CN112150131A - 基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法及系统。准备步骤：用户B将收款地址发送给用户A；创建步骤：用户A通过智能合约将虚拟资产存入到支付通道；N次充值累积之和为XN；每一次充值信息上链；实时累积可支付总金额设为X；支付步骤：用户A将每一次支付信息发送给用户B，此支付信息不上链，累积支付之和为Yi，实时累积支付总金额设为Y；则Yi不超过XN，Y不超过X；提款步骤：用户B的M次累积提取之和为ZM，实时累积提取总金额设为Z；则ZM不超过Yi，Z不超过Y；解除步骤：当支付通道到达最后的截止时间时，支付通道清算解除。本发明保证了支付的安全、快捷和低成本，有效的解决了困扰区块链中高频低额支付的难题。

Description

基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法及系统
技术领域
本发明涉及一种基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法及系统。
背景技术
区块链技术始创至今，作为一种开放式的分布式数据库已逐渐凸显出其远大前景，然而在小额支付领域中不具明显的竞争优势。按比特币产生的机制与信任共识，在公链上必须是每十分钟才能产生一个区块，其容量与运行速度必定受到一定限制。区块链目前所面临的一个核心问题就是尚难作为高通量的实时支付通道，即无法像阿里支付宝或万事达等支付工具那样同时可以承载成千上万的支付需求。高频交易及小额支付，若结算用时过长，因必须上链运行方能实现，则费用必定昂贵。如若要以提速来降低交易成本，则区块链就会随之变得很冗长，因此将导致高频低额的交易难以实现在链上运行。在这种情况下，欲实现实时的交易支付功能，就需要有表现良好的可扩展性的且易用的公链，这一前景实现的可行性乃是来自于区块链强大共识的属性。在实现这种支付方式时，核心问题就是如何妥善解决开发功能的完备性与不同实际场景下应用时的安全性。
作为区块链的主流共识机制，不管是proof-of-work（工作量证明机制，简称POW），还是proof-of-stake（权益证明机制，简称POS）， 都存在一个交易安全性的问题。特别是对类似局域网概念的联盟链、侧链或私链等而言，欲实现真正意义上开放型的可应用的网络，其安全性乃是最为关键的核心问题。在运用区块链技术于实际应用场景中解决传统互联网技术应用问题时，其首要解决的核心问题就是，区块链能否防守住来自网络黑客于任意时刻任意方向节点上的攻击，是否不仅能完好地坚持住区块链本身的安全防护，而且还能提供给使用者必要的安全防护功能，这就要求不论是开发还是应用，在取得区块链应用功能开发完备的同时必须妥善解决好防守安全问题。如，以太坊著名的“DAO”事件就是一个极好的警醒案例。尽管以太坊已开发出具有可应用性的完备的“智能合约”工具，但还是被开了“后门”，劫走巨额链上资产。
以图1来展示现有技术中利用多签钱包技术来引入第三方管理的支付通道的技术方案。
现有解决方案有离链(Off-Chain)的链下支付技术和侧链(Side-chain)链上支付技术。 离链(Off-Chain)的代表项目是“闪电”网络。闪电网的业务模式类似西联（WesternUnion） 汇款公司，即从这个“中心节点”到那个“中心节点”，在任一个中心节点覆蓋的不同区域里的所有代理之间，都是通过链下的交易方式解决交易间的信用问题，但凡在节点系统内的各家代理均使用保证金或抵押品的规则制度，他们相互之间基本都是于整个交易网络系统里共同建立了一个相互信任的可遵守的抵押担保机制。此担保机制，在任何代理出现任何不轨的举动或失信的记录，则其抵押的信用资产将被锁住甚至没收，这样的抵押担保惩罚机制铸造起了这种传统的离线支付在市场中的信用基石，以此铸造起了这种传统的离线支付在市场中的信用基石。这种信用基石所建立催生出的市场信用度其实与央行储备金的信用度具有相当的信用一致性。