CN112737771A - 多跳跨区块链交易系统、平台和方法 - Google Patents

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Abstract

一种多跳跨区块链交易系统，该交易系统包括多个独立的区块链，所述交易系统用于在多跳交易中链接各独立区块链。所述系统包括跨区块链系统节点，该节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听各独立区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理交易。满足多跳交易模型的交易将触发跨链智能合约，自动执行跨链交易，将数字资产发送到交易用户的账户地址中。用户在多跳跨区块链交易过程中通过跨链智能合约选择公证人节点、协商密钥、部署和调用资产。独立区块链在多跳跨区块链交易过程中用于存储用户信息和交易数据。

Description

多跳跨区块链交易系统、平台和方法
技术领域
本发明属于区块链技术领域，特别涉及一种多跳跨区块链交易系统、平台和方法。
背景技术
区块链技术具有数据加密、多方共识、可溯源、不可随意篡改等特性，通过密码学算法和共识算法维护网络中的账本。区块链网络中的节点共同拥有和管理相同的块链式数据，系统的运转不受任何单一节点的控制。区块链技术因其特有的特征，已在社会各领域展开了积极的探索和应用。但是，在实际应用过程中，因为众多的区块链底层平台涌现，以及吞吐量、伸缩性、网络孤立性等因素的制约，导致区块链与区块链之间形成“链孤岛”现象。这种现象直接限制了链与链之间的资产交换、业务协同等互操作，无法统一连接形成链联网(Internetofblockchain)，因此阻碍了区块链的融合发展。
发明内容
本发明实施例之一，一种多跳跨区块链交易系统，该交易系统包括多个独立的区块链，所述系统用于在多跳交易中各独立区块链的链接。所述交易系统包括跨区块链系统节点，该节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听各独立区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理交易。满足多跳交易模型的交易将触发跨链智能合约，自动执行跨链交易，将数字资产发送到用户的账户地址中。
附图说明
通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：
图1本发明实施例之一的多跳跨链执行流程图。
图2本发明实施例之一的多跳跨链交易方法示意图。
具体实施方式
为了实现链联网，跨链技术作为连接同构/异构区块链的桥梁，为区块链之间的互联互通提供可靠的基础设施。目前，实现跨链需要解决以下问题：
1)跨链信息的真实性和可靠性。一个区块链上的交易信息需要作为外部信息传递给其他区块链，如何保证外部信息正确传递到每个区块链是整个跨链系统中的重要任务。
2)跨链交易的一致性。资产的跨链转移是跨链技术最重要的应用场景之一。如何保证每个区块链能够安全地将数字资产转移或接收到其他区块链，是当前亟待解决的问题之一。
3)跨链交易的原子性。原子性意味着如果一个事务在某个时间点停止，整个事务可以被取消，而不会出现部分成功或失败。跨区块链的各方是相互独立的，其共识机制、数据结构、交易处理逻辑等各不相同，因此成为跨区块链保证原子性的一个难点。
为了解决上述现有技术的问题，本发明提供了一种多跳跨区块链交易方法，旨在通过便捷化的跨链方式实现链与链之间的数字资产交易，保证跨链资产交易操作的可靠性和安全性。
根据一个或者多个实施例，一种多跳跨区块链资产交易系统，包括：用户在跨区块链交易过程中通过跨链智能合约选择公证节点、协商密钥、部署和调用资产；独立区块链在跨链交易过程中用于存储用户信息和交易数据。
跨链系统在交易模型中起着中间人的作用，链接各独立区块链；跨链系统节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理交易等。
该跨链系统的交易过程是，由用户发起交易操作。用户在同一条区块链上进行的资产交易(Blockchain Transaction，BT)，
Figure BDA0002860107510000021
表示在t时刻区块链BCj上的用户Uα向用户Uα+1发起一笔资金为a的区块链交易。用户在不同区块链上进行的跨区块链资产交易(Cross-Blockchain Transaction，CBT)，
Figure BDA0002860107510000022
表示在t时刻由用户Ui发起从链BCβ到链BCβ+1的一笔资产为a的跨区块链交易。
用户需与跨链系统之间进行密钥协商和资产锁定等操作，包括：
用户发起由区块链BC1到区块链BC2的交易时，跨链系统随机选举公证人N；并将公证人N的密钥SKN分发给涉及本次交易的区块链BC1和区块链BC2；其他用户交易同理；
区块链BC1和区块链BC2中锁定资产合约基于用户的资产、密钥以及的公证人N的密钥SKN分别进行多重签名资产锁定；其他用户交易同理；
公证人N与用户之间基于Diffie-Hellman密钥协商算法分别协商密钥SKNU，基于协商的密钥将资产锁定在多重签名合约中；其他交易资产同理；
