CN112465642A - 一种基于状态通道实现区块链交易的方法和系统 - Google Patents

Abstract

本说明书一个或多个实施例公开了一种基于状态通道实现区块链交易的方法和系统，该方案主要是在以第三方监管端参与的联盟链系统中引入状态通道，使得状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

Description

一种基于状态通道实现区块链交易的方法和系统

技术领域

本文件涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于状态通道实现区块链交易的方法和系统。

背景技术

区块链，是利用分布式账本技术解决多方信任问题的去中心化创新性的解决方案，是当前社会的前沿技术。

众所周知，区块链在形式上出现了公链与联盟链两种系统形态。但是，两种系统形态每秒所能处理的最大交易量是有限的，且与社会需求还有很大的差距。另外，目前的交易处理成本和耗时也非常高，因此，亟需找到一种新的区块链交易处理方案，以解决上述技术问题。

发明内容

本说明书一个或多个实施例的目的是提供一种基于状态通道实现区块链交易的方法和系统，以降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：

第一方面，提出了一种基于状态通道实现区块链交易的方法，应用于监管方参与的联盟链系统，所述联盟链系统包括至少一个监管端和多个用户端，所述方法包括：

目标监管端基于参与交易的至少两个用户端的委托申请，向区块链发送第一交易，以建立为所述至少两个用户端提供交易服务的状态通道；其中，在建立状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被锁定；

所述至少两个用户端分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端；

所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计，并在审计无误后，对所述签名确认后的链外交易进行监管签名；

所述目标监管端将监管签名后的链外交易在所述状态通道内进行广播，并在所述至少两个用户端和所述目标监管端对链外交易中的所有签名校验通过后，更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态；

在所述状态通道内的所有链外交易执行完毕后，所述目标监管端向所述区块链发送自身签名后的第二交易，并在所述第二交易通过链上共识校验且执行后，将所述状态通道内链外交易在通道内执行完成后的最新账户状态上传至所述区块链，以关闭所述状态通道；其中，所述第二交易携带所述至少两个用户端在所述状态通道内的最新账户状态，所述第二交易通过链上共识校验且执行后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被解锁。

第二方面，提出了一种基于状态通道实现区块链交易的系统，所述系统为监管方参与的联盟链系统，包括：至少一个监管端和多个用户端，

目标监管端基于参与交易的至少两个用户端的委托申请，向区块链发送第一交易，以建立为所述至少两个用户端提供交易服务的状态通道；其中，在建立状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被锁定；

所述至少两个用户端分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端；

所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计，并在审计无误后，对所述签名确认后的链外交易进行监管签名；

所述目标监管端将监管签名后的链外交易在所述状态通道内进行广播，并在所述至少两个用户端和所述目标监管端对链外交易中的所有签名校验通过后，更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态；

在所述状态通道内的所有链外交易执行完毕后，所述目标监管端向所述区块链发送自身签名后的第二交易，并在所述第二交易通过链上共识校验且执行后，将所述状态通道内链外交易在通道内执行完成后的最新账户状态上传至所述区块链，以关闭所述状态通道；其中，所述第二交易携带所述至少两个用户端在所述状态通道内的最新账户状态，所述第二交易通过链上共识校验且执行后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被解锁。

由以上本说明书一个或多个实施例提供的技术方案可见，

在以第三方监管端参与的联盟链系统中引入状态通道，使得状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对一个或多个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说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例提供的基于状态通道实现区块链交易方案的场景架构示意图。

图2是本说明书实施例提供的一种基于状态通道实现区块链交易的方法的步骤示意图。

图3是本说明书实施例提供的申诉过程的步骤示意图。

图4是本说明书的一个实施例提供的基于状态通道实现区块链交易流程图。

图5是本说明书的一个实施例提供的基于状态通道实现区块链交易系统示意图。

图6是本说明书的一个实施例提供的电子设备的结构示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的一个或多个实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