基于这种“信用基石”类似古老的信用建构所形成的方法，闪电网参仿这条思路于线下建构了多条交易通道，并在每条交易通道之间预设锁定了一定数额的币作为相互之间的信用保障。如 A欲要付款给B，要完成A到B的支付，则须有两个代理人分别代理A的支付与B的收款，只要A与B两者的代理人之间拥有交易支付通道，A到B的支付的安全性和可靠性就可由代理人这个机制作保障，而A支付给B款额的支付信息不需同步上链，只需认可双方指定的代理在链进行的这笔交易，并在结算日的当天再安排放款清算即可。这种通过off-chain的链下交易支付的解决方案，其实质就是采用了模拟传统的金融“信用基石”的信用思路较好地解决了支付通道的信用与安全问题；但其缺点就是需要一个实时在线的节点网络，且其信用是建立在巨额资产抵押的基础上。
所谓侧链(Side-chain)概念的产生，是因为主链需要承担过多的安全风险责任，若欲降低主链的安全风险问题，就可在主链的旁侧另建一条链。在主链旁侧的链上选择与主链不同的区块区间并设定准入难度的共识机制来完成微支付，即在比特币区块链上采用智能合约方式解决支付通道的难点问题。，若在A与B之间完成一次交易支付，需要B端或A端先将所交易支付的足额款项或币数存到RSK的智能合约中转换成RSK智能合约链上的一个比特币代币RBTC，而用一个比特币代币RBTC进行交易就毋需在主链上花费高额的费用亦摆脱了于每隔10分钟所产生一个区间上才能完成一次交易的限制，在侧链上运行的优势，就是毋需受到限制，且速度非常快。但任何一方收到的RBTC必须要进行反向解锁燃烧掉RBTC后方能转换成比特币，这在实际使用中仍存在许多不稳定的跳跃问题。每一个跳跃中间都可能产生新的安全与效率问题。区块链的核心思想就是去中心化，其所有的决定都是通过共识机制。因为主链和侧链的共识机制不一致，这就意味着两种共识机制造成差距，潜在地增加了被任何人都想攻击的可能性。换言之，这种被攻击的可能性意味着用侧链的方式去实现去中心化有潜在的缺陷。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法及系统，揭示了一种既快又具竞争力的安全灵活的支付通道解决方案。本发明的基本工作原理为，如要完成用户A支付给用户B的币款交易，用户A、B双方可按严格的数学规则来完成充值、支付和提款的动作，采取毋须上链或少上链的不间断给付的方式实现这笔交易的支付，这种间或上链的不间断连续支付的处理方法，不仅大大提升支付速度，而且同时降低了支付费用，还提高了交易的安全性。
一种基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法，
准备步骤：用户A欲在截止时间内，将虚拟资产支付给用户B，用户B事先将收款地址发送给用户A；
创建步骤：用户A通过智能合约将虚拟资产存入到支付通道，并将支付通道的收款地址设定为准备步骤中用户B提供的收款地址；用户A在支付通道中分首次或者多次充值虚拟资产，首次充值的时间为支付通道的创建时间，如之后存在多次充值，多次充值的时间为支付通道清算解除前，每次充值虚拟资产时用户A通知用户B沿用支付截止时间或者更新支付截止时间；初始充值为X_1，第N次充值为X_N，N为大于或者等于1的自然数；N次充值累积之和为XN， ｛XN｝是一个递增数列；每一次充值信息上区块链；用户A存在支付通道中的实时累积可支付总金额设为X；X小于或者等于XN；
支付步骤：用户A将每一次通过支付通道支付的支付信息发送给用户B，此支付信息不上区块链，用户A支付的数目分别为Y_1，Y_2，…，Y_i；i为大于1的自然数，i次累积支付之和为Yi，｛Yi｝是一个递增数列，实时累积支付总金额设为Y；则Yi不超过XN，Y不超过X；
提款步骤：用户B选取用户A发过来的累积支付之和Yi的消息作为钥匙，用户B一次或者多次上区块链对支付通道发起提款请求，用户B提取的数目分别为Z_1，Z_2，…，Z_M；M为大于或者等于1的自然数，M次累积提取之和为ZM，｛ZM｝是一个递增数列，实时累积提取总金额设为Z；则ZM不超过Yi， Z不超过Y；