跨链系统执行基于多跳跨链的交易合约设定；
公证人N负责监督并协调区块链交易，交易实现闭环时执行交易合约；
交易时间结束后，合约解锁资产并完成交易互换。
用户所执行的跨链资产交易可表示为跨区块链交易矩阵(Cross-BlockchainTransaction Matrix)，
Figure BDA0002860107510000031
为跨区块链交易矩阵，其中用户Ui的资产交易定义为Mcbt i＝{ai1,ai2,…,aim…,aij}，aim表示用户Ui在区块链BCm上的交易情况。
跨区块链交易需形成跨区块链交易环路(Cross-Blockchain TransactionLoop)，可以定义为
Figure BDA0002860107510000032
表示i个用户和j条区块链在跨区块链交易过程中可以形成的一次完整的跨链交易；
跨区块链交易环路的实现需要满足用户发起的资产交易数额相等；
在矩阵中能够找到子矩阵
Figure BDA0002860107510000033
满足
Figure BDA0002860107510000034
且
Figure BDA0002860107510000035
独立区块链中存储各用户信息以及数字资产；存储用户发起的交易信息以及每次交易的执行过程。
根据一个或者多个实施例，区块链用户可以通过一种多跳的交易方法与其他区块链上的数字资产进行交易。多跳跨链交易采取以下方式处理：
1)用户U1发起一笔资产交易，将在区块链BC1的数字资产A1转至区块链BC2的跨链交易合约地址，生成跨链转账交易信息，并由公证人节点将跨链交易信息打包至跨链系统；
2)用户U2发起一笔资产交易，将在区块链BC2的数字资产A2转至区块链BCj的跨链交易合约地址，生成跨链转账交易信息，并由公证人节点将跨链交易信息打包至跨链系统；
3)用户Ui发起一笔资产交易，将在区块链BCj的数字资产Aj转至区块链BC1的跨链交易合约地址，生成跨链转账交易信息，并由公证人节点将跨链交易信息打包至跨链系统；
4)当跨链系统监听到的各区块链上用户发起的交易信息形成交易闭环时，即
Figure BDA0002860107510000041
且A1＝A2＝A3时，触发跨链交易智能合约，各用户获得自己相应的数字交易资产。如图1所示。
本发明为满足跨链交易的执行，要考虑的是n个交易方的需求如何匹配的问题，跨链交易系统需要从该跨链交易矩阵中找出满足上述两个条件的交易环路。交易环路搜索采用以下处理方式：
1)对跨链交易集合构造一个图，图G是一个有序二元组(V，E)，其中V为顶集，E为边集，将区块链定义为顶，用户在区块链间的交易表示为边。
2)在图G上使用深度优先算法进行交易环路的搜索。首先将有向图G转化为一颗DFS树，如果碰到回边，那么肯定存在环，搜索的路径用栈来维护，方便输出该环路。
本发明方法使得不在同一区块链网络的用户节点通过跨链信息交互实现资源交换，跨链交易通过跨链交易合约、公证人和多重签名实现。所述步骤具体包括：
步骤S1.用户发起由区块链BC1到区块链BC2的交易时，跨链系统随机选举公证人N；并将公证人N的密钥SKN分发给涉及本次交易的区块链BC1和区块链BC2；其他用户交易同理；
步骤S2.区块链BC1和区块链BC2中锁定资产合约基于用户的资产、密钥以及的公证人N的密钥SKN分别进行多重签名资产锁定；其他用户交易同理；
步骤S3.公证人N与用户之间基于Diffie-Hellman密钥协商算法分别协商密钥SKNU，基于协商的密钥将资产锁定在多重签名合约中；
步骤S4.跨链系统执行基于多跳跨链的交易合约设定；
步骤S5.公证人N负责监督并协调区块链交易闭环时交易合约执行；
步骤S6.合约解锁资产并完成交易互换。
为了更好的解释本发明实施例，如图2所示的示意图中详细说明了跨链资产交易时，用户A、B、C与独立区块链BC1、BC2、BC3在多跳交易模型的交互。此处，假设每笔交易资产a1＝a2＝a3。
用户A发起交易请求到跨链系统，交易请求为“将资产a1由区块链BC1转移到区块链BC2的某交易地址中”。用户B发起交易请求到跨链系统，交易请求为“将资产a2由区块链BC2转移到区块链BC3的某交易地址中”。用户C发起交易请求到跨链系统，交易请求为“将资产a3由区块链BC3转移到区块链BC1的某交易地址中”。
当跨链系统中，由BC1→BC2→BC3→BC1形成跨链交易环路，此时可将用户的跨链交易转置为区块链上的用户交易，即变为在区块链BC1上用户A→C、区块链BC2上用户B→A、区块链BC3上用户C→B上的链内交易。跨链系统将根据跨链智能合约，将跨链系统中锁定的资产进行用户间的转移，完成交易，向用户发送资产转移完成的通知。
本发明提供的多跳跨链交易方法，与现有的区块链跨链资产交易方式相比，本发明的有益效果是，
通过跳跨区块链交易方法，定义了用户、独立区块链、跨链系统和跨链系统节点等不同角色，安全高效地实现跨链资产交易流程的完整性。本发明所提出的多跳跨链交易方法可实现资产跨链流通的安全和透明，不需要信任第三方即可执行资产交易。在该跨链交易系统中各角色之间协调合作，用户通过简单操作即可安全便捷高效地完成跨链资产交易。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
