CN116192846A - 一种适用于多模式的跨链网关架构方法、电子设备及介质 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于多模式的跨链网关架构方法，包括：带有跨链插件的跨链网关，与跨链网关链接的中继链与应用链；跨链网关，用于接收和发布操作请求至目标中继链或/和应用链；中继链，用于执行交易验证和完成交易验证后的请求操作；应用链，用于执行完成验证后的请求操作；由中继链和所述应用链生成的操作请求均发送至跨链插件，跨链插件配置有与操作请求目标链所需的协议数据，通过跨链插件将操作请求进行数据封装，再由所在跨链网关将封装好的操作请求发布至跨链网络。本发明还提供了一种电子设备和存储介质。本发明方法可以兼容多种模式下的信息传送和操作执行工作，同时也能有效解决跨链网关的功能冗余问题。

Description

一种适用于多模式的跨链网关架构方法、电子设备及介质

技术领域

本发明属于区块链跨链技术领域，尤其涉及一种适用于多模式的跨链网关架构方法、电子设备及介质。

背景技术

伴随着web3.0的发展，区块链技术也进入到下一阶段。在跨链系统中，跨链网关是一个不可忽视的角色，在信任度较高的无中继链网络中，网关可以用于直连模式，使用目的应用链ID直接转发到对应的网关。在单中继链网络中，跨链网关是具体应用链网络和中继链网络的连接器(AS模式)，负责打通应用链和中继链之间的数据通道。每个跨链网关对于跨链网络而言，即是消息发布者，又是消息订阅者。当跨链网关向跨链网络注册应用链时，实际是作为订阅者向跨链网络订阅发向应用链的跨链消息。跨链网关在把应用链事件转换为通用协议包后，作为消息发布者，把协议包发布到跨链网络。进一步地，为了提高跨链系统的扩展性，达到平行扩展中继链的效果，跨链网关还需要能够联通中继链和中继链(SR模式)，对跨中继链的消息进行转发。

在传统的方案中，由云象开发的跨链互操作平台YunCross不使用中继链来加强安全认证，通过跨链路由和跨链网关直接将源应用链和目的应用链连接。其中跨链网关作为区块链网络与跨链路由交互的桥梁，负责应用链管理、协议包转换收发、对监听事件进行管理，然后由跨链路由转发给下一个跨链网关，属于直连模式。

此外，PolkaDot是一种异构多链技术，主要由中继链、平行链和转接桥组成，其中转接桥可以把现存的、不能直联的区块链接入中继链，属于中继模式的网关

专利文献CN110780945A公开了一种异构区块链可插拔的跨链桥接方法、设备和存储介质，该可插拔的跨链桥接方法需要满足以下的特征：(1)应用链智能合约能够维护记录跨链交易处理的状态；(2)监听自身应用链跨链智能合约上抛出的事件，并转发给中间人进行处理。(3)接受中继链发来的跨链交易，并解析该跨链交易的具体操作。(4)Plugin能向跨链智能合约查询跨链交易处理的状态，以保证中间人能从宕机中正常恢复上次处理的现场。但是应用链想要和中继链联通，必须提前向中继链进行注册，在注册过程中网关和应用链一一绑定。如果中继链和中继链联通时仍然使用该模式，则中继链A需要视为应用链通过网关A向中继链B进行注册，中继链A和网关A一一绑定，同时需要中继链B通过网关B向中继链A注册，中继链B和网关B一一绑定。如此，必须使用两个网关才能实现中继链和中继链之间的联通，导致该模式下网关大部分功能冗余，使用不便。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种适用于多模式的跨链网关架构方法，该方法可以兼容多种模式下的信息传送和操作执行工作，同时也能有效解决跨链网关的功能冗余问题。

一种适用于多模式的跨链网关架构方法，包括：带有跨链插件的跨链网关，与所述跨链网关链接的中继链和应用链；

所述跨链网关，用于接收和发布操作请求至目标中继链或/和应用链；

所述中继链，用于执行交易验证和完成交易验证后的请求操作；

所述应用链，用于执行完成交易验证后的请求操作；

由所述中继链和所述应用链生成的操作请求均发送至跨链插件，所述跨链插件配置有与操作请求目标链所需的协议数据，通过所述跨链插件将所述操作请求进行数据封装，再由所在跨链网关将封装好的操作请求发布至跨链网络。

