了该交易请求是可行的，此时将转账额度从所述主链出账地址转入所述侧链映射地址，转入侧链映射地址的转账额度处于冻结状态，记录该交易请求的第一跨链数据交互信息，这个过程也被称作为区块链的打包出块。如果主链系统中主链节点未通过第一跨链数据交互请求，则该请求不能被打包出块。

S300，根据第一跨链数据交互信息构建在侧链系统上的第二跨链数据交互请求，从第二跨链数据交互请求中提取第二跨链数据交互信息，第二跨链数据交互信息包含第一跨链数据交互信息和SPV(Simplified Payment Verification，简单交易验证)证明路径信息。

上述第一跨链数据交互请求是在主链系统上进行的，仲裁节点需要将该交易请求转换成能够被侧链系统认同的第二跨链数据交互请求，具体地，获取侧链入账地址，该侧链入账地址是在第一跨链数据交互信息中携带的，构建向该侧链入账地址发放转账额度的侧链币种的第二跨链数据交互请求，可以理解为在侧链系统中创造新币，创造的新币的金额与转账额度等值。同时，为了让侧链系统确认该第二跨链数据交互请求是真实可信的，该交易请求还携带了第一跨链数据交互信息的SPV证明路径信息，侧链系统首先通过SPV证明路径信息确认第一跨链数据交互信息是真实的，没有篡改的，进而根据第一跨链数据交互信息确认该交易确实是向其发起的转账请求，此处可根据转账进入是否向侧链映射地址进行转账来进行确认。

其中，值得说明的是，在执行步骤S300时还包括，经过预设确认期后，再构建第二跨链数据交互请求，预设确认期通常为经过6个区块确认的时间，在区块链领域中，一般认为一笔交易经过6个区块确认后该交易被认定为有效交易。由于未经过确认期或确认期较短的情况下可能存在区块中交易被其他节点篡改的可能性，因此经过确认期确认后的交易在本申请中还能起到确保该交易的SPV证明路径信息不会再被篡改的作用。

根据SPV证明路径信息证明某一交易是真实可信的，是常用的交易验证方法，这种方案不必下载完整的区块链数据，只需下载每个区块的区块头，区块头中存储着区块头信息，包括软件版本号、前一区块的哈希值(PreHash)、本区块的默克尔树(又称哈希树)的根哈希值、每笔交易的哈希值以及时间戳(TimeStamp)等等。简单交易验证的过程为：步骤1、SPV节点通过建立布隆过滤器(布隆过滤器是一种基于哈希的高效查找结构，能够快速确定某个元素是否在一个集合内)限制只接收含有目标地址的交易；步骤2、当其他节点探测到某个交易符合SPV节点设置的布隆过滤器条件时，其他节点将以Merkleblock(默克尔块，也称哈希块)消息的形式发送该区块，Merkleblock消息包含区块头和一条连接目标交易与Merkle根(默克尔根，也称哈希根)的默克尔路径；步骤3：SPV节点通过该默克尔路径找到跟该交易相关的区块，并验证对应区块中是否存在目标交易(该过程也被称为：Merkle PathProof)。需要说明的是，仲裁节点可以理解为携带有SPV证明路径信息的节点，在其构建第二跨链数据交互请求时，会将自身携带的SPV路径信息加载至第二跨链数据交互信息中。在本申请中，当仲裁节点检测到交易信息中存在侧链映射地址或侧链入账地址时，可认为满足布隆过滤器条件。

图2是其中一具体实施方式中的SPV验证，例如：区块中包含交易A、B、C、D，在哈希树中，作为叶节点的每个交易都会生成自己的哈希值，比如，交易A的哈希值表示为N0＝Hash(A)，交易B的哈希值表示为N1＝Hash(B)，交易C的哈希值表示为N2＝Hash(C)，交易D的哈希值表示为N3＝Hash(D)，哈希值能够唯一表示交易，且如果交易发生变化，则其对应的哈希值便会发生很大差异，相邻两个叶节点的哈希值进行哈希运算后生成父节点的哈希值，相邻两个父节点的哈希值进行哈希运算后生成根节点的哈希值，如果要验证交易C真实存在，只需知道根节点Root、叶节点N3和父节点N4的哈希值即可验证交易C是否真实存在，而叶节点N3和父节点N4构成的路径就是一种SPV证明路径。

