CN113760909A - 一种基于utxo跨链事务及验证的方法和系统 - Google Patents

一种基于utxo跨链事务及验证的方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了UTXO跨链事务领域的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，包括事务数据结构，事务数据结构包括vins，vouts，tx data，tx signature和block data，vins是前置事务描述，用于证明当前事务依赖的事务确实存在且有效，这部分的签名是单独由各个参与方自行签名的。vouts和tx data则是事务的结果部分，这部分需要多方签名，且签名有顺序依赖，tx signature是这些有顺序的签名，解决了波卡链需要将平行链的block数据都提交到主链上，因此数据会存储在两个链上，并且波卡还需要slot用来连接平行链，会有资源限制，以太坊Optimistic rollup在L2链上采用了合并共识，多个L2链之间无法通信，并且L1和L2都保存了一份事务数据的问题。

Description

一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统
技术领域
本发明涉及UTXO跨链事务领域，具体是一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统。
背景技术
UTXO是未花费的交易输出，它是区块链事务生成及验证的一个核心概念。事务构成了一组链式结构，所有事务都可以追溯到前向一个或多个事务的输出。
波卡(Polkadot)尝试在孤立的、无法相互通信的区块链之间建立一套多链的架构，以期让所有接入此架构的区块链能更好的完成互相之间的信息交互，此外，其定义了一套平行链(Parachain)和中继链(Relaychain)，来分别解决扩展性和伸缩性问题；以太坊Optimistic rollup使用经典rollup技术来确保当前状态数据的可用性。区块生产者(称为聚合商)通过以太坊主网上的calldata(调用以太坊函数的输入参数)传递所有区块的交易和状态根。calldata数据将默克尔化来并存储一个32字节的状态根；
但是波卡链需要将平行链的block数据都提交到主链上，因此数据会存储在两个链上，并且波卡还需要slot用来连接平行链，会有资源限制，以太坊Optimistic rollup在L2链上采用了合并共识，多个L2链之间无法通信，并且L1和L2都保存了一份事务数据。
因此，本发明提供了一种真正的多链方案，每个链都有独立共识，用户的数据存储在不同的链上。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于UTXO跨链事务系统，包括事务数据结构，所述事务数据结构包括vins，vouts，tx data，tx signature和block data，vins是前置事务描述，用于证明当前事务依赖的事务确实存在且有效，这部分的签名是单独由各个参与方自行签名的。vouts和txdata则是事务的结果部分，这部分需要多方签名，且签名有顺序依赖，tx signature是这些有顺序的签名，如下表所示。
Figure BDA0003229744830000021
Figure BDA0003229744830000031
一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，验证方法包括：分布式跨链寻址方法、分布式跨链事务方法、分布式跨链造假验证方法、分布式验证方法、分布式历史事务验证方法、根据对象标识验证事务方法。
作为本发明再进一步的方案：所述分布式跨链寻址方法如下：
S1，用户发送UTXO到链1，链1的路由模块m1解析UTXO地址，找到Origin Chain Id字
段得到链标识A；
S2，路由模块m1从自己的缓存表中查找链标识A；
F.得到链地址B，返回给用户；
G.找不到链标识A；
1.向P2P网络发送寻址消息；
2.P2P网络中某个链刚好有，则给m1返回链地址B；
3.保存链地址B到缓存表；
4.返回链地址B给用户；
S3，任意一个链(假设为链n)收到链标识A的寻址消息，由对应的路由模块mn检查自己的缓存表；
H.如果有链标识A，则给m1返回链地址B；
I.如果没有，则向P2P网络中除了m1模块，发送寻址消息；
S4，链标识A对应的链(假设为链2)收到链标识A的寻址消息，直接返回自己的链地址B；
S5，任意一个链(假设为链n)收到链标识A的链地址B响应消息；
J.检查自己的缓存表中是否有链标识A；
1.如果有，则检查缓存表中对应的值是否是链地址B；
a)如果是，则结束；
b)如果不是，则更新缓存表，并将链地址B响应消息发送到P2P网络；
如果没有，则更新缓存表，并将链地址B响应消息发送到P2P网络。
作为本发明再进一步的方案：所述分布式跨链事务方法如下：
S1，用户构造UTXO事务数据结构，发送到链1上，链1的跨链模块m1解析后发现前置UTXO地址包含了非链1的UTXO事务；
S2，遍历所有非链1的UTXO事务；
