CN115499454A - 基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法，包括如下步骤：步骤1、新链加入；步骤2、跨链数据共享；步骤3、中继链上数据更新。这种方法的平行链可以发出数据更新申请，保持链上的最新数据，不同链上的用户之间能进行数据共享，数据可信度高。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体是一种基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法。
背景技术
目前，区块链技术发展迅速，因其不可篡改性、不可否认性等特性，许多互联网公司开始开发基于区块链技术的食品溯源系统，例如腾讯的腾讯安心平台。这导致国内大多数溯源系统用户分散在不同的区块链上，造成“数据孤岛”。这带来了以下几种问题：
（1）不同链之间数据不互通，处在不同链上的用户之间无法进行数据共享。若用户或机构想获取到不同链上的信息，则需要在不同的区块链系统上都创建账户。无论是企业还是个人，都很难做到在所有的区块链系统上都创建账号并进行数据共享。
（2）如果采用重构新链的方法将不同的区块链系统整合成一个区块链系统，当不断有新的企业加入时，会造成频繁重构新链的情况，同时，由于不同链的异构性，不同链上数据结构等都不相同，这使得重构新链的成本开销大大增加。
（3）目前，各企业自己的区块链系统趋于完善，在考虑到隐私泄露的风险情况下，大多数企业不希望与其他企业通过重构新链的方式同处一个区块链系统中。
当前主流的跨链技术分为中继链技术、侧链技术以及哈希锁定技术等，由于国家大力推行产业联盟链，同时联盟链上的跨链方式与中继链技术更为契合，因此采用中继链的方式解决不同企业之间“数据孤岛”问题。
背景技术主要源于以下几个部分：
1.中继链技术：属于侧链技术中的一种，但是相较于侧链，使用更为灵活。中继是链与链之间的通道，当通道以链的形式存在，就是中继链。
2.哈希时间锁定（HTLC）：HTLC 的核心是时间锁和哈希锁。时间锁是指，交易双方约定在某个时间内提交才有效，超时则承诺方案失效（无论是提出方或接受方）。哈希锁是指，对一个哈希值 H，如果提供原像 R 使得 Hash(R) = H，则承诺有效，否则失效。如果交易因为各种原因未能成功，时间锁能够让交易参与各方拿回自己资金，避免因欺诈或交易失败造成的损失。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中多企业之间异构区块链跨链数据共享的问题，而提供一种基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法。这种方法的平行链可以发出数据更新申请，保持链上的最新数据，不同链上的用户之间能进行数据共享，数据可信度高。
实现本发明目的的技术方案是：
基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法，包括如下步骤：
步骤1、新链加入：
步骤1.1、新链加入前，由链内各节点投票选出超级节点，每个节点在投票完成后会对投票进行签名，作为验证依据；
步骤1.2、投票完成后，超级节点将投票结果发送给监管机构获取授权；
步骤1.3、超级节点将授权发送给中继链上监管机构获取准入资格，中继链监管机构向新链的监管机构验证授权后，同意加入中继链；
步骤1.4、新链获取准入资格后，向智能合约提交准入资格和新链的数据摘要，智能合约将此数据上链，新链加入整个跨链网络；
步骤2、跨链数据共享：
步骤2.1、发起链A上的节点向该链的超级节点Leader_A发出跨链数据申请；
步骤2.2、Leader_A向智能合约提交跨链数据申请，数据申请中包含节点的公钥Pka和由随机数s生成的哈希值H=hash(s)；
步骤2.3、智能合约在中继链上查询是否已有相应数据N于链上存储，若有，跳到步骤2.4；否则，跳到步骤2.8；