S400，将第二跨链数据交互请求发送至侧链系统，以使侧链系统根据第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对第二跨链数据交互请求进行验证后记录第二跨链数据交互信息，并为侧链入账地址发放转账额度。

本申请提供的主链和侧链的数据交换方法，由主链系统投票选举出的仲裁节点将主链系统上的第一跨链数据交互请求转换成为第二跨链数据交互请求，由于第二跨链数据交互信息中包含有第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息，侧链系统便可根据SPV证明路径信息验证第一跨链数据交互请求是否真实存在，无需预先保存主链系统所有区块链头信息也可对主链系统上的交易请求进行验证，减轻了侧链系统的存储负担。其中，仲裁节点为具备足够计算资源和网络资源的节点。

值得说明的是，在为侧链入账地址发放转账额度之前，还包括等待预设发放期的过程，预设发放期一般也为经过6个区块确认的时间，以确保第二跨链数据交互请求不会被篡改，保证交易的有效性。

侧链系统根据第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对第二跨链数据交互请求进行验证的具体过程为：从SPV证明路径信息中提取证明节点及证明节点所在哈希树的根节点，获取证明节点的哈希值，根据第二跨链数据交互信息计算第二跨链数据交互请求所对应的节点的哈希值，根据证明节点的哈希值和第二跨链数据交互信息的哈希值计算出根节点哈希值，将计算出的根节点哈希值和区块头中保存的根节点哈希值进行比较，若相同则证明第二跨链数据交互请求为真实交易，若不同，则侧链系统不会对第二跨链数据交互请求进行打包出块。此外，该验证过程还包括确认主链系统上第一跨链数据交互请求是否为向侧链系统转账的步骤，可选地，判断第一跨链数据交互信息是否存在侧链入账地址或侧链映射地址，若存在，则证明该交易请求为向侧链系统转账的交易请求，否则不是，侧链系统仍不对第二跨链数据交互请求进行打包出块。

图3为主链向侧链进行数据交互的过程示意图，结合该图可以更加清晰地理解上述跨链转账步骤，地址U表示主链出账地址，地址S表示侧链映射地址，地址u表示侧链入账地址，tx1表示第一跨链数据交互请求的第一跨链数据交互信息，tx2表示第二跨链数据交互请求的第二跨链数据交互信息，Token表示主链系统上转账币，SToken表示侧链系统上的收账币，转账币和收账币在价值上等额。

与上述本申请第一实施例提供的一种主链和侧链的数据交换方法相对应，参考图4，示出了本发明实施例提供的一种主链和侧链的数据交换装置10的结构示意图，包括由所述主链系统投票选举出仲裁节点。

仲裁节点包括：第一交易获取模块100，用于获取用户通过钱包发起的第一跨链数据交互请求，并从第一跨链数据交互请求提取第一跨链数据交互信息，第一跨链数据交互信息包括主链出账地址、侧链入账地址及从主链出账地址中请求的转账额度。第一交易验证模块200，用于将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录第一跨链数据交互信息。第一交易构建模块300，用于根据第一跨链数据交互信息构建在侧链系统上的第二跨链数据交互请求，从所述第二跨链数据交互请求中提取第二跨链数据交互信息，第二跨链数据交互信息包含第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息。发放模块400，用于将第二跨链数据交互请求发送至侧链系统，以使侧链系统根据第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对所述第二跨链数据交互请求进行验证后记录第二跨链数据交互信息，并为侧链入账地址发放转账额度。

本申请提供的主链和侧链的数据交换装置，由主链系统投票选举出的仲裁节点将主链系统上的第一跨链数据交互请求转换成为第二跨链数据交互请求，由于第二跨链数据交互信息中包含有第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息，侧链系统便可根据SPV证明路径信息验证第一跨链数据交互请求是否真实存在，无需预先保存主链系统所有区块链头信息也可对主链系统上的交易请求进行验证，减轻了侧链系统的存储负担。