D.根据前置UTXO Ua的地址，解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
E.执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
F.向链地址Xa发起请求，将前置UTXO Ua销毁，并在链1上生成一个相同的UTXO，将该过程记录到上级链中；
S3，使用所有新生成的UTXO执行事务，得到链1上的对应的新UTXO。
作为本发明再进一步的方案：所述分布式跨链造假验证方法如下：
S1，每个链接入时，都由上级链提供一个独立节点，称为中继节点，用于将当前链的运行情况提交到上级链；
S2，中继节点首先将达成共识的区块B1保存到IPFS上；
S3，中继节点验证当前区块B1的前置区块哈希是否是上一个提交的区块；
E.如果是，中继节点其次将保存到IPFS的区块B1的哈希提交到上级链中；
F.如果不是，则将该链暂停接入上级链，并将该链在链路由表中的状态设置为不可用；
S4，顶层链不需要中继节点；
S5，所有跨链事务，请求远程链执行时，都需要先到中继链检查该远程链状态是不是不可用；
G.如果是不可用，则停止事务；
如果是可用，则正常执行事务。
作为本发明再进一步的方案：所述分布式验证方法如下：
S1，用户提供了一个UTXO事务地址A，发送到链1上，申请验证该UTXO是否合法；
S2，链1解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
S3，执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
S4，向链地址Xa发起请求得到验证结果返回。
作为本发明再进一步的方案：所述分布式历史事务验证方法如下：
S1，用户提供了一个UTXO事务地址A，发送到链1上，申请验证该UTXO是否在指定时间T合法；
S2，链1解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
S3，执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
S4，向链地址Xa发起请求，根据事务地址A在本地未花费表中查找对应的UTXO Ua；
C.找到则返回UTXO Ua；
D.未找到则在本地已花费表中查找对应的UTXO Ua；
1.找到则返回UTXO Ua；
2.未找到则返回不合法；
S5，通过UTXO Ua中的blocknumber字段找到对应的block；
S6，通过block中的timestamp字段验证时间T是否合法；
S7，返回验证结果。
作为本发明再进一步的方案：所述根据对象标识验证事务方法如下：
S1，用户提供了一个ObjectId Z，发送到链1上，申请验证是否合法；
S2，链1在自己的Object缓存表中查找ObjectId Z；
E.找到UTXO则验证UTXO是否合法；
F.未找到则返回不合法；
S3，链1在收到UTXO事务时；
G.执行UTXO事务；
根据UTXO事务中的ObjectId Z保存到Object缓存表中。
有益效果
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用utxo扩展模型为基础，结合染色模型用于域划分，提供了ObjectId作为实体索引，定义了一种更完善的UTXO及其地址的数据结构，提供了新的链之间的扩容方案，提供了新的分布式事务能力，提供了新的分布式验证能力，提供了新的历史验证能力，支持任意两个独立的链之间进行分布式跨链事务，支持任意链都已可以验证任意事务，支持验证历史事务，支持独立对象标识索引查找同一对象的当前事务。
附图说明
图1为本发明中分布式跨链寻址方法的流程示意图；
图2为本发明中分布式跨链寻址方法的流程示意图；
图3为本发明中分布式跨链事务方法的流程示意图；
图4为本发明中分布式跨链造假验证方法的流程示意图；
图5为本发明中分布式验证方法的流程示意图；
图6为本发明中分布式历史事务验证方法的流程示意图；
图7为本发明中根据对象标识验证事务方法的流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
请参阅图1～7，本发明实施例中，一种基于UTXO跨链事务系统，包括事务数据结构，所述事务数据结构包括vins，vouts，tx data，tx signature和block data，vins是前置事务描述，用于证明当前事务依赖的事务确实存在且有效，这部分的签名是单独由各个参与方自行签名的。vouts和tx data则是事务的结果部分，这部分需要多方签名，且签名有顺序依赖，tx signature是这些有顺序的签名，如下表所示。
Figure BDA0003229744830000071
Figure BDA0003229744830000081
一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，验证方法包括：分布式跨链寻址方法、分布式跨链事务方法、分布式跨链造假验证方法、分布式验证方法、分布式历史事务验证方法、根据对象标识验证事务方法。