为了解决背景技术中提及的技术问题，本说明书方案提出了一种以第三方监管参与的联盟链系统，同时引入了区块链中的扩展方案-状态通道；其中，状态通道技术是将区块链上两方或者多方的账户状态(比如链上的余额或者是链上智能合约中的一种或多种信息)进行锁定，锁定后除了解锁操作将无法变更相关账户的状态，锁定后的账户会在链下建立用于交易的状态通道，将需要在链上只有完成共识操作方能生效的交易转移到状态通道内，该状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

参照图1所示，为本说明书实施例提供的基于状态通道实现区块链交易方案的场景架构示意图。在该场景架构中，可以包括用户端1、用户端2……用户端n，监管端1、监管端2……监管端m，以及区块链网络。其中，监管端1可以接受用户端1和用户端2的委托申请建立状态通道x1(用户端1，用户端2)，监管端1同时可以接受用户端2和用户端3的委托申请建立状态通道x2(用户端2，用户端3)；监管端2可以接受用户端3和用户端4的委托申请建立状态通道x3(用户端3，用户端4)。应理解，针对监管端1，可以在智能合约中部署有多个用于建立状态通道的子合约，这些子合约可以根据不同用户端的委托申请，建立不同类型的状态通道，并分别锁定用户端在链上账户状态中与状态通道类型相匹配的信息。应理解，同一监管端所监管的不同状态通道中针对同一用户端的链上账户所锁定的信息相互不矛盾。例如，状态通道x1负责转账交易，因此，需要锁定用户端1和用户端2的链上账户的余额等信息。状态通道x2负责查询3个月之前的历史交易，因此，需要锁定用户端1和用户端2的链上账户的历史交易信息。且用户端2在不同状态通道上锁定的内容不同，没有产生矛盾。针对监管端2，可以仅维护一个状态通道x3，在状态通道x3建立后，用户端3和用户端4的链上账户的账户状态被锁定。这里的账户状态可以指存储在链上的所有账户信息，例如，余额、历史交易数据、或是智能合约中的一切信息。

应理解，本说明书所涉及的区块链交易方案可以在上述场景中实施，优选以其中的一个或多个状态通道进行解释说明。

实施例一

参照图2所示，为本说明书实施例提供的一种基于状态通道实现区块链交易的方法的步骤示意图，该区块链交易方案应用于有监管方参与的联盟链系统，所述联盟链系统包括至少一个监管端和多个用户端(参照图1所示)，所述方法可以包括以下步骤：

步骤202：目标监管端基于参与交易的至少两个用户端的委托申请，向区块链发送第一交易，以建立为所述至少两个用户端提供交易服务的状态通道。其中，在建立状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被锁定。

其中，所述第一交易携带有所述至少两个用户端的链上账户的地址列表；在收到所述第一交易后，所述区块链基于智能合约中预设的通道建立逻辑，对所述地址列表中链上账户在智能合约中的账户状态进行锁定，其中，锁定后账户状态无法变更。

应理解，所述状态通道的建立过程由需要建立状态通道的用户端发起(用户端的数目≥2)，另外需要指定一个监管者(或监管者主动参与)来裁定状态通道中发生状态变更的有效性。也就是说，至少两个用户端发起建立状态通道的委托申请，该委托申请中可以携带监管端标识，也可以不携带。如果携带监管端标识，则由指定的监管端建立状态通道，如果不携带，则由系统随机推荐或是监管者主动参与建立状态通道。

一般情况下，监管端可以向区块链发送一笔交易，即第一交易，用于建立状态通道；其中，该第一交易携带需要锁定账户状态的地址列表，区块链会根据该地址列表在建立状态通道的同时，锁定地址列表中账户状态。

特殊情况下，监管端也可以向区块链发送两笔甚至多笔交易，以建立状态通道。具体地，对于链上余额的情况，监管方端在链上发起一笔用于建立状态通道的特殊交易，该交易只能由监管端发起，并且还需要包含因进入状态通道而需要锁定账户状态的地址列表；对于智能合约的情况，监管端同样会在链上发起一笔用于在智能合约中建立状态通道的合约调用交易，基于合约预设锁定逻辑，进入该状态通道内的用户账户在智能合约中的一切信息(例如合约代币数目，合约内置的账户数据结构)将无法变更，并且同样需要包含因进入状态通道而需要锁定账户状态的地址列表。