在其中一具体实施方式中，所述第一跨链数据交互信息还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统的侧链映射地址。第一交易验证模块200包括冻结单元，用于在得到主链系统上主链节点对第一跨链数据交互请求进行验证后，将转账额度从主链出账地址转入侧链映射地址，转入侧链映射地址的转账额度处于冻结状态。第一交易构建模块300包括第一交易构建单元，用于经过预设确认期后，获取侧链入账地址，构建向侧链入账地址发放转账额度，并携带第一跨链数据交互请求的SPV证明路径信息的第二跨链数据交互请求。

第二实施例：

图5为本申请第二实施例提供的一种主链和侧链的数据交换方法，用于由侧链系统向主链系统进行转账，该方法包括由主链系统投票选举出多个仲裁节点，多个仲裁节点能够定期轮换，当前轮值的仲裁节点为轮值仲裁节点，轮值仲裁节点执行的步骤包括：

S100'，获取用户通过钱包发起的第三跨链数据交互请求，并从第三跨链数据交互请求中提取第三跨链数据交互信息，第三跨链数据交互信息包括侧链出账地址、主链入账地址及从所述侧链出账地址中请求的提币额度。

当用户通过钱包发起第三跨链数据交互请求(即侧链系统向主链系统转账)时，相当于在主链系统上发起将交易币由侧链映射地址转向主链系统另一地址的过程，由于从侧链映射地址中只能提取之前存入的交易币，因此该交易请求是基于第一实施例的转账请求的。

S200'，将第三跨链数据交互请求在侧链系统上进行广播，在得到侧链系统上侧链节点对第三跨链数据交互请求进行验证后，记录第三跨链数据交互信息。

仲裁节点是桥接主链系统和侧链系统节点，当主链系统上发生第三跨链数据交互请求时，仲裁节点会把该请求发送至侧链系统进行广播，侧链节点对第三跨链数据交互请求进行验证，比如对提币额度及侧链出账地址进行验证等，此处验证可以是侧链系统中所有侧链节点通过验证，也可以侧链系统中部分数量的主链节点通过验证，通过验证后，侧链系统对该交易请求进行打包出块，同时将出块信息发送至仲裁节点，仲裁节点得到出块信息后执行步骤S300'。值得说明的是，在该过程中还包括冻结侧链系统中提币额度的侧链币，即相当于将该笔提币额度从侧链系统转账出去。此外，在执行步骤S300'之前，还包括经过预设确认期的步骤，预设确认期通常为经过6个区块确认的时间，以确保上述提币交易不会再被篡改。

S300'，根据第三跨链数据交互信息构建在主链系统上的第四跨链数据交互请求，并将第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求。

仲裁节点(即图6中所示的仲裁人)中的轮值仲裁节点(即图6中所述的当前轮值仲裁人)构建第四跨链数据交互请求，即构建从侧链映射地址向主链入账地址转入提币额度的主链币，具体地，获取侧链映射地址，从侧链映射地址中解锁提币额度，构建将解锁的提币额度从侧链映射地址中转入主链入账地址的第四跨链数据交互请求。参见图6，图6为侧链向主链进行数据交互的过程示意图，即从地址S向地址U转账Token，在第二实施例中，地址S表示侧链映射地址，地址U表示主链入账地址，tx3表示第三跨链数据交互请求的第三跨链数据交互信息，tx4表示第四跨链数据交互请求的第四跨链数据交互信息，Token表示主链币，SToken表示侧链币，Token和SToken价值等额。此外，轮值仲裁节点是多个仲裁节点中当前轮值的节点，多个仲裁节点定期轮换可使仲裁去中心化，确保仲裁节点的信任机制。每个仲裁节点都是能够提供足够计算资源和网络资源的节点，能够至少运行一个主链节点和对应N条侧链的N个节点。同时，轮值仲裁节点将第四跨链数据交互请求广播至所有仲裁节点，以便使仲裁节点进行签名验证，由于仲裁节点是主链系统中的节点，它们都保存了主链系统的所有区块头信息，因此它们对第四跨链数据交互请求进行快速验证，当得到预设数量(优选为超过2/3的仲裁节点数)的仲裁节点签名验证(sigs)后，将签名验证后的签名数据交互请求发送至主链系统。选择多个仲裁节点进行签名验证是防止个别仲裁节点出现舞弊的现象。

