跨异构链数据可达性处理方法、系统、介质、设备、终端技术方案

本发明专利技术属于异构区块链间的跨链信息通信技术领域，公开了一种跨异构链数据可达性处理方法、系统、介质、设备、终端，通过从参与跨链的系统中选举节点，组建周期更替的委员会，连通异构区块链进行跨链的信息安全互访；当不同的区块链系统进行交互的时候，通过运行在委员会中的面向消息的验证共识机制，实现异构区块链间的数据信息安全互访。本发明专利技术通过从参与跨链的系统中选举节点，组建周期更替的“委员会”，以连通异构区块链进行跨链的信息安全互访；统一了底层区块链的数据格式；当不同的区块链系统进行交互的时候，通过运行在委员会中的“面向消息的验证共识”机制，可以更好的提升异构链间可信互访的速率，且安全性更高。

【技术实现步骤摘要】
跨异构链数据可达性处理方法、系统、介质、设备、终端
本专利技术属于异构区块链间的跨链信息通信
，尤其涉及一种跨异构链数据可达性处理方法、系统、介质、设备、终端。
技术介绍
目前：跨异构链交互由于在存证链互访和跨链身份认证上的应用，而备受关注。在异构区块链间进行信息的可信访问逐渐成为挑战。为了保证跨链的可信访问，当前的大部分工作主要集中在两个方面，即链上公证人和中继链连通模式。1.链上公证人机制，公证人机制，通过在每个独立的账本中使用受信任的一个或者一组中介节点，向链下系统声明在其区块链上存在的信息状态。这种方法实现简单。此外，强联盟的公证人模式，采用多重签名来保证跨链过程的安全性和数据的一致性。但是，上面的公证人方法由于其中心化严重，风险更集中，更易受到攻击，导致链下用户失去对其的信任，进而加剧链下信任危机的产生。2.中继链连通模式，侧链/中继的连通方式是通过SPV验证，从侧链读取主链消息。Btcrelay基于此方法，实现了以太坊和比特币之间的跨链交易，但是由于其实现复杂、开销巨大一直为人所诟病。目前，Commos等是最为成功的中继方法以完成跨链互操作，他通过多个Zone连接到同一个Hub，使用IBC协议进行链间的通信，依靠验证节点签名数量保证消息可靠。但是，遗憾的是，Commos当前只支持token互操作，不能实现复杂的消息通信。更为致命的是，一般的中继模式，其组成节点相对固定，宕机节点无法及时参与共识的形成，进而逐步瓦解中继模式在异构链间的连通功能，最终降低可信互访的速率。通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：(1)现有链上公证人由于其中心化程度高，更易受到攻击从而导致链下用户失去对其的信任，进而加剧链下信任危机的产生。(2)现有中继模式由多方参与维护和监督，故具有更为稳健的信任度，但是由于组成节点相对固定，宕机节点无法及时参与共识的形成，进而逐步瓦解中继模式在异构链间的连通功能，最终降低可信互访的速率。解决以上问题及缺陷的难度为：一，是解决信任问题，也就是共识差异性问题。由于各个区块链系统使用的共识机制不同，导致一个区块链系统会对来自其他区块链产生的数据有排斥性。此外，异构链间区块结构和验证逻辑的不同，加剧了链间通信的难度。二，是解决公平性，即跨链方案的可信度与可靠性。由于跨异构链的要求是可以进行异构区块链间的安全可信互访，那么就必然要求方案系统的可靠性。如果在通信过程中经常出现异常，这是不可接受的。解决以上问题及缺陷的意义为：当前，区块链系统是由一群网络对等节点共同维护的账本，每个账本间是在彼此相互隔离的情况下运行的。他们之间数据信息不能做到互通互联，存在信息孤岛问题。如何能打通异构区块链间的孤岛壁垒，做到信息的互访互通，那么，区块链之间的价值就能流转起来。此外，还能对区块链进行横向扩容，极大的促进区块链技术的发展繁荣。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种跨异构链数据可达性处理方法、系统、介质、设备、终端。本专利技术是这样实现的，一种跨异构链数据可达性处理方法，所述跨异构链数据可达性处理方法通过从参与跨链的系统中选举节点，组建周期更替的委员会，连通异构区块链进行跨链的信息安全互访；当不同的区块链系统进行交互的时候，通过运行在委员会中的面向消息的验证共识机制，实现异构区块链间的数据信息安全互访。进一步，所述跨异构链数据可达性处理方法具体包括：(1)委员会的组建，设计份额分配算法，选举节点加入委员会，组建委员会，并周期更新；(2)委员会内的消息共识机制，在委员会内，运行共识机制；定义区块链Lx间的距离，在委员会内，形成有向加权图；基于此权重向量，进行消息的验证背书。进一步，所述设计份额分配算法，每个区块链系统为Li，且令c＝|C|(C表示委员会集合)，ci表示Li中分派出的节点数量，中继链的容错率为则份额分配的原则如下：有1＜ci≤0；在满足条件1的情况下，如果不满足条件1，即，ci＞O，则多余出的节点，分配给其他较小的子集。进一步，所述选举节点加入委员会，每个区块链系统Li根据分配得到的节点数ci，从系统内部选取节点，加入到委员会中；在公有区块链系统中，规定节点本地选择自己的形式标识(IP，PK)，分别是IP地址和公钥，用于以后的认证通信；在委员会C的更新周期结束时生成一个公共随机字符串periodNonce，以确保PoW没有被预先计算；periodNonce是在上一个周期中生成的公共随机字符串，每个处理器在本地搜索满足以下约束的有效nonce：O＝H(periodNonce||IP||PK||nonce)≤δ；其中，δ是网络中的一个预先定义的参数；确定节点身份之后，确定账本集合L*的基数，采用算力靠前的节点进入委员会。进一步，所述组建委员会，并周期更新，在方案运行的最初阶段，需要一个初始化的过程，进行人为的创建中继链集合C，在组成初始委员会后，开启下一个周期的委员会选举工作；在一个周期内，在委员会C中使用PBFT同步消息，其领导者会为每一个区块链系统分配一个独有的ID，作为账本在中继链上的唯一编号；每一个都有自己的周期视图view，这个周期视图是自增的，表明当前节点是否在最新的周期内；当运行到时间时，由领导者节点启动周期更替脚本，给委员会内的全部节点发出探测信号，如果没有收到回应，则表示是宕机节点，应该予以剔除。进一步，所述委员会内的消息共识机制具体包括：对区块链之间距离的定义如下：区块链Li和区块链Lj之间的距离Dij为：Dij＝||Li|-|Lj||；if|Li|＝|Lj|andi≠j，Dij＝1；形成中继链委员会的距离矩阵：其中，Di＝[Di1，Di2......Din]T，定义权重的计算方法为：其中，Wij表示来自账本Li中的节点，对账本Lj中的节点的权重，ξ(*)表示归一化函数，归一化后，对系数乘10；属于同一个区块链系统Lx的节点，在委员会内的权重都是1；在根据节点间的距离，计算出权重向量表后，即可形成有向加权图，基于此，消息在委员会内的共识验证机制包括：(1)参与跨链的区块链系统中有两个系统为和(2)节点利用该区块链系统在委员会中的节点，向账本发起请求，访问事务数据请求附带了账本在委员会C中的权重向量(3)C中的某一个属于的节点s，在收到请求后，对事务数据进行封装，即数据格式化，然后根据向量按照从大到小的顺序，依次向委员会C中的其他节点群请求背书，权重越大，优先请求级别越高；(4)委员会中，除了属于的其他节点，在收到背书请求后，诚实节点将完成对数据的验证，包括SPV验证数据的真实性、验证数据格式是否正确；当节点验证通过后，在验证过后的数据后面附带自己的签名，广播给y；(5)当节点s收集到2*θ+1个背书签名后，和对事务数据提交给u，并且广播给所有节点，以供周期结束后，对当前已经查询的事务数据进行缓存。本专利技术的另一目的在于提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述跨异构链数据可达性处理方法通过从参与跨链的系统中选举节点，组建周期更替的委员会，连通异构区块链进行跨链的信息安全互访；当不同的区块链系统进行交互的时候，通过运行在委员会中的面向消息的验证共识机制，实现异构区块链间的数据信息安全互访。/n