集成的单元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机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机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机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明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。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种多跳跨区块链交易系统，其特征在于，该交易系统包括多个独立的区块链，所述交易系统用于在多跳交易中链接各独立区块链，
所述系统包括跨区块链系统节点，该节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听各独立区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理交易，
满足多跳交易模型的交易将触发跨链智能合约，自动执行跨链交易，将数字资产发送到交易用户的账户地址中。
2.根据权利要求1所述的多跳跨区块链交易系统，其特征在于，用户在多跳跨区块链交易过程中通过跨链智能合约选择公证人节点、协商密钥、部署和调用资产。
3.根据权利要求1所述的多跳跨区块链交易系统，其特征在于，独立区块链在多跳跨区块链交易过程中用于存储用户信息和交易数据。
4.根据权利要求1所述的多跳跨区块链交易系统，其特征在于，所述多跳跨区块链交易是指，
用户U1发起一笔资产交易，将在区块链BC1的数字资产A1转至区块链BC2的跨链交易合约地址，生成跨链转账交易信息，并由公证人节点将跨链交易信息打包至跨链系统；
用户U2发起一笔资产交易，将在区块链BC2的数字资产A2转至区块链BCj的跨链交易合约地址，生成跨链转账交易信息，并由公证人节点将跨链交易信息打包至跨链系统；以此类推，
用户Ui发起一笔资产交易，将在区块链BCj的数字资产Aj转至区块链BC1的跨链交易合约地址，生成跨链转账交易信息，并由公证人节点将跨链交易信息打包至所述交易系统；
当所述交易系统监听到的各区块链上用户发起的交易信息形成交易闭环时，即
Figure FDA0002860107500000011
且A1＝A2＝Aj时，用户发起的资产交易数额相等，触发跨链交易智能合约，各用户获得自己交易的数字资产。
5.根据权利要求4所述的多跳跨区块链交易系统，其特征在于，各用户Ui与所述交易系统之间进行密钥协商和资产锁定，具体包括，
用户U1发起由区块链BC1到区块链BC2的交易时，所述交易系统随机选举公证人N，并将公证人N的密钥SKN分发给本次交易所涉及的区块链BC1和区块链BC2；
基于用户U1的资产、密钥以及公证人N的密钥SKN，区块链BC1和区块链BC2的锁定资产合约分别进行多重签名来锁定资产；
公证人N与用户U1之间基于Diffie-Hellman密钥协商算法分别协商密钥SKNU，基于协商的密钥将资产锁定在多重签名合约中；
所述交易系统执行基于多跳跨链的交易合约设定；
公证人N负责监督并协调区块链交易，交易实现闭环时执行交易合约；
交易时间结束后，合约解锁资产并完成交易互换；
以此类推至其他用户的交易。
6.根据权利要求4所述的多跳跨区块链交易系统，其特征在于，用户U所执行的跨链资产交易表示为跨区块链交易矩阵Mcbt＝{Mcbt 1,Mcbt 2,…,Mcbt n}T，其中用户Ui的资产交易定义为Mcbt i＝{ai1,ai2,…,aim…,aij}，aim表示用户Ui在区块链BCm上的交易情况。
7.一种多跳跨区块链交易平台，其特征在于，所述平台包括服务器，服务器具有存储器；以及
耦合到所述存储器的处理器，该处理器被配置为执行存储在所述存储器中的指令，所述处理器的操作用以在多跳交易中的各独立区块链的链接，独立区块链在多跳跨区块链交易过程中用于存储用户信息和交易数据，
所述平台包括跨区块链系统节点，该节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听各独立区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理交易，
满足多跳交易模型的交易将触发跨链智能合约，自动执行跨链交易，将数字资产发送到用户的账户地址中；
用户在多跳跨区块链交易过程中通过跨链智能合约选择公证人节点、协商密钥、部署和调用资产。
8.一种多跳跨区块链交易方法，其特征在于，包括
用户在跨区块链交易过程中通过跨链智能合约选择公证人节点、协商密钥、部署和调用资产；
区块链在跨链交易过程中用于存储用户信息和交易数据；
如权利要求1所述的跨链交易系统在交易模型中起着中间人的作用，链接各独立区块链；
跨链交易系统节点负责与用户进行信息沟通和密钥协商，监听区块链内的事件信息，同步区块链状态，处理交易。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，实现如权利要求8所述的方法。
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