CN113191900A - 一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法及系统，具体包括以下步骤：S1，平行链向中继链注册跨链，提交注册跨链的基础信息，并与中继链交换验证人列表，发起跨链权益转让的交易；S2，平行链确认交易并对交易进行签名，对签名进行验证，验证通过后将交易广播给与中继链连接的其他平行链；S3，目标平行链接收到广播的交易后，对签名和交易发起方的资产进出总账进行验证，并通过中继链进行交易。本发明让不同领域的场景和应用使用同构区块链，在大区块链生态中更便捷的进行权益转让和交换。采用验证人拜占庭的验证方式，安全高效的进行数据的校验和转移，提高整个网络数据流转的性能，不需要等待指定的区块确认数。

Description

一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法及系统

技术领域

本发明涉及跨链交易领域，特别是涉及一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法及系统。

背景技术

区块链是一种分布式的记账系统，一条区块链记录了一条独立的账本。两条不同的链，就是两套不同的账本，没有任何联系。但在实际场景中，用户有在不同的链上进行价值转移或数据互操作的需求。跨链技术就是实现价值跨网络转移的关键，它是在区块链分散单独的孤岛上建立连接的桥梁。

目前行业内解决跨链问题主要是通过中心化结构来完成，类似于跨国银行的角色，优点是快速稳定，但是缺点也显而易见，违背了区块链去中心化的核心价值，有资产安全的风险。另外还有公证人机制和哈希锁定机制等去中心化的方案，但也存在各种不足，公证人机制本质上是将资产的安全问题代理给公证人机制，也存在各种安全风险。而哈希锁定机制的问题是对使用场景的要求较多，无法大规模的应用。

由此可见，社会亟需一种足以解决现有技术中存在的问题的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法及系统，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，包括以下步骤：

S1，构建平行链网络，包括若干平行链，任意选择一条所述平行链作为中继链，所述平行链向所述中继链注册跨链，提交所述注册跨链的基础信息，并与所述中继链交换验证人列表，发起跨链权益转让的交易，所述交易包括但不限于协议数据；

S2，所述平行链基于所述验证人列表将所述协议数据转换成协议发送给所述中继链，确认交易并对所述交易进行签名，收集所有与中继链连接的节点对所述交易的签名并对签名进行验证，验证通过后将所述交易广播给与所述中继链连接的节点，将期望进行交易的节点所在的平行链作为目标平行链；

S3，所述目标平行链接收到广播的交易后，对S2中收集的签名进行验证，验证通过后将所述协议数据转换成目标平行链中的协议，并对交易发起方的资产进出总账进行验证，资产验证通过后进行链内区块链确认并通过所述中继链进行交易。

优选地，所述S1中的注册跨链的作用为：通过所述中继链管理平行链的进出总账。

优选地，所述验证人列表包括但不限于节点区块链特征、IP和端口信息。

优选地，所述S1中平行链与中继链交换验证人列表，所述平行链持有所述中继链的验证人列表是用于和所述中继链的节点进行通信、发送权益转让的协议数据；所述中继链持有所述平行链的验证人列表是用于向平行链节点进行数据验证。

优选地，所述S2中的签名包括：所述验证人列表中的所有共识节点对所述交易的签名。

优选地，所述S2中的验证方法包括：判断合法签名的数量是否达到平行链网络配置的比例，数量合格后进行广播。

优选地，所述平行链网络配置的比例大于等于66％。

优选地，所述S3中的签名验证为反向验证，所述目标平行链基于所述验证人列表向与所述中继链连接的所有节点进行验证，获取验证结果，所述验证结果中通过的数量大于等于总数的66％则验证通过。

优选地，进行交易时，所述S3中通过中继链进行交易时，所述中继链管理平行链的交易资产，具体方法为：

交易发起的平行链在进行交易，转移自己发行的资产时，转出总额不能小于进入总额；

交易发起的平行链向外转移非本链所属资产时，转出总额不能大于进入总额。

一种基于中继链的跨区块链链上权益转让系统，包括：跨链模块、链管理模块、中继链、平行链、验证人列表和验证模块；

其中所述中继链包括注册模块，用于为所述平行链提交注册跨链的基础信息；

所述跨链模块用于将平行链的协议转换成中继链的协议，得以实现权益的转移；

所述验证人列表包括所有验证人信息、节点区块特征、IP和端口信息，用于和与中继链连接的所有节点进行通信，发送权益交换的协议数据；

所述验证模块用于验证签名的通过率；

所述链管理模块包括中继链链管理子模块和中继链链管理的账本管理子模块，其中所述中继链链管理子模块用于注册跨链，所述中继链链管理的账本管理子模块用于管理平行链资产的进出。

