CN112116472B - 区块链跨链交易模型、方法 - Google Patents

Abstract

一种跨链交易模型，所述模型包括，区块链发起交易模块，用于待交易用户和公证人协商后续交易密钥以执行交易；设定转账资产合约模块，用于所述待交易用户和公证人根据交易内容及协商密钥填写转账资产合约；执行转账资产合约模块，用于所述待交易用户和公证人执行转账资产合约进行交易。本发明的模型既解决了公证人机制过于中心化问题，又解决了哈希锁定存在待交易一方掌控交易的局面，充分考虑了区块链业务的特性，能够在各种业务场景下发挥最大的数据查询效果。

Description

区块链跨链交易模型、方法

技术领域

本发明属于区块链技术领域，特别涉及一种基于公证人-哈希锁定的资产跨链交易模型。

背景技术

区块链(blockchain)是一种去中心化(decentralized)、无需信任(trustless)的分布式数据账本，它通过密码学方法让网络中的所有节点共同拥有、管理和监督数据,系统的运转不接受任何单一节点的控制,从而具有不可伪造、不可篡改、可追溯等特点。区块链可以被应用在金融、健康医疗、供应链、资产管理等诸多领域，但是受吞吐量、网络孤立性、监管、伸缩性等因素的制约，目前的区块链项目并不能很好的服务于商业应用。

在区块链所面临的诸多问题中，网络孤立性阻碍了不同区块链之间的协同操作，极大程度的限制了区块链的发挥空间。跨链技术就是实现价值互联网的关键，简单来说，跨链就是实现一个链到另一个链的通信协议，这两个链的关系可以是母链和子链，也可以互为侧链，不同的链间关系称呼不同。

以太坊的创始人Buterin曾经总结了3类跨链技术——公证人机制(notaryschemes)、侧链/中继(sidechains/relays)、哈希锁定(Hash-locking)。其中，

哈希锁定是通过在两条链上运行特定的智能合约，实现跨链交易与信息交互。用户A生成随机数s，并计算出该随机数的哈希值h＝hash(s)发送给用户B；A和B通过智能合约先后锁定各自的资产；如果B在X时间内收到正确的s，智能合约自动执行将B的资产将转移给A，否则退回给B；如果A在2X时间内收到随机数s，A的资产将自动转移给B，否则退回给A。哈希锁定的应用范围比较小，目前可能的应用方向很可能是只在基于比特币的闪电网络之中，因为哈希锁定严格依赖于智能合约的执行，同时还会有比较上的时间差，所以哈希锁定的不智能、使用复杂性导致其使用范围会只在比较小众的范围里实现。哈希锁定的安全性比较好，现在的难度已经不是可以简单破解，需要付出巨大的算力才有可能，所以哈希锁定的安全性比较高。

公证人机制是通过选举一个或多个组织作为公证人，对链A的事件进行自动或请求式监听，并在指定事件发生后，在链B执行相应动作，实现对事件的响应。公证人机制是双向的跨链，能支持跨链资产交换及转移，跨链合约和资产抵押的自由交易，链与链互操作简单，不需要工作证明和复杂证明。缺点是这种模式和区块链的去中心化的理念存在一些冲突，所以很多人不认为它是区块链，而更多是一种中心化的产物。

发明内容

本发明提供了一种基于公证人-哈希锁定的跨链交易模型，该模型即解决了公证人机制过于中心化问题，又解决了哈希锁定存在待交易一方掌控交易局面问题。

本发明实施例之一，一种跨链交易模型，所述模型包括，

区块链发起交易模块，用于待交易用户和公证人协商后续交易密钥以执行交易。在所述区块链发起交易模块发起区块链跨链交易时，待交易用户使用Diffle-Hellman算法和公私钥签名机制来协商只有交易双方知道的交易密钥，公证人根据哈希运算，提供只有公证人才知道的密钥哈希过后的哈希值。

设定转账资产合约模块，用于所述待交易用户和公证人根据交易内容及协商密钥填写转账资产合约。所述设定转账资产合约模块在设定转账资产合约时，待交易双方用户各自填写转账资产合约锁定各自资产，设置解锁条件。所述合约的填写信息包括转账信息、解锁条件一中设置的Diffle-Hellman算法协商的公钥及其对应的参数、解锁条件二中填写的公证人提供的哈希密钥值。

