CN115049393A - 半中心化公证人跨链方法、系统与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种半中心化公证人跨链方法、系统与装置，属于区块链与跨链交互技术领域，跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。本发明提升了交易起始方和交易结束方之间的跨链进程安全防护的严谨性与执行效率；通过引入加密数字货币的中心化定义和Fabric的链码调度支持实现了加密数字货币与Fabric之间可高度定制的安全高效地半中心化跨链平台系统。

Description

半中心化公证人跨链方法、系统与装置
技术领域
本发明涉及区块链与跨链交互技术领域，具体涉及一种基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法、系统与装置。
背景技术
区块链(Blockchain)是一种特殊的数据结构，通过引入密码学相关算法将数据加密为一个个区块，同时引入散列函数将前一个区块的地址信息经过哈希运算后放入后一个区块中，实现区块与区块之间的物理上的相连，以此保证其不可伪造性。
但当前区块链项目较多，各个区块数据结构共识机制各不相同，无法像现实世界的货币一样进行直接的价值交换与兑现。跨链(Cross-chain)解决了不同区块链之间的价值转移和资产互动问题。它不仅实现了多个独立区块链的相互通信，而且保证了数据的一致性。
公证人机制、哈希锁定协议、侧链中继系统和分布式私钥控制技术是实现跨链的四种主要手段。其中哈希锁定(Hash-locking)通过智能合约可以实现去中心化，但过于依赖用户双端。侧链/中继(Side-chain/Relay-chain)实现复杂成本过高，且中继链本质属于特殊的中心化系统。分布式私钥控制(Distributed private key control)强调重理论、低代码(Low-code)，安全性较差。而公证人机制结构清晰且重视安全性，通过加密数字货币的去中心化以及Fabric的链码多样性，可以在保持部分中心化的同时确保其跨链过程的安全性以及在单条区块链效率不受到影响的情况下保证跨链交易双端的平均跨链交易性能。
当前公证人机制实现原理就是设置一个可信的中间公证系统，该公正系统具备向跨链起始方与跨链结束方进行直接交易的权力，由公证人负责跨链行为及内容的验证从而决定该次跨链是否合法。其优点是通过中心化来保证安全性，但公证人权力过大且处理效率偏低，一旦公证人作恶，做造成损失将极为巨大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种在保证正常区块交易性能不变的情况下，以较低的计算开销实现加密数字货币与Fabric之间的半中心化跨链进程的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法、系统与装置，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。
为了实现上述目的，本发明采取了如下技术方案：
一方面，本发明提供一种基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法，包括如下步骤：
跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
优选的，公证系统的中间节点身份分类方法，包括：按照实验环境，将中间节点分为加密数字货币段中间节点、Fabric端中间节点和双端中间节点；按照行为状态，将中间节点分为中间执行节点和中间验证节点。
优选的，公证系统的跨链起始方交易发起过程，包括：跨链起始方结合需求向公证系统申请一笔跨链交易，附加跨链结束方注册信息、交易相关信息及指定中间验证检点最少核验个数并打包成数据集，使用公证系统中分配的私钥进行签名后发送。
优选的，所述的公证系统的核验过程，包括：公证系统M收到核验请求后，首先根据中间验证节点MA得到指定MA的核验成功个数N，根据N对公证系统中的中间节点进行动态身份的分配，从而决定对于跨链任务的核算。
优选的，公证系统中的中间执行节点的指令执行过程，包括：利用所有公证系统节点与中间验证节点动态差值来决定中间执行节点数量；利用交易相关数据集确定中间执行节点存活时间；利用跨链起始与结束方身份来决定中间验证节点初始化信息。
优选的，交易结束方获取验证结果后的选择权限，包括：利用之前获取到的中间验证节点的验证结果，交易结束方可以根据自身信誉度以及验证结果认可度选择是否接受该次跨链行为，或者拒绝该次行为而申请回滚至交易开始前状态。
第二方面，本发明提供一种基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链系统，包括：
核算模块，用于在跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
验证模块，用于利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
第三方面，本发明提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如上所述的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法。
第四方面，本发明提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法。