步骤2.4、智能合约从中继链上获取到数据及上传该数据的平行链B，并将链A上节点的公钥Pka转发给链B上的超级节点Leader_B请求该加密数据的解密密钥Pks；
步骤2.5、Leader_B收到请求后，向链B内请求对应数据的解密密钥Pks，该请求中包含公钥Pka和哈希值H；
步骤2.6、Leader_B接收到加密后的密钥后，将其提交给中继链智能合约；
步骤2.7、智能合约收到所需的密钥Pks后，将密钥Pks与被请求的加密数据数据N一同发送给链A ，完成数据共享；
步骤2.8、智能合约通过链上存储的数据摘要找到拥有此类数据的链C，并将含有公钥Pka和哈希值H的跨链数据请求发送给链C的超级节点Leader_C；
步骤2.9、Leader_C接收到请求后，向链C内请求相应数据N及对应的解密密钥Pks，并通知相应节点收到请求后锁定该节点的读写操作；
步骤2.10、链C上含有数据的节点收到请求后，锁定该节点的数据读写操作，将被请求的数据利用密钥Pks进行加密，同时利用公钥Pka加密解密数据所使用的密钥Pks，并发送给超级节点Leader_C；
步骤2.1、Leader_C将加密后的数据N及加密后的密钥Pks发送给中继链智能合约；
步骤2.12、智能合约接收到后，将数据交由中继链上监管机构进行验证，中继链上的监管机构向链C上的监管机构申请验证；
步骤2.13、数据的真实性验证完成后，智能合约将数据N和密钥Pks发送给Leader_A，并将交易数据N上传至中继链上的区块链；
步骤2.14、链A上的发起节点接收到数据后，将随机数s经由Leader_A发送给中继链智能合约，再由中继链发送给链C，链C上拥有数据的节点接收到随机数s后，验证哈希值H=hash(s)，解锁该节点的数据读写操作，跨链数据共享完成，若该节点在一定的时间t过后，还未收到随机数s解锁节点，则节点自行解锁；
步骤3、中继链上数据更新：
步骤3.1、平行链A上的节点发生数据更新，向超级节点Leader_A提交中继链上数据更新请求，并将加密后的数据一起发送给Leader_A；
步骤3.2、Leader_A将更新请求和加密数据发送给智能合约，智能合约接受到后，通知中继链上监管机构进行验证；
步骤3.3、中继链上监管机构向链A上的监管机构申请验证，验证通过后，通知智能合约可以上链；
步骤3.4、智能合约将加密数据上链，并打上已发生修改标签。
本技术方案设计的跨链数据共享方法有以下几点优势：
1.改进的中继链：当前的中继链跨链方法只是将中继链作为跨链桥梁，并带有存储功能。本技术方案将中继链进行改进，在中继链上部署新的区块链和智能合约，用于存储跨链数据共享中产生的加密数据以及数据交易。当发起链需要跨链获取数据时，调用智能合约。首先查询中继链上是否已有该数据上链，若有，则只需向目标链获取解密密钥即可，避免了每次跨链数据传输时都需要将完整数据进行加密。
平行链对于中继链来说是一个黑盒，其内部的组织结构并不会影响中继链上的数据传输，中继链以及其他平行链也不知道本平行链上的组织结构。
平行链若因某些因素导致已上传至区块链的数据发生更改，该平行链可以发出数据更新申请，中继链智能合约经认证后生成新的区块存储修改后的数据，并对此数据打上已修改标签。任何其他平行链可以在任意时刻请求验证数据是否是链上的最新数据。
2.哈希时间锁技术：跨链数据共享方法还需要考虑跨链数据在传输过程中，是否会因为数据更新导致此时已传输的数据因过期而失去真实性。因此本技术方案引入哈希时间锁技术，确保跨链数据在跨链的那一时刻是最新的。目标链只有在接收到验证随机数验证后或者一定时间后才可以进行数据操作。
3.准入机制：本技术方案的跨链数据共享方法支持新链直接插入。为保障跨链数据传输的真实性，本技术方案的方法设置准入机制。新链加入中继链时，需要与链上的监管机构一同加入，若新链上没有监管机构，则需要自行引入监管机构，否则不予加入。中继链上的监管机构可以直接联系到平行链上的监管机构，以验证新数据的真实性。
这种方法的平行链可以发出数据更新申请，保持链上的最新数据，不同链上的用户之间能进行数据共享，数据可信度高。