执行转账资产合约模块，用于所述待交易用户和公证人执行转账资产合约进行交易。所述执行转账资产合约模块在进行区块链资产跨链交易时，当双方用户发布转账资产合约，待交易用户查看对方的交易合约。如果确认无误后，则填写解锁条件一需提供的私钥，合约验证后，解锁条件一；当双方用户都解锁条件一后，公证人则填入解锁条件二中哈希值对应的私钥解锁条件二。如果在倒计时时间结束之前，未解锁条件二，则判断交易失败，资产则退回到原先地址中。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

基于公证人-哈希锁定的跨链交易模型，使用Diffie-Hellman算法协商出的密钥作为哈希锁定解锁条件之一，基于公证人设置密钥作为哈希锁定解锁另一条件。交易双方和公证人之间三方牵制、共同监督来保证交易的安全。

本发明的模型既解决了公证人机制过于中心化问题，又解决了哈希锁定存在待交易一方掌控交易的局面。本发明的模型充分考虑了区块链业务的特性，能够在各种业务场景下发挥最大的数据查询效果。

附图说明

通过参考附图阅读下文的详细描述，本发明示例性实施方式的上述以及其他目的、特征和优点将变得易于理解。在附图中，以示例性而非限制性的方式示出了本发明的若干实施方式，其中：

图1是根据本发明实施例之一的区块链跨链交易模型框架图。

图2是根据本发明实施例之一的区块链跨链交易流程图。

具体实施方式

根据一个或者多个实施例，一种基于公证人-哈希锁定的跨链交易模型，包括区块链发起交易模块、设定转账资产合约模块和执行转账资产合约模块。

区块链发起交易模块用于待交易用户和公证人协商后续交易的密钥，便于执行交易；设定转账资产合约模块用于待交易用户和公证人根据交易内容及协商密钥填写转账资产合约；执行转账资产合约模块用于待交易用户和公证人执行转账资产合约进行交易。

根据一个或者多个实施例，区块链发起交易模块是针对区块链跨链交易时待交易用户及公证人来说，待交易用户需使用Diffle-Hellman算法+公私钥签名机制来协商只有交易双方知道的交易密钥；公证人需根据哈希运算，提供只有公证人才知道的密钥哈希过后的哈希值。

所述涉及Diffle-Hellman算法+公私钥签名机制具体步骤如下所示：(假设存在待交易用户A、B产生秘密密钥。)

1.首先通信双方在交换协议前每一方都有一个用于签名的非对称密钥对，这个用来做签名认证，密钥对的公钥需要在会话开始前共享，即会话前用户A的签名非对称密钥对(P_A,S_A)，其中公钥P_A全局公开，用户B的签名非对称密钥对(P_B,S_B)，其中公钥P_B全局公开。

2.双方约定大素数q和它的一个本原根α,其中α＜q，这些步骤在会话开始前共享能够降低会话完成的复杂性。

3.会话过程(注意：如果其中某一个步骤未完成，则整个协议交换过程停止)

(1)用户A随机产生一个数(私钥)x,x＜q,并计算公钥Y_A＝α^xmod q,发送给用户B；

(2)用户B随机产生一个数(私钥)y,y＜q,并计算公钥Y_B＝α^bmod q；

(3)用户B计算α^y,α^x的hash,然后使用非对称私钥S_B对该hash进行签名，然后使用会话密钥K对该签名进行加密，用户B将加密后的签名E_K(S_B(α_y,α^x))及公钥α^y发送给用户A；

(4)此时，用户A手握用户B发过来的公钥Y_B，结合自己的私钥x计算会话密钥；

(5)用户A使用会话密钥K解密签名消息，再用用户B的签名公钥P_B验证用户B的签名；

(6)用户A计算(α^x,α^y)的hash,然后使用非对称私钥S_A对该hash进行签名，然后使用会话密钥K对该签名进行加密，用户A将加密后的签名E_K(S_A(α_x,α^y))发送给用户B；

(7)用户A计算(α^x,α^y)的hash,然后使用非对称私钥S_A对该hash进行签名，然后使用会话密钥K对该签名进行加密，用户A将加密后的签名E_K(S_A(α_x,α^y))发送给用户B；

(8)用户B利用会话密钥和用户A的公钥P_A解密并验证用户A的签名；

(9)以上所有步骤顺利完成之后用户A与用户B相互认证，并且拥有了共享密钥，K,密钥K可由于加密进一步的通信。

根据一个或者多个实施例，执行转账资产合约模块是正式的进行区块链资产跨链交易。当双方用户发布转账资产合约。待交易用户查看对方的交易合约，如果确认无误后，则填写解锁条件一需提供的私钥，合约验证后，解锁条件一；当双方用户都解锁条件一后，公证人则填入解锁条件二中哈希值对应的私钥解锁条件二。如果在倒计时时间结束之前，未解锁条件二，则判断交易失败，资产则退回到原先地址中。流程如图2所示。