本发明通过插件负责和具体类型应用链的交互，完成通用跨链协议打通不同的异构区块链，从而再不改变其他链结构的前提下，灵活地连接多个区块链网络。

具体的，所述跨链插件在插入跨链网关中前，需要对目标区块链网络配置交互sdk，包括区块链的ID和地址。

具体的，所述协议数据包括目标区块链类型，用于跨链的合约名称和事件名称。

具体的，所述跨链网关通过监听应用链链码事件和接收中继链发送的grpc信息，获取相应的操作请求。

具体的，所述中继链的交易验证具体过程：当中继链收到上链请求后，调用中继链peer节点模拟执行返回背书结果，当返回背书结果满足背书策略中，则发送给中继链orderer节点进行共识出块，所述背书策略的具体内容为当所有背书结果中拒绝背书的节点少于背书结果总数的三分之一，则背书成功，采用分链上交易验证背书来实现，背书节点分布于不同的机构组织机房内，通过背书策略的限制，避免了个别几家组织作恶导致的交易造假。

具体的，所述交易验证的内容包含交易ID和交易信息Hash值，从而保障跨链交易所在区块在分链的存在性以及跨链交易在区块的真实有效性。

具体的，所述数据封装包括将跨链插件接收的操作请求封装成CCTP结构，以及将发布至中继链的操作请求封装成Tx交易类型，通过信息封装的方式，从而屏蔽不同应用链之间的差异。

具体的，所述CCTP结构包括跨链事件信息，跨链事件证明信息以及辅助信息，所述辅助信息包括但不限于跨链时间和跨链版本。

本发明还提供了一种电子设备，包括：

处理器；

用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以实现上述适用于多模式的跨链网关架构方法。

本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储程序，所述程序被处理器执行时，实现上述适用于多模式的跨链网关架构方法。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

跨链网关通过灵活加载插件，即可实现应用链和网关(直连模式)、应用链和中继链(AS模式)、中继链和中继链(SR模式)的连接，从而提高跨链网关的通用性。

附图说明

图1为本实施例提供的跨链网关架构方法的框架图；

图2为本实施例提供的跨链插件的类图设计示意图；

图3为本实施例提供的跨链网关从应用链接收操作请求的处理流程图；

图4为本实施例提供的跨链网关订阅应用链消息的流程图；

图5为本实施例提供的跨链网关从中继链接收操作请求的处理流程图；

图6为本实施例提供的跨链网关在交易过程中的验证流程图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。

在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

应当理解，尽管在本申请可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。

本发明的核心技术是通过插件、通用跨链协议和交易验证方法的设计，设计了一种适用多模式的跨链网关架构方法，主要由插件模块、转发模块和交易验证模块组成，图1展示了本发明网关的架构方法。网关通过灵活加载插件的方法，一个网关即可实现应用链和网关(直连模式)、应用链和中继链(AS模式)、中继链和中继链(SR模式)的连接。

如图1所示，一种跨链网关架构方法，包括：带有跨链插件的跨链网关，与跨链网关链接的中继链与应用链。

跨链网关，用于接收和发布操作请求至目标中继链或/和应用链。

中继链，用于执行交易验证和完成交易验证后的请求操作。

应用链，用于执行完成验证后的请求操作。

由中继链和应用链生成的操作请求均发送至跨链插件，跨链插件配置有与操作请求目标链所需的协议数据，通过跨链插件将接收的操作请求进行数据封装，再由所在跨链网关将封装好的操作请求发布至跨链网络中。

更进一步地，该跨链插件代表跨链网关和具体的应用链交互，具有目标链上通道的读写权限，不用的区块链有不用的数据定义和交互方式，为了支持异构区块链，把和区块链交互的功能做出插件，不同底层类型的区块链使用不同插件即可。为了适用多种模式，把和中继链交互的功能也做成插件。网关通过按需加载插件，即可在多种模式下灵活地连接多个区块链网络，包括直连模式(连接应用链和网关)、AS模式(连接应用链AppChain和中继链SideChain)、SR模式(连接中继链SideChain和中继链RootChain)。

具有如下功能：

a、读取本跨链网关节点证书，使用该身份证书和具体应用链交互；

b、链上的跨链事件和CCTP协议包之间的相互转换；

c、订阅跨链合约发布的跨链事件；创建交易调用跨链合约，执行跨链操作。

如图2所示，为跨链插件的类图设计，图中展示了开发的接口(interface)所实现的方法：Run方法，CrossExec方法，SetupConfig方法，SetupHandlers方法，Convert2YCTP方法以及ParseYCTP方法。