其中，所述目标监管端是指对当前建立的状态通道进行监管的监管者，用于区分该场景架构中其它监管端。

步骤204：所述至少两个用户端分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端。

一种可实现的方案，步骤204具体包括：

第一步，所述至少两个用户端中的交易发起方对发起的链外交易进行签名后发送给所述至少两个用户端中的交易接收方；

第二步，所述交易接收方对所述链外交易的交易内容以及签名进行确认，并对接收到的链外交易进行再次签名后，发送给所述目标监管端。

具体地，以两个用户端为例，假设用户端1发起交易，用户端1先对所要发起的交易内容进行签名，然后发送给用户端2，用户端2对交易内容和用户端1的签名进行确认，无误后用户端2同样对交易内容进行签名，并将签名后的交易发送给目标监管端。

步骤206：所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计，并在审计无误后，对所述签名确认后的链外交易进行监管签名。

所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计的交易内容至少包括：交易物品是否被记录在所述状态通道内，以及交易物品的所有权是否为交易发起方；或者，交易发起方的账户是否有足够的资产余量，以及是否存在违规交易。

状态通道内的交易内容可以为现实世界物品也可以为数字资产，交易物品时，监管端需要审查该物品是否被记录在状态通道内，以及物品的所有权是否为交易发起者；交易数字资产时，监管者需要审查交易发起者用户的账户是否有足够数目的数字资产余量以及是否存在违规交易的情况；监管端审计交易无误后，也对交易签名；对于一笔交易如果有N个用户端参与，那么该交易需要包含N个用户端签名外加监管端的签名，即最终包含N+1个签名。

步骤208：所述目标监管端将监管签名后的链外交易在所述状态通道内进行广播，并在所述至少两个用户端和所述目标监管端对链外交易中的所有签名校验通过后，更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态。

监管端将多方签名的交易在通道内广播，通道内的用户(包括：交易发起方、交易接收方和监管端)收到多方签名的交易校验无误后更新通道的状态，并将多方签名的交易归档，用于日后审计和抗抵赖。

步骤210：在所述状态通道内的所有链外交易执行完毕后，所述目标监管端向所述区块链发送自身签名后的第二交易，并在所述第二交易通过链上共识校验且执行后，将所述状态通道内链外交易在通道内执行完成后的最新账户状态上传至所述区块链，以关闭所述状态通道。其中，所述第二交易携带所述至少两个用户端在所述状态通道内的最新账户状态，所述第二交易通过链上共识校验且执行后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被解锁。

状态通道内的监管端将通道关闭前状态通道内所有用户端的最终状态(链上的余额或者是链上智能合约中的一切信息)打包成一笔通道关闭交易(即第二交易)，该交易内容罗列每一个通道内用户的最终状态，并对该交易进行签名，该交易通过了链共识校验(交易需要通过区块链的公式算法，例如BFT，POW，POS，来达到整个区块链网络的一致)，有效性校验后上链执行，该交易执行后解除了区块链系统对进入状态通道内用户的状态无法变更的限制，同时将通道内发生的所有交易在通道内执行完成后的最终状态更新到区块链系统，至此通道关闭操作完成。

可选地，在本说明书实施例中，当更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态时，所述目标监管端和所述至少两个用户端将监管签名后的链外交易进行存储，用于日后审计和抗抵赖。进而，当所述状态通道内的至少一个用户端对最新账户状态存在质疑时，可以提起申诉，参照图3所示，所述方法还包括：

步骤302：提出质疑的用户端将存储的存在质疑的链外交易的数据提交给所述目标监管端的上一级监管端；

步骤304：所述上一级监管端将提出质疑的用户端提交的链外交易的数据与所述目标监管端存储的链外交易的数据进行比对；

如果不一致，则确定本次链外交易过程存在作恶，可以允许上一级监管端或更高级的监管机构介入处理；否则，确定本次链外交易过程合法。

一种可实现的方案，在所述状态通道内有链外交易执行时，所述方法还包括：所述目标监管端基于新参与本次链外交易的用户端的委托申请，通过向区块链发送交易的方式，将新参与的用户端加入所述状态通道；其中，在加入所述状态通道后，所述新参与的用户端在区块链上的账户状态被锁定。也就是说，在链外交易执行过程中，也可以通过更新链上账户的地址列表的方式，将新参与的用户端加入当前的状态通道，实现方式较为灵活可靠。