本发明公开了以下技术效果：

基于中继链的链上权益转让技术，让不同领域的场景和应用使用同构区块链，在一个大的区块链生态中更便捷的进行权益转让和交换。同时采用基于验证人拜占庭的验证方式，安全高效的进行数据的校验和转移，提高整个网络数据流转的性能，不需要等待指定的区块确认数。而使用者的体验与区块链内部的普通权益转让的感受是一致的，无需过多关注跨链的具体信息。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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为一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法的流程图。

具体实施方式

现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。

应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。

除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所属领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。

在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

本发明中所述的“份”如无特别说明，均按质量份计。

实施例1

本发明的基于中继链的链上权益转让技术实际上是一种区块链跨链技术。区块链是一个确定性的，封闭式的系统，通常情况下一个区块链网络上的数据和权益，与其他区块链是不兼容的，互相不认可的。但是随着区块链的发展，就出现了对跨链技术的讨论。跨链分为很多种，而基于中继链的链上权益转让的跨链技术是基于由多条同构区块链组成的一个大的区块链生态内的链上权益转让技术。同构区块链是指基于基础协议相同的区块链底层代码构建的区块链，这种类型的区块链可以有独立的协议、业务逻辑和应用，同时具有相同权益转移协议(跨链协议)。

其中中继链的作用如下：

基于由多条同构区块链组成的区块链生态网络内包含多条独立的区块链，通过中继链(生态内的主网链，以下简称hub)来对其他同构平行链(以下简称平行链)实现数据和权益的交换，对链与链之间的进出总账进行管理核对，实现链上权益的转移和金融体系的平衡。防止出现恶意的资产增发。hub链上有一个特有的模块，采用注册机制来管理其他链的信息和资产。在这个同构区块链的生态中，有跨链权益转让需求的平行链，需要到先到hub链上注册，才能实现链与链之间的权益转让。

区块链间建立互信的方法为：

区块链链内的共识是需要各个共识(出块)节点达成的，而链与链之间的信任同样需要链内的共识节点达成一致。所以在跨链技术中，链内的共识节点组成了验证人列表。在平行链向hub链注册跨链后，平行链和hub链通过发送交易互换验证人列表(该交易是通过一系列的拜占庭算法进行验证)，即平行链和hub链的共识节点分别持有对方的验证人列表。

平行链持有hub链的验证人列表是用于和hub链节点通信，发送权益交换的协议数据用的，而hub链持有平行链验证人列表是用于向平行链节点进行数据验证。如果权益转让的方向相反，那么作用也相反。验证人列表包含节点区块链特征(地址)、IP、端口等信息。

协议的转换方法为：

各同构链建立了互信，但是链与链之间的协议不尽相同，要实现链上权益转让还需要一个统一的协议来完成。即在各同构链中都有一个跨链模块，该模块可以实现将自己链的协议转换成hub链的协议。这样所有的平行链都可以通过这样的方式和hub链交换数据，实现权益的转移。

权益转让核心流程：

1.平行链向hub链注册支持跨链权益转让，与hub交换验证人列表。

2.平行链发起权益的转移，链内达成共识在区块链上确认该权益的转移。

3.平行链将该协议数据转换成hub的协议，并对交易进行签名。

4.平行链网络收集交易的验证人签名，当收集的签名数量达到要求的比例时，将交易广播给发送给连接到的hub网络的节点。

5.hub的验证人节点接收到平行链广播的跨链交易后，对交易签名进行拜占庭验证，期望合法签名的数量达到平行链网络配置的比例。对资产进出总账进行验证。判断转入的资产数量是否合法。

6.hub验证通过，写入hub区块链(结束，中继链上的区块链地址也可以是权益接收者)。如果该权益是转移给另一条区块链的地址，则继续。

7.清空交易的签名列表，hub网络的验证人重新对该笔交易进行签名，并在hub网络收集签名数量。达到配置数量后，验证人节点将交易广播给目标中继链的节点。

8.平行链节点对hub网络广播的跨链交易进行拜占庭签名验证，将该协议数据转换成自己链的协议，进行链内区块链确认。

本发明中，设计了两个模块结构来处理，一个是cross-chain跨链模块，另一个是chain-manager链管理模块。生态内的所有同构链的底层代码中都有corss-chain的功能代码，而只有hub链中有chain-manager的功能。在区块链中上注册链、验证人交换，权益的转让等都是通过交易Transaction来完成，交易会放入区块中在链上确认。