而跨链插件的具体配置过程如下：

步骤1-1、根据跨链插件所在区块链类型，对跨链插件进行配置，包括所在区块链类型，用于跨链的合约名称和事件名称，若跨链网关同时连接多条链，则需要再网关启动前依次加载所有链的配置文件。

步骤1-2、根据区块链网络启动时的参数，对sdk进行配置，包括区块链的ID和地址，构建用于和区块链网络交互的sdk。

步骤1-3、加载目标相关区块链网络的证书，对跨链网关进行身份认证，启动跨链插件。

如图3和图4所示，通过监听应用链链码事件的方式接收由应用链生成的操作申请，再将相应的操作申请封装成统一的CCTP结构，从而屏蔽不同应用链间的差异，进而再封装成Tx交易类型，发送给中继链进行上链操作，其中监听应用链链码事件的方式具体如下：启动网关后进行配置文件的解析工作，完成解析后连接应用链网络，对其订阅事件进行监听，并根据事件类型进行处理，该事件类型由发起的应用链决定，当应用链为fabric,则事件为fabric事件，当应用链为bcos，则事件为bcos事件。

如图5所示，通过中继链发送grpc消息的方式接收由中继链生成的操作申请，再讲相应的操作申请封装成统一的CCTP结构，从而屏蔽不同应用链间的差异，进而再封装成Tx交易类型，发送给中继链进行上链操作。

当中继链接收到上链请求后，调用中继链peer节点模拟执行返回背书结果，收集到足够的背书后，发送给中继链orderer节点机械共识出块。

然后，中继链将处理的结果通过grpc接口发送给相关的网关。

网关创建用以接收CCTP结构中的deliverServer，收到grpc消息后从中解析出txid与交易Hash，进行交易验证，最后解析出下一步调用的跨链服务方法，调用具体的应用链进行上链。

更进一步地，上述实施例中提出的CCTP结构是针对跨链网关与跨链网络之间传输协议中的信息集合，由于不同的区块链底层拥有不同的数据定义，打通不同异构区块链和跨链网络，因此需要设计一种通用的跨链协议。本发明所设计的跨链协议为Cross ChainTransport Protocol，简称CCTP。CCTP是跨链网关、跨链网络之间传输的协议，实现链与跨链网络之间的数据传递，并携带跨链相关的数据。每个跨链网关对于跨链网络而言，即是消息发布者，又是消息订阅者。当跨链网关向跨链网络注册应用链时，实际是作为订阅者向跨链网络订阅发向该应用链的CCTP协议跨链合约包消息。跨链网关在把应用链事件转换为CCTP协议包后，作为消息发布者，把协议包发布到跨链网络，CCTP结构主要包含3类信息：跨链事件信息，即跨链操作具体的事项；跨链事件证明信息，不同的区块链拥有不同的共识，异构的区块链无法对其他链的跨链事件进行可信验证，因此CCTP中包含证明跨链事件可信的证据，跨链事件的可信性由跨链网络完成；辅助信息，比如跨链时间，跨链版本。具体内容如表1所示。

表1

参数	说明
		No	跨链网关编号
Sign	跨链网关的签名
		YCTP	跨链网关将跨链事件封装为CCTP类型
Id	hash(CCTP+Timestamp)
		Timestamp	时间戳
.......	.......

根据应用场景，Tx交易的作用包括但不限于锁定资产、解锁资产、回滚。Tx交易由源链发出，以跨链事件的形式被相联的网关监听到并转为通用格式，由中继链验证和转发，最终由目标链的网关调用目标链的合约执行操作，结果通过事件返回。

实施例中提出的Tx交易类型所包含的数据列表，包括但不限于目标链相关链节点的ID，跨链事件和名称，用于交易验证的交易凭证，用于去重或追溯的交易ID和当前协议版本，其具体内容如表2所示。

表2

参数	说明
		From	发送方分链网关id:分链id:网关id:应用链id:合约id:合约方法id
To	接送方分链网关id:分链id:网关id:应用链id:合约id:合约方法id
		Payload	跨链事件
type	fabric/bcos
		proof	交易凭证，用于交易验证
txid	交易的txid，用于去重或追溯
		Version	当前协议版本
......	.......