S400'，将签名数据交互请求发送至主链系统，以使主链系统的主链节点对签名数据交互请求进行验证后记录签名数据交互请求的相关信息，向主链入账地址转入提币额度。

轮值仲裁节点将经过仲裁节点签名验证后的签名数据交互请求发送给主链系统，由于区块链中节点之间的不信任特性，虽然经过仲裁节点的验证，但主链系统接收后该请求后打包出块前仍会对该请求的真实性和可行性进行再次验证，如转账额度、入账地址、挖矿哈希值等进行合理性检验，得到验证后将签名数据交互请求的相关信息打包出块，经过预设入账期后，从侧链映射地址向主链入账地址转入提币额度的主链币。在此过程中，需要先对侧链映射地址中冻结的主链币进行解封，即此时侧链映射地址中的提币额度的主链币可以重新在主链系统上流通。

本申请实施例提供的主链和侧链的数据交换方法，仲裁节点不仅需要将第三跨链数据交互请求转换成能够被主链系统认同的第四跨链数据交互请求，而且还需要预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求进行签名验证，签名验证后的签名数据交互请求发送至主链系统以便让主链节点对该签名数据交互请求再次进行验证后顺利打包出块，这样主链系统无需保存侧链系统的区块头信息也能够实现侧链系统向主链系统的安全可信转账，减轻了主链系统的存储空间负担，同时，多个仲裁节点定期轮换，还能避免出现中心化的信任机制的现象。

在其中一个具体实施方式中，步骤S300'之后，还包括：收取主链系统发放的交易费用。主链系统打包出块时会产生新币，产生的新币为分配一部分给仲裁节点，以使仲裁节点继续在主链系统和侧链系统之间进行交易转换和签名验证等工作。

需要说明的是，实施例二中用到的区块链相关技术和原理参考实施例一，该实施例中不再赘述。

与上述本申请第二实施例提供的一种主链和侧链的数据交换方法相对应，参考图7，示出了本发明实施例提供的一种主链和侧链的数据交换装置10'的结构示意图，包括由所述主链系统投票选举出多个仲裁节点，多个所述仲裁节点能够定期轮换，当前轮值的仲裁节点为轮值仲裁节点。

轮值仲裁节点包括：第二交易获取模块100'，用于获取用户通过钱包发起的第三跨链数据交互请求，并从所述第三跨链数据交互请求中提取第三跨链数据交互信息，所述第三跨链数据交互信息包括侧链出账地址、主链入账地址及从所述侧链出账地址中请求的提币额度。第二交易验证模块200'，用于将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息。第二交易构建模块300'，用于根据第三跨链数据交互信息构建在主链系统上的第四跨链数据交互请求，并将第四跨链数据交互请求广播至所有仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求。转入模块400'，用于将签名数据交互请求发送至主链系统，以使主链系统的主链节点对签名数据交互请求进行验证后记录签名数据交互请求的相关信息，向主链入账地址转入提币额度。

本申请实施例提供的主链和侧链的数据交换装置，仲裁节点不仅需要将第三跨链数据交互请求转换成能够被主链系统认同的第四跨链数据交互请求，而且还需要预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求进行签名验证，签名验证后的签名数据交互请求发送至主链系统以便让主链节点对该签名数据交互请求再次进行验证后顺利打包出块，这样主链系统无需保存侧链系统的区块头信息也能够实现侧链系统向主链系统的安全可信转账，减轻了主链系统的存储空间负担，同时，多个仲裁节点定期轮换，还能避免出现中心化的信任机制的现象。

可选地，在其中一具体实施方式中，所述第三跨链数据交互信息中还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址。

第二交易构建模块300'包括第二交易构建单元，用于获取侧链映射地址，从侧链映射地址中解锁提币额度，构建将解锁的提币额度从所述侧链映射地址中转入主链入账地址的第四跨链数据交互请求。

转入模块400'包括解冻单元，用于在主链入账地址入账提币额度之前，将侧链映射地址中的所述提币额度处于解冻状态。

可选地，在其中一具体实施方式中，还包括：冻结模块，用于记录第三跨链数据交互信息之后，将侧链系统上的侧链出账地址中的提币额度处于冻结状态。

交易费用发放模块，用于在将第四跨链数据交互请求广播至所有仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求之后，收取主链系统发放的交易费用。

本申请实施例还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有指令，当其在计算机上运行时，使得计算机执行上述实施例提供的主链和侧链的数据交换方法。