再一种可行的实现方案，当所述至少两个用户端中任一用户端作为参与方同时委托申请其它监管端建立另外的状态通道时，在建立所述状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态中与本次状态通道类型相匹配的信息被锁定。也即参考图1所示的监管端1和监管端2的关系，交易执行方案的具体实现可参考上述任一实施例。

通过上述技术方案，在以第三方监管端参与的联盟链系统中引入状态通道，使得状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

下面通过具体的交易流程对本说明书方案进行简述。

参照图4所示，该交易流程包括：

步骤402：发起委托申请。

用户端1和用户端2分别向相约指定的监管端发送委托申请。

步骤404：发送通道建立交易。

监管端接受委托后，向区块链网络发送用于建立状态通道的通道建立交易。

步骤406：锁定账户状态。

区块链网络上的智能合约会根据指示指令将用户端1和用户端2的账户状态锁定，保证在状态通道存续期间账户状态无法变更。

步骤408：建立状态通道。

步骤410：发起链外交易并签名。

用户端1发起一笔链外交易，发送之前进行签名。应理解，该状态通道内可以不止发生一笔链外交易。

步骤412：接收交易，确认并签名。

用户端2接收链外交易后，对交易内容和签名进行确认，然后再次签名后发送给监管端。

步骤414：审计交易并签名，广播。

监管端对进行两次签名后的链外交易进行审计确认，并签名后广播到状态通道内进行签名核验。

步骤416：验证通过后更新状态通道内账户状态，并归档。

监管端接收核验通过的结果，并更新状态通道内交易双方的账户状态，之后，将交易数据归档保存。应理解，这里可以视为交易发起方、交易接收方以及监管端均对交易数据进行归档保存。

步骤418：发送通道关闭交易。

在状态通道需要关闭时，监管端将状态通道内交易双方的最终状态打包成通道关闭交易发送给区块链。

步骤420：链上共识并执行通道关闭交易，解锁账户状态。

区块链对通道关闭交易进行共识，并在共识成功且执行交易后，解锁之前锁定的账户状态。

步骤422：发送最新账户状态至区块链进行更新存储。

监管端一旦监听到解锁事件，就可以将最新账户状态发送至区块链网络进行更新存储。

步骤424：申诉。

用户端2向高级监管端发起申诉；申诉指的是用户对最终状态结果存在质疑，向更高级的监管者提起诉讼的过程，该过程只需要用户提供完整的通道内归档的多方签名的交易数据即可，由于多方签名的交易具有抗抵赖，可重现的特性，高级监管者只需重现每一笔多方签名的交易即可得到该状态通道最终的状态，如果与通道监管者提供的不一致，说明通道监管者存在作恶嫌疑。如果该用户提供的多方签名存在恶意缺漏，那么通道监管者同样可以提供自身归档的多方签名交易自证清白。

通过上述技术方案，可以使在状态通道内的不需要每一笔交易都要进行区块链系统的共识才能生效的限制(采用PoW的BTC的TPS仅为7，采用PoW的ETH的TPS仅为15，采用BFT的Tendermint的TPS仅为千级)，从而突破区块链的性能瓶颈，大大提高状态通道内每秒交易处理能力，同时由于状态通道的建立需要监管方的参与，通道内的每一笔交易都需要监管者的签名方能有效，使得通道内的交易都需要经过监管的审计。以及本文提出的状态通道关闭后，最终关闭交易通道更新用户最终状态的交易也需要监管者签名才能有效，能保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。

实施例二

参照图5所示，为本说明书实施例提供的基于状态通道实现区块链交易的系统500，所述系统500为监管方参与的联盟链系统，该系统500可以包括：至少一个监管端502，多个用户端504以及区块链506，其中，