附图说明
图1为联盟中继链系统示意图；
图2为中继链上已有对应数据交易流程示意图；
图3为中继链上没有对应数据交易流程示意图；
图4为数据更新流程图；
图5为数据验证流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对发明作进一步的详细描述，但不是对本发明的限定。
实施例：
某化肥制造企业A与某柚子生产企业B达成合作。企业B规模较大，已有自己的区块链系统，并加入跨链数据共享网络，企业A也有自己的区块链系统，但并没有加入跨链数据共享网络。因此，企业A想要与企业B进行数据共享，则需要加入跨链数据共享网络，才能在不重构新区块链系统的条件下完成数据共享。
企业A加入数据共享网络参照图1，基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法，包括如下步骤：
步骤1、新链加入：
步骤1.1、新链加入前，由链内各节点投票选出超级节点，每个节点在投票完成后会对投票进行签名，作为验证依据；
步骤1.2、投票完成后，超级节点将投票结果发送给监管机构获取授权；
步骤1.3、超级节点将授权发送给中继链上监管机构获取准入资格，中继链监管机构向新链的监管机构验证授权后，同意加入中继链；
步骤1.4、新链获取准入资格后，向智能合约提交准入资格和新链的数据摘要，智能合约将此数据上链，新链加入整个跨链网络；
企业A与企业B之间进行跨链数据共享，如图2、图3所示，包含以下步骤：
步骤2.1、发起链A上的节点向该链的超级节点Leader_A发出跨链数据申请；
步骤2.2、Leader_A向智能合约提交跨链数据申请，数据申请中包含节点的公钥Pka和由随机数s生成的哈希值H=hash(s)；
步骤2.3、智能合约在中继链上查询是否已有相应数据N上链，若有，跳到步骤2.4；否则，跳到步骤2.8；
如图2所示，步骤2.4、智能合约从中继链上获取到数据及上传该数据的平行链B，并将链A上节点的公钥Pka转发给链B上的超级节点Leader_B请求数据的解密密钥；
步骤2.5、Leader_B收到请求后，向链B内请求对应数据的解密密钥Pks，该请求中包含公钥Pka和哈希值H；
步骤2.6、Leader_B接收到加密后的密钥后，将其提交给中继链智能合约；
步骤2.7、智能合约收到所需的密钥Pks后，将密钥Pks与被请求的加密数据数据N一同发送给链A ，完成数据共享；
步骤2.8、智能合约通过链上存储的数据摘要找到拥有此类数据的链C，并将含有公钥Pka和哈希值H的跨链数据请求发送给链C的超级节点Leader_C；
如图3所示，步骤2.9、Leader_C接收到请求后，向链C内请求相应数据N及对应的解密密钥Pks，并通知相应节点收到请求后锁定该节点的读写操作；
步骤2.10、链C上含有数据的节点收到请求后，锁定该节点的数据读写操作，将被请求的数据利用密钥Pks进行加密，同时利用公钥Pka加密解密数据所使用的密钥Pks，并发送给超级节点Leader_C；
步骤2.11、Leader_C将加密后的数据N及加密后的密钥Pks发送给中继链智能合约；
步骤2.12、智能合约接收到后，将数据交由中继链上监管机构进行验证，中继链上的监管机构向链C上的监管机构申请验证；
步骤2.13、数据的真实性验证完成后，智能合约将数据N和密钥Pks发送给Leader_A，并将交易数据N上传至中继链上的区块链；
步骤2.14、链A上的发起节点接收到数据后，将随机数s经由Leader_A发送给中继链智能合约，再由中继链发送给链C，链C上拥有数据的节点接受到随机数s后，验证哈希值H=hash(s)，解锁该节点的数据读写操作，跨链数据共享完成，若该节点在一定的时间t过后，还未收到随机数s解锁节点，则节点自行解锁；
企业A需要对中继链上数据更新，如图4、图5所示，包含以下步骤：
步骤3.1、平行链A上的节点发生数据更新，向超级节点Leader_A提交中继链上数据更新请求，并将加密后的数据一起发送给Leader_A；