本申请实施例还提供了一种电子设备20，参见图8，包括：处理器201、存储器202，存储器202用于存储程序，处理器201用于运行程序，其中，程序运行时执行上述实施例提供的主链和侧链的数据交换方法。

本申请所述的可读存储介质和电子设备，在主链系统向侧链系统转账时，由主链系统投票选举出的仲裁节点将主链系统上的第一跨链数据交互请求转换成为第二跨链数据交互请求，由于第二跨链数据交互信息中包含有第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息，侧链系统便可根据SPV证明路径信息验证第一跨链数据交互请求是否真实存在，无需预先保存主链系统所有区块链头信息也可对主链系统上的交易请求进行验证，减轻了侧链系统的存储负担。

在侧链系统向主链系统转账时，仲裁节点不仅需要将第三跨链数据交互请求转换成能够被主链系统认同的第四跨数据交互账请求，而且还需要预设数量的仲裁节点对第四跨链数据交互请求进行签名验证，签名验证后的签名数据交互请求发送至主链系统以便让主链节点对该签名数据交互请求再次进行验证后顺利出块，这样主链系统无需保存侧链系统的区块头信息也能够实现侧链系统向主链系统的安全可信转账，减轻了主链系统的存储空间负担。

本申请实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本申请各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。

尽管已描述了本发明实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种主链和侧链的数据交换方法，用于由主链系统向侧链系统进行数据交换，其特征在于，由所述主链系统投票选举出仲裁节点，所述仲裁节点执行的步骤包括：

获取用户通过钱包发起的第一跨链数据交互请求，并从所述第一跨链数据交互请求中提取第一跨链数据交互信息，所述第一跨链数据交互信息包括主链出账地址、侧链入账地址及从所述主链出账地址中请求的转账额度；

将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第一跨链数据交互信息；

根据所述第一跨链数据交互信息构建在所述侧链系统上的第二跨链数据交互请求，从所述第二跨链数据交互请求中提取第二跨链数据交互信息，所述第二跨链数据交互信息包含所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息；

将所述第二跨链数据交互请求发送至所述侧链系统，以使所述侧链系统根据所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对所述第二跨链数据交互请求进行验证后记录第二跨链数据交互信息，并为所述侧链入账地址发放所述转账额度。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一跨链数据交互信息还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址；

所述将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第一跨链数据交互信息的步骤包括：

在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，将所述转账额度从所述主链出账地址转入所述侧链映射地址，转入所述侧链映射地址的所述转账额度处于冻结状态；

所述根据所述第一跨链数据交互信息构建在所述侧链系统上的第二跨链数据交互请求，所述第二跨链数据交互请求包含所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息的步骤包括：

经过预设确认期后，获取所述侧链入账地址，构建向所述侧链入账地址发放所述转账额度，并携带所述第一跨链数据交互请求的SPV证明路径信息的第二跨链数据交互请求。

3.一种主链和侧链的数据交换装置，用于由主链系统向侧链系统进行转账，其特征在于，包括由所述主链系统投票选举出仲裁节点；

所述仲裁节点包括：第一交易获取模块，用于获取用户通过钱包发起的第一跨链数据交互请求，并从所述第一跨链数据交互请求提取第一跨链数据交互信息，所述第一跨链数据交互信息包括主链出账地址、侧链入账地址及从所述主链出账地址中请求的转账额度；

第一交易验证模块，用于将所述第一跨链数据交互请求在所述主链系统上进行广播，在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第一跨链数据交互信息；

第一交易构建模块，用于根据所述第一跨链数据交互信息构建在所述侧链系统上的第二跨链数据交互请求，从所述第二跨链数据交互请求中提取第二跨链数据交互信息，所述第二跨链数据交互信息包含所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息；

发放模块，用于将所述第二跨链数据交互请求发送至所述侧链系统，以使所述侧链系统根据所述第一跨链数据交互信息和SPV证明路径信息对所述第二跨链数据交互请求进行验证后记录第二跨链数据交互信息，并为所述侧链入账地址发放所述转账额度。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述第一跨链数据交互信息还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统的侧链映射地址；