目标监管端502基于参与交易的至少两个用户端504的委托申请，向区块链506发送第一交易，以建立为所述至少两个用户端504提供交易服务的状态通道；其中，在建立状态通道后，所述至少两个用户端504在区块链上的账户状态被锁定；

所述至少两个用户端504分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端502；

所述目标监管端502对签名确认后的链外交易进行审计，并在审计无误后，对所述签名确认后的链外交易进行监管签名；

所述目标监管端502将监管签名后的链外交易在所述状态通道内进行广播，并在所述至少两个用户端504和所述目标监管端502对链外交易中的所有签名校验通过后，更新所述至少两个用户端504在所述状态通道内的账户状态；

在所述状态通道内的所有链外交易执行完毕后，所述目标监管端502向所述区块链506发送自身签名后的第二交易，并在所述第二交易通过链上共识校验且执行后，将所述状态通道内链外交易在通道内执行完成后的最新账户状态上传至所述区块链506，以关闭所述状态通道；其中，所述第二交易携带所述至少两个用户端504在所述状态通道内的最新账户状态，所述第二交易通过链上共识校验且执行后，所述至少两个用户端504在区块链506上的账户状态被解锁。

可选地，作为一个实施例，在更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态时，所述目标监管端和所述至少两个用户端将监管签名后的链外交易进行存储；

当所述状态通道内的至少一个用户端对最新账户状态存在质疑时，提出质疑的用户端将存储的存在质疑的链外交易的数据提交给所述目标监管端的上一级监管端；

所述上一级监管端将提出质疑的用户端提交的链外交易的数据与所述目标监管端存储的链外交易的数据进行比对；

如果不一致，则确定本次链外交易过程存在作恶；

否则，确定本次链外交易过程合法。

在本说明书实施例的一种具体实现方式中，所述第一交易携带有所述至少两个用户端的链上账户的地址列表；

在收到所述第一交易后，所述区块链基于智能合约中预设的通道建立逻辑，对所述地址列表中链上账户在智能合约中的账户状态进行锁定，其中，锁定后账户状态无法变更。

在本说明书实施例的再一种具体实现方式中，所述至少两个用户端中的交易发起方对发起的链外交易进行签名后发送给所述至少两个用户端中的交易接收方；

所述交易接收方对所述链外交易的交易内容以及签名进行确认，并对接收到的链外交易进行再次签名后，发送给所述目标监管端。

在本说明书实施例的再一种具体实现方式中，所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计的交易内容至少包括：

交易物品是否被记录在所述状态通道内，以及交易物品的所有权是否为交易发起方；或者，

交易发起方的账户是否有足够的资产余量，以及是否存在违规交易。

在本说明书实施例的再一种具体实现方式中，所述目标监管端基于新参与本次链外交易的用户端的委托申请，通过向区块链发送交易的方式，将新参与的用户端加入所述状态通道；其中，在加入所述状态通道后，所述新参与的用户端在区块链上的账户状态被锁定。

在本说明书实施例的再一种具体实现方式中，当所述至少两个用户端中任一用户端作为参与方同时委托申请其它监管端建立另外的状态通道时，在建立所述状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态中与本次状态通道类型相匹配的信息被锁定。

通过上述技术方案，在以第三方监管端参与的联盟链系统中引入状态通道，使得状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

实施例三

图6是本说明书的一个实施例电子设备的结构示意图。请参考图6，在硬件层面，该电子设备包括处理器，可选地还包括内部总线、网络接口、存储器。其中，存储器可能包含内存，例如高速随机存取存储器(Random-Access Memory，RAM)，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少1个磁盘存储器等。当然，该电子设备还可能包括其他业务所需要的硬件。

处理器、网络接口和存储器可以通过内部总线相互连接，该内部总线可以是ISA(Industry Standard Architecture，工业标准体系结构)总线、PCI(PeripheralComponent Interconnect，外设部件互连标准)总线或EISA(Extended Industry StandardArchitecture，扩展工业标准结构)总线等。所述总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，图6中仅用一个双向箭头表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