步骤3.2、Leader_A将更新请求和加密数据发送给智能合约，智能合约接受到后，通知中继链上监管机构进行验证；
步骤3.3、中继链上监管机构向链A上的监管机构申请验证，验证通过后，通知智能合约可以上链；
步骤3.4、智能合约将加密数据上链，并打上已发生修改标签。
Claims (1)
1.基于联盟中继链的农产品数据跨链共享方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1、新链加入：
步骤1.1、新链加入前，由链内各节点投票选出超级节点，每个节点在投票完成后会对投票进行签名，作为验证依据；
步骤1.2、投票完成后，超级节点将投票结果发送给监管机构获取授权；
步骤1.3、超级节点将授权发送给中继链上监管机构获取准入资格，中继链监管机构向新链的监管机构验证授权后，同意加入中继链；
步骤1.4、新链获取准入资格后，向智能合约提交准入资格和新链的数据摘要，智能合约将此数据上链，新链加入整个跨链网络；
步骤2、跨链数据共享：
步骤2.1、发起链A上的节点向该链的超级节点Leader_A发出跨链数据申请；
步骤2.2、Leader_A向智能合约提交跨链数据申请，数据申请中包含节点的公钥Pka和由随机数s生成的哈希值H=hash(s)；
步骤2.3、智能合约在中继链上查询是否已有相应数据N于链上存储，若有，跳到步骤2.4；否则，跳到步骤2.8；
步骤2.4、智能合约从中继链上获取到数据及上传该数据的平行链B，并将链A上节点的公钥Pka转发给链B上的超级节点Leader_B请求该加密数据的解密密钥Pks；
步骤2.5、Leader_B收到请求后，向链B内请求对应数据的解密密钥Pks，该请求中包含公钥Pka和哈希值H；
步骤2.6、Leader_B接收到加密后的密钥后，将其提交给中继链智能合约；
步骤2.7、智能合约收到所需的密钥Pks后，将密钥Pks与被请求的加密数据数据N一同发送给链A ，完成数据共享；
步骤2.8、智能合约通过链上存储的数据摘要找到拥有此类数据的链C，并将含有公钥Pka和哈希值H的跨链数据请求发送给链C的超级节点Leader_C；
步骤2.9、Leader_C接收到请求后，向链C内请求相应数据N及对应的解密密钥Pks，并通知相应节点收到请求后锁定该节点的读写操作；
步骤2.10、链C上含有数据的节点收到请求后，锁定该节点的数据读写操作，将被请求的数据利用密钥Pks进行加密，同时利用公钥Pka加密解密数据所使用的密钥Pks，并发送给超级节点Leader_C；
步骤2.11、Leader_C将加密后的数据N及加密后的密钥Pks发送给中继链智能合约；
步骤2.12、智能合约接收到后，将数据交由中继链上监管机构进行验证，中继链上的监管机构向链C上的监管机构申请验证；
步骤2.13、数据的真实性验证完成后，智能合约将数据N和密钥Pks发送给Leader_A，并将交易数据N上传至中继链上的区块链；
步骤2.14、链A上的发起节点接收到数据后，将随机数s经由Leader_A发送给中继链智能合约，再由中继链发送给链C，链C上拥有数据的节点接受到随机数s后，验证哈希值H=hash(s)，解锁该节点的数据读写操作，跨链数据共享完成，若该节点在一定的时间t过后，还未收到随机数s解锁节点，则节点自行解锁；
步骤3、中继链上数据更新：
步骤3.1、平行链A上的节点发生数据更新，向超级节点Leader_A提交中继链上数据更新请求，并将加密后的数据一起发送给Leader_A；
步骤3.2、Leader_A将更新请求和加密数据发送给智能合约，智能合约接受到后，通知中继链上监管机构进行验证；
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步骤3.4、智能合约将加密数据上链，并打上已发生修改标签。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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