中继链hub的链管理

注册跨链：

平行链通过hub链提供的外部接口提交注册跨链的基础信息：1、hub链在链内部发起注册跨链交易并在区块链上确认，把该链的具体信息记入区块链上。2、hub通知cross-chain发起初始化验证人交易该交易为跨链交易，目的是将hub的验证人列表数据发送到注册跨链的平行链。3、hub发起注册跨链变更交易将新注册的链信息广播给已注册的链，告知其他所有平行链，可以与新注册的链进行权益转让。

注册跨链交易确认后hub的链管理就维护了该链的信息，包括进出总账的管理。hub的各节点也持有了该平行链的验证人列表，即hub的各共识节点都可以与该链的每个验证人节点通信、交换数据。这样hub就能广播自己的交易到平行链(如初始化验证人交易)。

注册链交易业务数据(TxData)

中继链链管理的账本管理

平行链注册跨链之后，hub中链管理模块chain-manager会管理平行链资产的进出。一个权益资产可以通过链的链ID(chainId)、资产ID(assetId)来识别所属的发行链。链所属的资产的增发和销毁，只能由所属链自己来管理，但是跨链转出后该资产的增减就不受所属链的控制，这容易使别的链恶意增发或销毁非自己的资产。hub链管理各平行链的资产进出总额保证了：

1、链在进行跨链转移自己发行的资产时，转出总数额不能小于进入总额(本链资产out≥in)；

2、链向外转移非本链所属资产时，转出总额不能大于进入总额(非本链资产out≤in)。这样如果有一条区块链的所有共识节点整体作恶，增发了别的链的资产，只会对作恶链自己产生影响。hub链不会认可这种资产的跨链转出，对整个跨链生态中的用户权益不会产生任何影响。

数据的交换：

在平行链注册跨链完成之后，其他已有的平行链与hub链各个节点都会尝试和新的平行链的节点进行网络连接。当一条链需要发送跨链交易时，各节点会发送给已连接的对方节点，对方节点会在该链内广播该交易(在自己链内的各个节点间传播)。

权益转让：

同构区块链地址体系：

Transcation序列化地址：

address＝chainId(2)+type(1)+PKH(20)

固定前缀字符串地址：

addressString＝prefix+分隔符+Base58Encode(address+xor)

自动前缀字符串地址：

addressString＝Base58Encode(chainId)+分隔符+Base58Encode(address+xor)

跨链权益转让的本质就是将A地址上的资产转移到B地址，A和B是不同区块链的地址。但具有相同地址结构的不同区块链，可以通过chainId来识别一个地址所属区块链，这样可以直接将链内跨链交易写入区块链上。

假设从平行链A上发起一笔资产的转移，来介绍整个转移的过程。从hub链上也是可以发起资产转移的。

平行链A链上：

在这个过程中，首先是链内的权益转让，在A链中A1地址将资产转移给B链的地址B1。实际上是在A链内部将资产转到一个黑洞地址，因为虽然A链可以识别B1地址但是不允许发起任何交易，不过可以作为接受者。该笔转让会在A链区块中确认。然后A链的跨链模块会通过协议转换生成统一的hub链的协议的交易，发送给hub链。

中继链hub链上：

hub链处理权益转让有两种情况：

1、A链→转入hub中继链(B链)，hub链进行签名拜占庭验证，并在链内确认。如果B链是hub链，则在B1地址中生成了对应数额的资产。

确认后如果B链是hub链，则在B1地址中生成了对应数额的资产。如果B链不是hub链，那hub只做验证(包括账本的验证)不生成资产，而是继续发送该笔交易到B平行链。

2、A链→通过hub中继链→B链，如果B链不是hub链，那hub只做验证(包括账本的验证)不生成资产，而是等到hub链内部确认之后，通过连接到B链的节点继续发送该笔交易的数据到B平行链。