解除步骤：当支付通道到达最后的截止时间时，支付通道自动清算解除。
所述的准备步骤中所述的收款地址为B所有或者B指定的唯一收款地址，可通过双方认定的任何通讯方式发送，加密与否均可。
所述的创建步骤中所述的智能合约，用户A对所述支付通道具有包括支付、充值、延期和提前解除权利，用户B对所述支付通道有提款的权利。
所述的支付步骤中，用户A通过双方同意的任何通讯方式来发送信息，且不用担心信息泄露，因为任何人拿着信息钥匙操作，用户B是唯一受益者。
所述的解除步骤：在截止时间之后设有的一段约定时间，在该约定时间内，用户B可从支付通道中提取用户A支付的尚未被提取的资产；在该约定时间后，用户A可从提取支付通道里的剩余资产。
所述的方法，所述的用户A可选择提前清算解除通道。
所述的方法，进一步设有延期步骤：用户A在支付通道到达截止时间前，可选择将支付通道延期。
一种采用所述的方法的交易系统，基于区块链的完全去中心化，实现两个用户点对点虚拟资产的支付。
本发明的有益效果是，
本发明严谨科学的实现了去中心化点对点支付通道的搭建和解除，保证了支付的安全、快捷和低成本，进而有效的解决了困扰区块链网络中高频低额支付的难题。本发明基于对支付通道中几个状态量的数学关系的简洁优美的限定，无需第三方中介，无需任何资产作为信用抵押，无需任何中间商实时在线服务，第一次在开放网络中实现了完全去中心化的不依赖于原网络的，高速低成本点对点支付解决方案。
至于在支付过程中的安全性，用户A与B双方的支付与接受信息的确认，可通过双方认为安全简易的通信方式加以解决，即便出现其他方获取到私钥企图去解开该笔交易的智能合约也无法截取这笔交易款或交易币，因为在进行交易之前，用户A方已锁定了B接收方的指定地址的硬编码，从而避免任何黑客改变提款地址偷取通道余额。
附图说明
图1是现有技术中利用多签钱包技术来引入第三方管理的支付通道的技术方案流程图。
图2是本发明完全去中心化点对点支付通道交易方法的一个实施例的流程示意图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本发明做进一步的阐述。
实施例
图2中横坐标为时间，竖坐标为资产金额，我们用第一条标注的线条表示用户A累积存款总额，设为x；第二条标注的线条表示用户A累积支付总额，设为y；第三条标注的线条表示用户B累积提款总额，设为z。
作为累积总额的x、y、z都是递增数列，所以这些线条在图中均具有如阶梯函数一样的跳升形状，每次跳升表明在那个时间点，相应累积总额的增加。
1、在初始时间t0， 用户A搭建了定向用户B的支付通道，截止日期为T1，并充值存款数量为x1的资产，如图2中坐标为(t0，z1)的点。
2、从t0到t1，用户A有过2次支付，分别由第二条标注的线条的两次跳升来表示。
3、在t1， 用户B发起首次提款，将数量为z1的资产提到自己的钱包，如图2中坐标为(t1，z1)的点。
4、在t2，用户A第二次向通道充值，实际充值存款数量为x2-x1，计入首次充值存款x1的资产，故累积存款总额为x2， 如图2中坐标为(t2，x2)的点。
5、从t1到t3，用户A有过3次支付，分别由第二条标注的线条的三次跳升来表示。
6、在t3， 用户B发起第二次提款的指令，累积提款总额为z2，计入首次提款总额z1，第二次实际提款的资产为z2-z1，如图2中坐标为(t3，z2)的点。
7、在t4，用户A决定延期通道，将截止日期从T1更新为T2，并且同时向通道充值。此为第三次充值，实际存款数量为x3-x2，计入第二次累积存款总额x2，故累积存款总额为x3，如图2中坐标为(t4，x3)的点。
8、从t3到t5，用户A有过若干次支付，分别由第二条标注的线条的对应若干次的跳升来表示。