所述第一交易验证模块包括冻结单元，用于在得到所述主链系统上主链节点对所述第一跨链数据交互请求进行验证后，将所述转账额度从所述主链出账地址转入所述侧链映射地址，转入所述侧链映射地址的所述转账额度处于冻结状态；

所述第一交易构建模块包括第一交易构建单元，用于经过预设确认期后，获取所述侧链入账地址，构建向所述侧链入账地址发放所述转账额度，并携带所述第一跨链数据交互请求的SPV证明路径信息的第二跨链数据交互请求。

5.一种主链和侧链的数据交换方法，用于由侧链系统向主链系统进行转账，其特征在于，由所述主链系统投票选举出多个仲裁节点，多个所述仲裁节点能够定期轮换，当前轮值的仲裁节点为轮值仲裁节点，所述轮值仲裁节点执行的步骤包括：

获取用户通过钱包发起的第三跨链数据交互请求，并从所述第三跨链数据交互请求中提取第三跨链数据交互信息，所述第三跨链数据交互信息包括侧链出账地址、主链入账地址及从所述侧链出账地址中请求的提币额度；

将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息；

根据所述第三跨链数据交互信息构建在所述主链系统上的第四跨链数据交互请求，并将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，以得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求；

将所述签名数据交互请求发送至所述主链系统，以使所述主链系统的主链节点对所述签名数据交互请求进行验证后记录所述签名数据交互请求的相关信息，向所述主链入账地址转入所述提币额度。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第三跨链数据交互信息中还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址；

所述根据所述第三跨链数据交互信息构建在所述主链系统上的第四跨链数据交互请求的步骤，包括：

获取所述侧链映射地址，从所述侧链映射地址中解锁所述提币额度，构建将解锁的所述提币额度从所述侧链映射地址中转入所述主链入账地址的第四跨链数据交互请求；

在所述主链入账地址入账所述提币额度的步骤之前，还包括：

将所述侧链映射地址中的所述提币额度处于解冻状态。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于：

所述将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息的步骤之后，还包括：

将所述侧链系统上的所述侧链出账地址中的提币额度处于冻结状态；

所述将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求的步骤之后，还包括：

收取所述主链系统发放的交易费用。

8.一种主链和侧链的数据交换装置，用于由侧链系统向主链系统进行转账，其特征在于，包括由所述主链系统投票选举出多个仲裁节点，多个所述仲裁节点能够定期轮换，当前轮值的仲裁节点为轮值仲裁节点，所述轮值仲裁节点包括：

第二交易获取模块，用于获取用户通过钱包发起的第三跨链数据交互请求，并从所述第三跨链数据交互请求中提取第三跨链数据交互信息，所述第三跨链数据交互信息包括侧链出账地址、主链入账地址及从所述侧链出账地址中请求的提币额度；

第二交易验证模块，用于将所述第三跨链数据交互请求在所述侧链系统上进行广播，在得到所述侧链系统上侧链节点对所述第三跨链数据交互请求进行验证后，记录所述第三跨链数据交互信息；

第二交易构建模块，用于根据所述第三跨链数据交互信息构建在所述主链系统上的第四跨链数据交互请求，并将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求；

转入模块，用于将所述签名数据交互请求发送至所述主链系统，以使所述主链系统的主链节点对所述签名数据交互请求进行验证后记录所述签名数据交互请求的相关信息，向所述主链入账地址转入所述提币额度。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述第三跨链数据交互信息中还包括所述主链系统上预设的表示所述侧链系统账号的侧链映射地址；

所述第二交易构建模块包括第二交易构建单元，用于获取所述侧链映射地址，从所述侧链映射地址中解锁所述提币额度，构建将解锁的所述提币额度从所述侧链映射地址中转入所述主链入账地址的第四跨链数据交互请求；

所述转入模块包括解冻单元，用于在所述主链入账地址入账所述提币额度之前，将所述侧链映射地址中的所述提币额度处于解冻状态。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，还包括：

冻结模块，用于记录所述第三跨链数据交互信息之后，将所述侧链系统上的所述侧链出账地址中的提币额度处于冻结状态；

交易费用发放模块，用于在所述将所述第四跨链数据交互请求广播至所有所述仲裁节点，得到预设数量的仲裁节点对所述第四跨链数据交互请求签名后的签名数据交互请求之后，收取所述主链系统发放的交易费用。

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