本实施方案涉及交易流程如下所示：(假设存在用户A、B进行资产交换，同时引入公证人参与交易。)

1.用户A、用户B、公证人三方基于前文所提改进DHE算法共同协商出密钥K；

2.用户A创建交易，将A的资产锁定在合约中，该合约存在两个解锁脚本，只有两个解锁脚本设置的条件同时满足时，才能解锁合约；解锁条件一是针对用户A、B，只有用户A、B填入协商密钥使得下列式子满足才能解锁条件一；

g^abmod n＝＝K

解锁条件二：即在通过解锁条件一的情况下解锁条件二，条件二需公证人填入自己设置的解锁密钥s，如果提供的s经哈希后等于合约中设置的哈希值，则解锁合约；

hash(s)＝＝M

3.用户B看到这笔交易后，也创建交易，将资产锁定在合约中，同样这个脚本设置上述两个解锁条件同时满足才能进行交易；

4.用户A、B向合约中传入自身的私钥，并各自验证对方合约，检查无误，向对方合约中传入自己的私钥，解锁条件一，如果在规定时间未解锁条件一，则交易失败，资产退回到各自账户中；

5.中间人收到两个合约条件一解锁成功信号后，向合约中写入自己的密钥，满足条件二，交易启动；

6.合约设置倒计时，如果在倒计时结束之前有一方未进行交易或者交易有误，则在倒计时结束后，资产将强制退回各用户账户中。

本实施方案涉及合约伪代码如下所示：

不难发现，本发明实施例相较于传统的区块链跨链资产交易方式有效的解决了公证人机制过于中心化问题和哈希锁定存在待交易一方掌控交易局面的问题，使用DHE算法协商出的密钥作为哈希锁定解锁条件之一，基于公证人设置密钥作为哈希锁定解锁另一条件。在交易双方和公证人之间三方牵制、共同监督来保证交易的安全。本发明实施例提出的整个系统充分考虑了区块链业务的特性，能够在各种业务场景下发挥巨大的效果。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。

所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种跨链交易模型，其特征在于，所述模型包括，

区块链发起交易模块，用于待交易用户和公证人协商后续交易密钥以执行交易；

设定转账资产合约模块，用于所述待交易用户和公证人根据交易内容及协商密钥填写转账资产合约；

执行转账资产合约模块，用于所述待交易用户和公证人执行转账资产合约进行交易；

在所述区块链发起交易模块发起区块链跨链交易时，待交易用户使用Diffle-Hellman算法+公私钥签名机制来协商只有交易双方知道的交易密钥，公证人根据哈希运算，提供只有公证人才知道的密钥哈希过后的哈希值；

所述设定转账资产合约模块在设定转账资产合约时，待交易双方用户各自填写转账资产合约锁定各自资产，设置解锁条件，

所述合约的填写信息包括转账信息、解锁条件一中设置的Diffle-Hellman算法协商的公钥及其对应的参数、解锁条件二中填写的公证人提供的哈希密钥值；

所述执行转账资产合约模块在进行区块链资产跨链交易时，当双方用户发布转账资产合约，待交易用户查看对方的交易合约，

如果确认无误后，则填写解锁条件一需提供的私钥，合约验证后，解锁条件一；

当双方用户都解锁条件一后，公证人则填入解锁条件二中哈希值对应的私钥解锁条件二；

如果在倒计时时间结束之前，未解锁条件二，则判断交易失败，资产则退回到原先地址中。

2.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述使用Diffle-Hellman算法+公私钥签名机制的协商包括以下步骤：

这里，假设存在待交易用户A、B产生秘密密钥，

S101.通信双方在交换协议前每一方都有一个用于签名的非对称密钥对，这个用来做签名认证，密钥对的公钥需要在会话开始前共享，即会话前用户A的签名非对称密钥对(P_A,S_A)，其中公钥P_A全局公开，用户B的签名非对称密钥对(P_B，S_B)，其中公钥P_B全局公开；

S102.双方约定大素数q和它的一个本原根α，其中α<q，这些步骤在会话开始前共享能够降低会话完成的复杂性；

S103.进行会话过程，包括以下步骤，其中任一步骤未完成，则协议交换过程停止，

(1)用户A随机产生一个私钥x，x<q，并计算公钥Y_A＝α^xmoα q，发送给用户B；

(2)用户B随机产生一个私钥y，y<q，并计算公钥Y_B＝α^ymod q；

(3)用户B计算(α^x，α^y)的hash，然后使用非对称私钥S_B对该hash进行签名，然后使用会话密钥K对该签名进行加密，用户B将加密后的签名E_K(S_B(α_y，α^x))及公钥α^y发送给用户A；