如图6所示，上述实施例提出的交易验证：发送请求给中继链，查询合约数据，验证交易ID(txID)与交易信息Hash值。交易验证作为重要的交易真实性和信息准确性的手段，即当中继链收到上链请求后，调用中继链peer节点模拟执行返回背书结果，当返回背书结果满足背书策略中，则发送给中继链orderer节点进行共识出块，所述背书策略的具体内容为当所有背书结果中拒绝背书的节点少于背书结果总数的三分之一，则背书成功。

采用分链上交易验证背书来实现，背书节点分布于不同的机构组织机房内，通过背书策略的限制，避免了个别几家组织作恶导致的交易造假。

具体的过程如下：

步骤2-1、应用链节点或业务应用系统(链下)作为验证者，对于交易真实性发起验证；

步骤2-2、验证者设置或修改背书策略，例如需要大多数节点背书；

步骤2-3、系统自动发现跨不同组织与机房的中继链节点作为背书节点；

步骤2-4、验证者通过网关向背书节点发送交易验证查询请求，背书节点模拟执行后返回结果；

步骤2-5、验证者获取背书结果后进行一致性结果比较，满足相应的背书策略对比一致则认为此交易真实可信；交易验证内容包括：交易ID(txID)与交易信息Hash值，保障跨链交易所在区块在分链的存在性以及跨链交易在区块的真实有效性。

本实施例提供的一种电子设备，包括一个或多个处理器，用于实现上述实施例中的跨链网关架构方法。以软件实现为例，作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在任意具备数据处理能力的设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的从硬件层面而言，除处理器、内存、网络接口、以及非易失性存储器之外，实施例中装置所在的任意具备数据处理能力的设备通常根据该任意具备数据处理能力的设备的实际功能，还可以包括其他硬件，对此不再赘述。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时，实现上述实施例中的跨链网关架构方法：所述计算机可读存储介质可以是前述任一实施例所述的任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元，例如硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是任意具备数据处理能力的设备，例如所述设备上配备的插接式硬盘、智能存储卡(Smart Media Card,SMC)、SD卡、闪存卡(Flash 8Card)等。进一步的，所述计算机可读存储介质还可以既包括任意具备数据处理能力的设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述任意具备数据处理能力的设备所需的其他程序和数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

Claims (10)

1.一种适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，包括：带有跨链插件的跨链网关，与所述跨链网关链接的中继链与应用链；

所述跨链网关，用于接收和发布操作请求至目标中继链或/和应用链；

所述中继链，用于执行交易验证和完成交易验证后的请求操作；

所述应用链，用于执行完成验证后的请求操作；

由所述中继链和所述应用链生成的操作请求均发送至跨链插件，所述跨链插件配置有与操作请求目标链所需的协议数据，通过所述跨链插件将所述操作请求进行数据封装，再由所在跨链网关将封装好的操作请求发布至跨链网络。

2.根据权利要求1所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述跨链插件在插入跨链网关中前，需要对目标区块链网络配置交互sdk，包括区块链的ID和地址。

3.根据权利要求1所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述协议数据包括目标区块链类型，用于跨链的合约名称和事件名称。

4.根据权利要求1所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述跨链网关通过监听应用链链码事件和接收中继链发送的grpc信息，获取相应的操作请求。

5.根据权利要求1所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述中继链的交易验证具体过程：当中继链收到上链请求后，调用中继链peer节点模拟执行返回背书结果，当返回背书结果满足背书策略中，则发送给中继链orderer节点进行共识出块，所述背书策略的具体内容为当所有背书结果中拒绝背书的节点少于背书结果总数的三分之一，则背书成功。

6.根据权利要求1或5所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述交易验证的内容包含交易ID和交易信息Hash值。

7.根据权利要求1所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述数据封装包括将跨链插件接收的操作请求封装成CCTP结构，以及将发布至中继链的操作请求封装成Tx交易类型。

8.根据权利要求7所述的适用于多模式的跨链网关架构方法，其特征在于，所述CCTP结构包括跨链事件信息，跨链事件证明信息以及辅助信息，所述辅助信息包括但不限于跨链时间和跨链版本。

9.一种电子设备，其特征在于，包括：

处理器；

用于存储所述处理器的可执行指令的存储器；

其中，所述处理器被配置为执行所述可执行指令，以实现如权利要求1～8任一所述的适用于多模式的跨链网关架构方法。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1～8任一项所述的适用于多模式的跨链网关架构方法。

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