存储器，用于存放程序。具体地，程序可以包括程序代码，所述程序代码包括计算机操作指令。存储器可以包括内存和非易失性存储器，并向处理器提供指令和数据。

处理器从非易失性存储器中读取对应的计算机程序到内存中然后运行，在逻辑层面上形成所述系统中单个执行主体装置。处理器，执行存储器所存放的程序，并具体用于执行上述实施例中的方法步骤

上述如本说明书图2和3所示实施例揭示的装置执行的方法可以应用于处理器中，或者由处理器实现。处理器可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器可以是通用处理器，包括中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、网络处理器(Network Processor，NP)等；还可以是数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field－Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件。可以实现或者执行本说明书一个或多个实施例中公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合本说明书一个或多个实施例所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于随机存储器，闪存、只读存储器，可编程只读存储器或者电可擦写可编程存储器、寄存器等本领域成熟的存储介质中。该存储介质位于存储器，处理器读取存储器中的信息，结合其硬件完成上述方法的步骤。

该电子设备还可执行图2和3的方法，并实现相应装置在图2和图3所示实施例的功能，本说明书实施例在此不再赘述。

当然，除了软件实现方式之外，本说明书实施例的电子设备并不排除其他实现方式，比如逻辑器件抑或软硬件结合的方式等等，也就是说以下处理流程的执行主体并不限定于各个逻辑单元，也可以是硬件或逻辑器件。

通过上述技术方案，在以第三方监管端参与的联盟链系统中引入状态通道，使得状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

实施例四

本说明书实施例还提出了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储一个或多个程序，该一个或多个程序包括指令，该指令当被包括多个应用程序的便携式电子设备执行时，能够使该便携式电子设备执行图2和3所示实施例的方法，并具体用于执行上述任一方法步骤。

通过上述技术方案，在以第三方监管端参与的联盟链系统中引入状态通道，使得状态通道中发生一切交易都不需要经过链上共识，只需要通过监管方的审计即可达成交易；而且，在链外交易完成之后，可关闭状态通道，将状态更新到区块链系统，这样，保证状态通道内的交易满足联盟系统不可篡改，可追溯的特性。同时，降低交易成本和耗时，提升区块链交易处理能力和效率。

总之，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的保护范围之内。

上述一个或多个实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商品或者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、商品或者设备所固有的要素。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、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

Claims (10)

1.一种基于状态通道实现区块链交易的方法，应用于监管方参与的联盟链系统，所述联盟链系统包括至少一个监管端和多个用户端，所述方法包括：

目标监管端基于参与交易的至少两个用户端的委托申请，向区块链发送第一交易，以建立为所述至少两个用户端提供交易服务的状态通道；其中，在建立状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被锁定；

所述至少两个用户端分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端；

所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计，并在审计无误后，对所述签名确认后的链外交易进行监管签名；

所述目标监管端将监管签名后的链外交易在所述状态通道内进行广播，并在所述至少两个用户端和所述目标监管端对链外交易中的所有签名校验通过后，更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态；

在所述状态通道内的所有链外交易执行完毕后，所述目标监管端向所述区块链发送自身签名后的第二交易，并在所述第二交易通过链上共识校验且执行后，将所述状态通道内链外交易在通道内执行完成后的最新账户状态上传至所述区块链，以关闭所述状态通道；其中，所述第二交易携带所述至少两个用户端在所述状态通道内的最新账户状态，所述第二交易通过链上共识校验且执行后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被解锁。

2.如权利要求1所述的基于状态通道实现区块链交易的方法，在更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态时，所述方法还包括：