(4)此时，用户A手握用户B发过来的公钥Y_B，结合自己的私钥x计算会话密钥；

(5)用户A使用会话密钥K解密签名消息，再用用户B的签名公钥P_B验证用户B的签名；

(6)用户A计算(α^x，α^y)的hash，然后使用非对称私钥S_A对该hash进行签名，然后使用会话密钥K对该签名进行加密，用户A将加密后的签名E_K(S_A(α_x，α^y))发送给用户B；

(7)用户A计算(α^x，α^y)的hash，然后使用非对称私钥S_A对该hash进行签名，然后使用会话密钥K对该签名进行加密，用户A将加密后的签名E_K(S_A(α_x，α^y))发送给用户B；

(8)用户B利用会话密钥和用户A的公钥P_A解密并验证用户A的签名；

(9)以上所有步骤顺利完成之后用户A与用户B相互认证，并且拥有了共享密钥，K，密钥K可由于加密进一步的通信。

3.根据权利要求1所述的模型，其特征在于，所述区块链资产跨链交易过程包括以下步骤，设存在用户A、B进行资产交换，同时引入公证人参与交易，

(1)用户A、用户B、公证人三方基于前文所提改进DHE算法共同协商出密钥K；

(2)用户A创建交易，将A的资产锁定在合约中，该合约存在两个解锁脚本，只有两个解锁脚本设置的条件同时满足时，才能解锁合约；解锁条件一是针对用户A、B，只有用户A、B填入协商密钥使得下列式子满足才能解锁条件一；

g^abmod n＝＝K

解锁条件二：即在通过解锁条件一的情况下解锁条件二，条件二需公证人填入自己设置的解锁密钥s，如果提供的s经哈希后等于合约中设置的哈希值，则解锁合约；

hash(s)＝＝M

(3)用户B看到这笔交易后，也创建交易，将资产锁定在合约中，同样设置所述两个解锁条件同时满足才能进行交易；

(4)用户A、B向合约中传入自身的私钥，并各自验证对方合约，检查无误，向对方合约中传入自己的私钥，解锁条件一，如果在规定时间未解锁条件一，则交易失败，资产退回到各自账户中；

(5)中间人收到两个合约条件一解锁成功信号后，向合约中写入自己的密钥，满足条件二，交易启动；

(6)合约设置倒计时，如果在倒计时结束之前有一方未进行交易或者交易有误，则在倒计时结束后，资产将强制退回各用户账户中。

4.一种区块链跨链交易方法，其特征在于，包括以下步骤：

区块链发起交易，待交易用户和公证人协商后续交易密钥以执行交易；

设定转账资产合约，所述待交易用户和公证人根据交易内容及协商密钥填写转账资产合约；

执行转账资产合约，所述待交易用户和公证人执行转账资产合约进行交易；在所述区块链发起交易模块发起区块链跨链交易时，待交易用户使用Diffle-Hellman算法+公私钥签名机制来协商只有交易双方知道的交易密钥，公证人根据哈希运算，提供只有公证人才知道的密钥哈希过后的哈希值；

所述设定转账资产合约模块在设定转账资产合约时，待交易双方用户各自填写转账资产合约锁定各自资产，设置解锁条件，

所述合约的填写信息包括转账信息、解锁条件一中设置的Diffle-Hellman算法协商的公钥及其对应的参数、解锁条件二中填写的公证人提供的哈希密钥值；

所述执行转账资产合约模块在进行区块链资产跨链交易时，当双方用户发布转账资产合约，待交易用户查看对方的交易合约，

如果确认无误后，则填写解锁条件一需提供的私钥，合约验证后，解锁条件一；

当双方用户都解锁条件一后，公证人则填入解锁条件二中哈希值对应的私钥解锁条件二；

如果在倒计时时间结束之前，未解锁条件二，则判断交易失败，资产则退回到原先地址中。

5.一种区块链跨链交易装置，其特征在于，所述区块链跨链交易装置包括存储器；以及

耦合到所述存储器的处理器，该处理器被配置为执行存储在所述存储器中的指令，以实现如权利要求4所述的方法。

6.一种区块链跨链交易平台，其特征在于，所述平台包括服务器，服务器具有存储器；以及

耦合到所述存储器的处理器，该处理器被配置为执行存储在所述存储器中的指令，以实现如权利要求4所述的方法。

7.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时，实现如权利要求4所述的方法。