第五方面，本发明提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法的指令。
本发明有益效果：提升了交易起始方和交易结束方之间的跨链进程安全防护的严谨性与执行效率；通过引入加密数字货币的中心化定义和Fabric的链码调度支持实现了加密数字货币与Fabric之间可高度定制的安全高效地半中心化跨链平台系统。
本发明附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明显的给出，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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为本发明实施例1所述的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链系统原理框图。
图2为本发明实施例2所述的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法流程图。
具体实施方式
下面详细叙述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语 (包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。
还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
为便于理解本发明，下面结合附图以具体实施例对本发明作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本发明实施例的限定。
本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本发明所必须的。
实施例1
如图1所示，本实施例1提供一种基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链系统，其特征在于，包括：
核算模块，用于在跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
验证模块，用于利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
本实施例1中，利用上述的系统实现了基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法，包括如下步骤：
跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
公证系统的中间节点身份分类方法，包括：按照实验环境，将中间节点分为加密数字货币段中间节点、Fabric端中间节点和双端中间节点；按照行为状态，将中间节点分为中间执行节点和中间验证节点。
公证系统的跨链起始方交易发起过程，包括：跨链起始方结合需求向公证系统申请一笔跨链交易，附加跨链结束方注册信息、交易相关信息及指定中间验证检点最少核验个数并打包成数据集，使用公证系统中分配的私钥进行签名后发送。
所述的公证系统的核验过程，包括：公证系统M收到核验请求后，首先根据中间验证节点MA得到指定MA的核验成功个数N，根据N对公证系统中的中间节点进行动态身份的分配，从而决定对于跨链任务的核算。
公证系统中的中间执行节点的指令执行过程，包括：利用所有公证系统节点与中间验证节点动态差值来决定中间执行节点数量；利用交易相关数据集确定中间执行节点存活时间；利用跨链起始与结束方身份来决定中间验证节点初始化信息。
交易结束方获取验证结果后的选择权限，包括：利用之前获取到的中间验证节点的验证结果，交易结束方可以根据自身信誉度以及验证结果认可度选择是否接受该次跨链行为，或者拒绝该次行为而申请回滚至交易开始前状态。
实施例2
如图2所示，本发明实施例提供一种基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链系统的模型，在不损失过多安全性的同时，有效地保障了加密数字货币与Fabric两者跨链交易的效率。
包括如下的具体步骤：
步骤A、跨链起始方发起一次跨链行为，向公证系统申请进行中间节点验证及执行。
跨链起始方S作为跨链交易的发起者向公证系统M申请一次跨链行为，M 首先验证S身份是否合法，包括检查CA根证书以及线上认证等。V为M中的中间验证节点MA，在验证S身份无误后，S打包跨链结束方E的注册信息、交易涉及数字金额以及指定MA的核验成功个数N形成跨链交易相关数据集D。S同时根据MA产生的固定私钥对D进行签名(Signature)形成加密后数据SD，完成一次完整跨链交易的发起过程。
步骤B、公证系统不同节点选举分配过程，根据需求及当前时间戳判断不同节点选举身份。
初始公正系统M会预分配六个中间验证节点MA和两个执行节点MC，首先所有节点处于未激活状态(Unactivated State)，此时公证系统M完全随机唤醒每个节点。当每个节点被唤醒时，默认为MA，若想转换为MC，则需要向M 发出申请，M结合申请时间以及该节点最近身份状况加权计算得分，并根据得分大小顺序广播给中间节点，每个中间节点收到消息后，返回选举的选举意见(Election Opinion)，即同意或不同意。当某一参与选举的节点收集到足够多的同意，可以向M发出确认请求，M确认无误后，向全网广播其身份转变。初始当MC个数达到两个时，选举暂停。
当M收到加密后跨链交易相关数据SD后，使用跨链起始方对应的公钥进行验证，然后取出其中指定核验成功个数N，判断2*N-1是否大于6，如果是，则继续激活选举过程，否则继续下一步骤。