所述目标监管端和所述至少两个用户端将监管签名后的链外交易进行存储；

当所述状态通道内的至少一个用户端对最新账户状态存在质疑时，所述方法还包括：

提出质疑的用户端将存储的存在质疑的链外交易的数据提交给所述目标监管端的上一级监管端；

所述上一级监管端将提出质疑的用户端提交的链外交易的数据与所述目标监管端存储的链外交易的数据进行比对；

如果不一致，则确定本次链外交易过程存在作恶；

否则，确定本次链外交易过程合法。

3.如权利要求1所述的基于状态通道实现区块链交易的方法，所述第一交易携带有所述至少两个用户端的链上账户的地址列表；

在收到所述第一交易后，所述区块链基于智能合约中预设的通道建立逻辑，对所述地址列表中链上账户在智能合约中的账户状态进行锁定，其中，锁定后账户状态无法变更。

4.如权利要求1-3任一项所述的基于状态通道实现区块链交易的方法，所述至少两个用户端分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端，具体包括：

所述至少两个用户端中的交易发起方对发起的链外交易进行签名后发送给所述至少两个用户端中的交易接收方；

所述交易接收方对所述链外交易的交易内容以及签名进行确认，并对接收到的链外交易进行再次签名后，发送给所述目标监管端。

5.如权利要求1-3任一项所述的基于状态通道实现区块链交易的方法，

所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计的交易内容至少包括：

交易物品是否被记录在所述状态通道内，以及交易物品的所有权是否为交易发起方；或者，

交易发起方的账户是否有足够的资产余量，以及是否存在违规交易。

6.如权利要求 1-3任一项所述的基于状态通道实现区块链交易的方法，在所述状态通道内有链外交易执行时，所述方法还包括：

所述目标监管端基于新参与本次链外交易的用户端的委托申请，通过向区块链发送交易的方式，将新参与的用户端加入所述状态通道；其中，在加入所述状态通道后，所述新参与的用户端在区块链上的账户状态被锁定。

7.如权利要求1-3任一项所述的基于状态通道实现区块链交易的方法，当所述至少两个用户端中任一用户端作为参与方同时委托申请其它监管端建立另外的状态通道时，在建立所述状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态中与本次状态通道类型相匹配的信息被锁定。

8.一种基于状态通道实现区块链交易的系统，所述系统为监管方参与的联盟链系统，包括：至少一个监管端和多个用户端，

目标监管端基于参与交易的至少两个用户端的委托申请，向区块链发送第一交易，以建立为所述至少两个用户端提供交易服务的状态通道；其中，在建立状态通道后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被锁定；

所述至少两个用户端分别对发起的同一笔链外交易进行签名确认，并发送给所述目标监管端；

所述目标监管端对签名确认后的链外交易进行审计，并在审计无误后，对所述签名确认后的链外交易进行监管签名；

所述目标监管端将监管签名后的链外交易在所述状态通道内进行广播，并在所述至少两个用户端和所述目标监管端对链外交易中的所有签名校验通过后，更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态；

在所述状态通道内的所有链外交易执行完毕后，所述目标监管端向所述区块链发送自身签名后的第二交易，并在所述第二交易通过链上共识校验且执行后，将所述状态通道内链外交易在通道内执行完成后的最新账户状态上传至所述区块链，以关闭所述状态通道；其中，所述第二交易携带所述至少两个用户端在所述状态通道内的最新账户状态，所述第二交易通过链上共识校验且执行后，所述至少两个用户端在区块链上的账户状态被解锁。

9.如权利要求8所述的基于状态通道实现区块链交易的系统，在更新所述至少两个用户端在所述状态通道内的账户状态时，所述目标监管端和所述至少两个用户端将监管签名后的链外交易进行存储；

当所述状态通道内的至少一个用户端对最新账户状态存在质疑时，提出质疑的用户端将存储的存在质疑的链外交易的数据提交给所述目标监管端的上一级监管端；

所述上一级监管端将提出质疑的用户端提交的链外交易的数据与所述目标监管端存储的链外交易的数据进行比对；

如果不一致，则确定本次链外交易过程存在作恶；

否则，确定本次链外交易过程合法。

10.如权利要求8所述的基于状态通道实现区块链交易的系统，所述第一交易携带有所述至少两个用户端的链上账户的地址列表；

在收到所述第一交易后，所述区块链基于智能合约中预设的通道建立逻辑，对所述地址列表中链上账户在智能合约中的账户状态进行锁定，其中，锁定后账户状态无法变更。

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