平行链B链上：

到达B链后，B链的共识节点同样通过签名拜占庭算法，向hub链进行反向的验证。验证通过后，B链的跨链模块会把该交易(hub链协议的交易)转换成B链的协议，再进行打包确认。

hub的chain-manager进出账的管理是记录，所注册的平行链进出总资产的管理，需要保证该平行链发行的资产转移出去的大于等于转移进入的(out≥in)。

生态内同构区块链通过与hub链通过交易数据的交换，并且使用通用协议进行协议的转换和链上数据确认，实现中继链的链上权益转让。

跨链通用协议CoinData摘要：

基本从A链转移资产k到B链的权益转让示例，from→to的结构

交易输入摘要(from)：

address:A链地址,

assetsChainId:资产k所属的链的ID,

assetsId:资产k所属的链的资产ID,

amount:转让数量

交易输出摘要(to)：

address:B链地址,

assesChainId:资产k所属的链的ID,

assetsId:资产k所属的链的资产ID,

amount:资产k数量

签名拜占庭PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)：

平行链与hub链交换数据的验证方式是通过签名拜占庭容错算法来实现的。

链内签名拜占庭：

链A在产生一个跨链交易时，需要所有共识节点(链A的验证人列表)来签名，在A链内部打包验证区块时，节点会根据拜占庭算法来验证该交易是不是达到指定比例的正确签名(该比例通常是配置来决定的，一般来说不低于66％)。通过则在A链内确认，再通过持有的hub链的验证人列表发送到hub链。

跨链签名拜占庭：

hub链的所有共识节点都会收到A链广播的跨链交易，以一个节点node为例，该节点持有完整的A链验证人列表，所以可以直接向所有A链的验证人节点验证该交易(即是否已在A链确认)，并收集各个A链节点的验证结果。根据拜占庭算法来计算(passNode/allNode≥66％)通过或拒绝的结果，该节点对该交易的跨链验证结果进行签名确认，得出节点node对该交易的验证结果。

node询问N个节点得到N个结果，得到通过的数量Y。Y/N≥0.66即通过。

hub链上在最终的区块确认时，对hub链上M个节点node的签名进行拜占庭验证，来决定是否确认该交易。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1，构建平行链网络，包括若干平行链，任意选择一条所述平行链作为中继链，所述平行链向所述中继链注册跨链，提交所述注册跨链的基础信息，并与所述中继链交换验证人列表，发起跨链权益转让的交易，所述交易包括但不限于协议数据；

S2，所述平行链基于所述验证人列表将所述协议数据转换成协议发送给所述中继链，确认交易并对所述交易进行签名，收集所有与中继链连接的节点对所述交易的签名并对签名进行验证，验证通过后将所述交易广播给与所述中继链连接的节点，将期望进行交易的节点所在的平行链作为目标平行链；

S3，所述目标平行链接收到广播的交易后，对S2中收集的签名进行验证，验证通过后将所述协议数据转换成目标平行链中的协议，并对交易发起方的资产进出总账进行验证，资产验证通过后进行链内区块链确认并通过所述中继链进行交易。

2.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述S1中的注册跨链的作用为：通过所述中继链管理平行链的进出总账。

3.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述验证人列表包括但不限于节点区块链特征、IP和端口信息。

4.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述S1中平行链与中继链交换验证人列表，所述平行链持有所述中继链的验证人列表是用于和所述中继链的节点进行通信、发送权益转让的协议数据；所述中继链持有所述平行链的验证人列表是用于向平行链节点进行数据验证。

5.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述S2中的签名包括：所述验证人列表中的所有共识节点对所述交易的签名。

6.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述S2中的验证方法包括：判断合法签名的数量是否达到平行链网络配置的比例，数量合格后进行广播。

7.根据权利要求6所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述平行链网络配置的比例大于等于66％。

8.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：所述S3中的签名验证为反向验证，所述目标平行链基于所述验证人列表向与所述中继链连接的所有节点进行验证，获取验证结果，所述验证结果中通过的数量大于等于总数的66％则验证通过。

9.根据权利要求1所述的基于中继链的跨区块链链上权益转让方法，其特征在于：进行交易时，所述S3中通过中继链进行交易时，所述中继链管理平行链的交易资产，具体方法为：

交易发起的平行链在进行交易，转移自己发行的资产时，转出总额不能小于进入总额；

交易发起的平行链向外转移非本链所属资产时，转出总额不能大于进入总额。

10.一种基于中继链的跨区块链链上权益转让系统，其特征在于：包括：跨链模块、链管理模块、中继链、平行链、验证人列表和验证模块；

其中所述中继链包括注册模块，用于为所述平行链提交注册跨链的基础信息；

所述跨链模块用于将平行链的协议转换成中继链的协议，得以实现权益的转移；

所述验证人列表包括所有验证人信息、节点区块特征、IP和端口信息，用于和与中继链连接的所有节点进行通信，发送权益交换的协议数据；

所述验证模块用于验证签名的通过率；

所述链管理模块包括中继链链管理子模块和中继链链管理的账本管理子模块，其中所述中继链链管理子模块用于注册跨链，所述中继链链管理的账本管理子模块用于管理平行链资产的进出。

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