9、在t5，用户B发起第三次提款的指令，累积提款总额为z3，计入第二次累积提款总额z2，第二次实际提款的资产为z3-z2，如图2中坐标为(t5，z3)的点。
以此类推，只有诸如图中线条x上的点，或者z上的点为需要上链的数据，而y上的若干跳跃无需上链，且只要y行走在x和z构成的通道之间，就可以任意次的无上链成本支付，这是本发明的关键之处。
本发明的设计原理是通用的，即对所有具有智能合约的区块链网络，按我们的设计原理均可实现，其核心关键就在于维持几个状态量的严格不等式关系，所以在状态量的添加或者状态量关系上的变化和替换，也可以同样实现，故都应涵盖在本发明的保护范围之内。以上所述的具体实施方式对本发明的技术方案进行了详细说明，应理解的是以上所述的实施例并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于区块链去中心化点对点支付通道交易方法，其特征是：
准备步骤：用户A欲在截止时间内，将虚拟资产支付给用户B，用户B将收款地址发送给用户A；
创建步骤：用户A通过智能合约将虚拟资产存入到支付通道，并将支付通道的收款地址设定为准备步骤中用户B提供的收款地址；用户A在支付通道中分首次或者多次充值虚拟资产，首次充值的时间为支付通道的创建时间，如之后存在多次充值，多次充值的时间为支付通道清算解除前，每次充值虚拟资产时用户A通知用户B沿用支付截止时间或者更新支付截止时间；初始充值为X_1，第N次充值为X_N，N为大于或者等于1的自然数；N次充值累积之和为XN，｛XN｝是一个递增数列；每一次充值信息上区块链；用户A存在支付通道中的实时累积可支付总金额设为X；X小于或者等于XN；
支付步骤：用户A将每一次通过支付通道支付的支付信息发送给用户B，此支付信息不上区块链，用户A支付的数目分别为Y_1，Y_2，…，Y_i；i为大于1的自然数，i次累积支付之和为Yi，｛Yi｝是一个递增数列，实时累积支付总金额设为Y；则Yi不超过XN，Y不超过X；
提款步骤：用户B选取用户A发过来的累积支付之和Yi的消息作为钥匙，用户B一次或者多次上区块链对支付通道发起提款请求，用户B提取的数目分别为Z_1，Z_2，…，Z_M；M为大于或者等于1的自然数，M次累积提取之和为ZM，｛ZM｝是一个递增数列，实时累积提取总金额设为Z；则ZM不超过Yi， Z不超过Y；
解除步骤：当支付通道到达最后的截止时间时，支付通道自动清算解除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的准备步骤中所述的收款地址为B所有或者B指定的唯一收款地址。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的创建步骤中所述的智能合约，用户A对所述支付通道具有包括支付、充值、延期和提前解除权利，用户B对所述支付通道有提款的权利。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的支付步骤中，用户A通过双方同意的任何通讯方式来发送信息。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是：所述的解除步骤：在截止时间之后设有的一段约定时间，在该约定时间内，用户B可从支付通道中提取用户A支付的尚未被提取的资产；在该约定时间后，用户A可从提取支付通道里的剩余资产。
6.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征是：所述的用户A可选择提前清算解除通道。
7.根据权利要求1至5任一项所述的方法，其特征是：进一步设有延期步骤：用户A在支付通道到达截止时间前，可选择将支付通道延期。
8.一种采用根据权利要求1所述的方法的交易系统，其特征是：基于区块链的完全去中心化，实现两个用户点对点虚拟资产的支付。
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