如图1-图2所示，本实施例中，分布式跨链寻址方法，多链技术基础能力是分布式跨链寻址，由于链和链存储不是共享的，必须要存在一个通信和寻址机制，让链相互能了解对方的位置，每个链都有一个路由模块提供链寻址能力，本文路由模块之间采用P2P网络连接为例，路由模块保存了其它链的路由模块服务地址，但并不保存全部链路由模块地址。当路由模块发现找不到指定链的地址时，将通过P2P网络查询，具体方法如下：
S1，用户发送UTXO到链1，链1的路由模块m1解析UTXO地址，找到Origin Chain Id字
段得到链标识A；
S2，路由模块m1从自己的缓存表中查找链标识A；
K.得到链地址B，返回给用户；
L.找不到链标识A；
1.向P2P网络发送寻址消息；
2.P2P网络中某个链刚好有，则给m1返回链地址B；
3.保存链地址B到缓存表；
4.返回链地址B给用户；
S3，任意一个链(假设为链n)收到链标识A的寻址消息，由对应的路由模块mn检查自
己的缓存表；
M.如果有链标识A，则给m1返回链地址B；
N.如果没有，则向P2P网络中除了m1模块，发送寻址消息；
S4，链标识A对应的链(假设为链2)收到链标识A的寻址消息，直接返回自己的链地
址B；
S5，任意一个链(假设为链n)收到链标识A的链地址B响应消息；
O.检查自己的缓存表中是否有链标识A；
1.如果有，则检查缓存表中对应的值是否是链地址B；
a)如果是，则结束；
b)如果不是，则更新缓存表，并将链地址B响应消息发送到P2P网络；
如果没有，则更新缓存表，并将链地址B响应消息发送到P2P网络。
如图3所示，本实施例中，分布式跨链事务方法，本发明采用utxo扩展模型为基础，所以分布式跨链事务可以将不同链的utxo组织起来形成进行事务处理，具体方法如下：
S1，用户构造UTXO事务数据结构，发送到链1上，链1的跨链模块m1解析后发现前置UTXO地址包含了非链1的UTXO事务；
S2，遍历所有非链1的UTXO事务；
G.根据前置UTXO Ua的地址，解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
H.执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
I.向链地址Xa发起请求，将前置UTXO Ua销毁，并在链1上生成一个相同的UTXO，将该过程记录到上级链中；
S3，使用所有新生成的UTXO执行事务，得到链1上的对应的新UTXO。
如图4所示，本实施例中，分布式跨链造假验证方法，分布式跨链事务执行时，由于远程链的可靠性由对方保证，因此不能避免远程链造假的情况，所以需要有一个可追溯的机制证明远程链是否造假，具体方法如下：
S1，每个链接入时，都由上级链提供一个独立节点，称为中继节点，用于将当前链的运行情况提交到上级链；
S2，中继节点首先将达成共识的区块B1保存到IPFS上；
S3，中继节点验证当前区块B1的前置区块哈希是否是上一个提交的区块；
H.如果是，中继节点其次将保存到IPFS的区块B1的哈希提交到上级链中；
I.如果不是，则将该链暂停接入上级链，并将该链在链路由表中的状态设置为不可用；
S4，顶层链不需要中继节点；
S5，所有跨链事务，请求远程链执行时，都需要先到中继链检查该远程链状态是不是
不可用；
J.如果是不可用，则停止事务；
如果是可用，则正常执行事务。
如图5所示，本实施例中，分布式验证方法如下：
S1，用户提供了一个UTXO事务地址A，发送到链1上，申请验证该UTXO是否合法；
S2，链1解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
S3，执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
S4，向链地址Xa发起请求得到验证结果返回。
如图6所示，本实施例中，分布式历史事务验证方法如下：
S1，用户提供了一个UTXO事务地址A，发送到链1上，申请验证该UTXO是否在指定时间T合法；
S2，链1解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
S3，执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
S4，向链地址Xa发起请求，根据事务地址A在本地未花费表中查找对应的UTXO Ua；
E.找到则返回UTXO Ua；
F.未找到则在本地已花费表中查找对应的UTXO Ua；
1.找到则返回UTXO Ua；
2.未找到则返回不合法；
S5，通过UTXO Ua中的blocknumber字段找到对应的block；
S6，通过block中的timestamp字段验证时间T是否合法；
S7，返回验证结果。
如图7所示，本实施例中，根据对象标识验证事务方法如下：
S1，用户提供了一个ObjectId Z，发送到链1上，申请验证是否合法；
S2，链1在自己的Object缓存表中查找ObjectId Z；
H.找到UTXO则验证UTXO是否合法；
I.未找到则返回不合法；
S3，链1在收到UTXO事务时；
J.执行UTXO事务；
根据UTXO事务中的ObjectId Z保存到Object缓存表中。