步骤C、通过中间验证节点核验结果，与指定核验成功个数比对，根据比对结果判断是否执行交易内容。
中间验证节点检查跨链起始方S的身份信息，返回交易预执行验证结果，公证系统M等待指定时间片T后将所有预执行结果收集后形成结果集，然后将结果集广播至中间执行节点MC处。MC根据结果集大小与指定核验成功数N进行对比，当结果大于N时，所有MC达成共识，共同执行该次交易，否则拒绝执行，将错误日志发送至M处。
步骤D、跨链交易结束方获取验证结果后，根据固权限选择执行后续操作。
公证系统M验证结果集无误后，执行交易相应操作，如转账、记录、征信和存储等，得到执行结果集，并将该次跨链交易行为产生的跨链交易执行结果集发送至跨链结束方E所在的服务器。E接受到结果集后，根据自身信誉度以及对该执行结果集的认可度选择是否回滚交易或者接受该次交易。其中信誉度由跨链交易成功率Crate、最近跨链交易时间Ctime和中间节点演化率 Mrate组成(因为所有S与E都可以参选中间节点)，如果想要执行回滚操作，需要按信誉度达到一定阈值，否则无论E是否认可该次执行结果集的最终结果，都无权回滚。
本发明实施例所述的基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法、系统与装置以较小的跨链时延，实现了加密数字货币与Fabric两个结构不同的区块链之间的跨链行为，同时通过对公证系统的设计，将其拆分为中间验证节点与中间执行节点，保留了该跨链系统半中心化的特性。在一定程度上对异构跨链系统的建设有积极的贡献，为制定合理的跨链交互保障措施提供理论依据和实践方法。
实施例3
本发明实施例3提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法，该方法包括：
跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
实施例4
本发明实施例4提供一种计算机程序(产品)，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现基于加密数字货币与 Fabric的半中心化公证人跨链方法，该方法包括：
跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
实施例5
本发明实施例5提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现基于加密数字货币与Fabric的半中心化公证人跨链方法的指令，该方法包括：
跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种半中心化公证人跨链方法，其特征在于，包括如下步骤：
跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
2.根据权利要求1所述的半中心化公证人跨链方法，其特征在于，公证系统的中间节点身份分类方法，包括：按照实验环境，将中间节点分为加密数字货币段中间节点、Fabric端中间节点和双端中间节点；按照行为状态，将中间节点分为中间执行节点和中间验证节点。
3.根据权利要求2所述的半中心化公证人跨链方法，其特征在于，公证系统的跨链起始方交易发起过程，包括：跨链起始方结合需求向公证系统申请一笔跨链交易，附加跨链结束方注册信息、交易相关信息及指定中间验证检点最少核验个数并打包成数据集，使用公证系统中分配的私钥进行签名后发送。
4.根据权利要求3所述的半中心化公证人跨链方法，其特征在于，所述的公证系统的核验过程，包括：公证系统M收到核验请求后，首先根据中间验证节点MA得到指定MA的核验成功个数N，根据N对公证系统中的中间节点进行动态身份的分配，从而决定对于跨链任务的核算。
5.根据权利要求4所述的半中心化公证人跨链方法，其特征在于，公证系统中的中间执行节点的指令执行过程，包括：利用所有公证系统节点与中间验证节点动态差值来决定中间执行节点数量；利用交易相关数据集确定中间执行节点存活时间；利用跨链起始与结束方身份来决定中间验证节点初始化信息。
6.根据权利要求5所述的半中心化公证人跨链方法，其特征在于，交易结束方获取验证结果后的选择权限，包括：利用之前获取到的中间验证节点的验证结果，交易结束方可以根据自身信誉度以及验证结果认可度选择是否接受该次跨链行为，或者拒绝该次行为而申请回滚至交易开始前状态。
7.一种半中心化公证人跨链系统，其特征在于，包括：
核算模块，用于在跨链起始方开始一次跨链任务后，会先经由公证系统检查核算，来获取多个指定中间验证节点的核验结果，形成结果集；
验证模块，用于利用获得的结果集，中间执行节点决定后续数据的操作，公证系统中的其他节点负责对操作结果进行验证，跨链结束方根据告知的验证结果决定是否接受还是申请回滚。
8.一种非暂态计算机可读存储介质，其特征在于，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如权利要求1-6任一项所述的半中心化公证人跨链方法。
9.一种计算机程序产品，其特征在于，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如权利要求1-6任一项所述的半中心化公证人跨链方法。
10.一种电子设备，其特征在于，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如权利要求1-6任一项所述的半中心化公证人跨链方法的指令。
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