Claims (8)

1.一种基于UTXO跨链事务系统，包括事务数据结构，其特征在于：所述事务数据结构包括vins，vouts，tx data，tx signature和block data，vins是前置事务描述，用于证明当前事务依赖的事务确实存在且有效，这部分的签名是单独由各个参与方自行签名的。vouts和tx data则是事务的结果部分，这部分需要多方签名，且签名有顺序依赖，tx signature是这些有顺序的签名，如下表所示。
Figure FDA0003229744820000011
Figure FDA0003229744820000021
2.根据权利要求1所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：验证方法包括：分布式跨链寻址方法、分布式跨链事务方法、分布式跨链造假验证方法、分布式验证方法、分布式历史事务验证方法、根据对象标识验证事务方法。
3.根据权利要求2所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：所述分布式跨链寻址方法如下：
S1，用户发送UTXO到链1，链1的路由模块m1解析UTXO地址，找到Origin Chain Id字段得到链标识A；
S2，路由模块m1从自己的缓存表中查找链标识A；
A.得到链地址B，返回给用户；
B.找不到链标识A；
1.向P2P网络发送寻址消息；
2.P2P网络中某个链刚好有，则给m1返回链地址B；
3.保存链地址B到缓存表；
4.返回链地址B给用户；
S3，任意一个链(假设为链n)收到链标识A的寻址消息，由对应的路由模块mn检查自己的缓存表；
C.如果有链标识A，则给m1返回链地址B；
D.如果没有，则向P2P网络中除了m1模块，发送寻址消息；
S4，链标识A对应的链(假设为链2)收到链标识A的寻址消息，直接返回自己的链地址B；
S5，任意一个链(假设为链n)收到链标识A的链地址B响应消息；
E.检查自己的缓存表中是否有链标识A；
1.如果有，则检查缓存表中对应的值是否是链地址B；
a)如果是，则结束；
b)如果不是，则更新缓存表，并将链地址B响应消息发送到P2P网络；
2.如果没有，则更新缓存表，并将链地址B响应消息发送到P2P网络。
4.根据权利要求2所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：所述分布式跨链事务方法如下：
S1，用户构造UTXO事务数据结构，发送到链1上，链1的跨链模块m1解析后发现前置UTXO地址包含了非链1的UTXO事务；
S2，遍历所有非链1的UTXO事务；
A.根据前置UTXO Ua的地址，解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
B.执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
C.向链地址Xa发起请求，将前置UTXO Ua销毁，并在链1上生成一个相同的UTXO，将该过程记录到上级链中；
S3，使用所有新生成的UTXO执行事务，得到链1上的对应的新UTXO。
5.根据权利要求2所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：所述分布式跨链造假验证方法如下：
S1，每个链接入时，都由上级链提供一个独立节点，称为中继节点，用于将当前链的运行情况提交到上级链；
S2，中继节点首先将达成共识的区块B1保存到IPFS上；
S3，中继节点验证当前区块B1的前置区块哈希是否是上一个提交的区块；
A.如果是，中继节点其次将保存到IPFS的区块B1的哈希提交到上级链中；
B.如果不是，则将该链暂停接入上级链，并将该链在链路由表中的状态设置为不可用；
S4，顶层链不需要中继节点；
S5，所有跨链事务，请求远程链执行时，都需要先到中继链检查该远程链状态是不是不可用；
C.如果是不可用，则停止事务；
D.如果是可用，则正常执行事务。
6.根据权利要求1所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：所述分布式验证方法如下：
S1，用户提供了一个UTXO事务地址A，发送到链1上，申请验证该UTXO是否合法；
S2，链1解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
S3，执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
S4，向链地址Xa发起请求得到验证结果返回。
7.根据权利要求1所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：所述分布式历史事务验证方法如下：
S1，用户提供了一个UTXO事务地址A，发送到链1上，申请验证该UTXO是否在指定时间T合法；
S2，链1解析出Origin Chain Id字段，得到ChainId；
S3，执行分布式跨链寻址DCAddr(ChainId)，获取到链地址Xa；
S4，向链地址Xa发起请求，根据事务地址A在本地未花费表中查找对应的UTXO Ua；
A.找到则返回UTXO Ua；
B.未找到则在本地已花费表中查找对应的UTXO Ua；
1.找到则返回UTXO Ua；
2.未找到则返回不合法；
S5，通过UTXO Ua中的blocknumber字段找到对应的block；
S6，通过block中的timestamp字段验证时间T是否合法；
S7，返回验证结果。
8.根据权利要求1所述的一种基于UTXO跨链事务及验证的方法和系统，其特征在于：所述根据对象标识验证事务方法如下：
S1，用户提供了一个ObjectId Z，发送到链1上，申请验证是否合法；
S2，链1在自己的Object缓存表中查找ObjectId Z；
A.找到UTXO则验证UTXO是否合法；
B.未找到则返回不合法；
S3，链1在收到UTXO事务时；
C.执行UTXO事务；
D.根据UTXO事务中的ObjectId Z保存到Object缓存表中。
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CN115914240A (zh) * 2023-01-06 2023-04-04 江苏荣泽信息科技股份有限公司 一种基于dns解析的跨链事务模版管理系统

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CN115914240A (zh) * 2023-01-06 2023-04-04 江苏荣泽信息科技股份有限公司 一种基于dns解析的跨链事务模版管理系统

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