【技术特征摘要】
1.一种跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述跨异构链数据可达性处理方法通过从参与跨链的系统中选举节点，组建周期更替的委员会，连通异构区块链进行跨链的信息安全互访；当不同的区块链系统进行交互的时候，通过运行在委员会中的面向消息的验证共识机制，实现异构区块链间的数据信息安全互访。


2.如权利要求1所述的跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述跨异构链数据可达性处理方法具体包括：
(1)委员会的组建，设计份额分配算法，选举节点加入委员会，组建委员会，并周期更新；
(2)委员会内的消息共识机制，在委员会内，运行共识机制；定义区块链Lx间的距离，在委员会内，形成有向加权图；基于此权重向量，进行消息的验证背书。


3.如权利要求2所述的跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述设计份额分配算法，每个区块链系统为Li，且令c＝|C|(C表示委员会集合)，ci表示Li中分派出的节点数量，中继链的容错率为则份额分配的原则如下：有1＜ci≤O；在满足条件1的情况下，如果不满足条件1，即，ci＞0，则多余出的节点，分配给其他较小的子集。


4.如权利要求2所述的跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述选举节点加入委员会，每个区块链系统Li根据分配得到的节点数ci，从系统内部选取节点，加入到委员会中；
在公有区块链系统中，规定节点本地选择自己的形式标识(IP，PK)，分别是IP地址和公钥，用于以后的认证通信；在委员会C的更新周期Ti-1结束时生成一个公共随机字符串periodNonce，以确保PoW没有被预先计算；periodNonce是在上一个周期中生成的公共随机字符串，每个处理器在本地搜索满足以下约束的有效nonce：
O＝H(periodNonce||IP||PK||nonce)≤δ；
其中，δ是网络中的一个预先定义的参数；确定节点身份之后，确定账本集合L*的基数，采用算力靠前的节点进入委员会。


5.如权利要求2所述的跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述组建委员会，并周期更新，在方案运行的最初阶段，需要一个初始化的过程，进行人为的创建中继链集合C，在组成初始委员会后，开启下一个周期的委员会选举工作；
在一个周期T内，在委员会C中使用PBFT同步消息，其领导者会为每一个区块链系统分配一个独有的ID，作为账本在中继链上的唯一编号；每一个都有自己的周期视图view，这个周期视图是自增的，表明当前节点是否在最新的周期内；
当运行到时间T时，由领导者节点启动周期更替脚本，给委员会内的全部节点发出探测信号，如果没有收到回应，则表示是宕机节点，应该予以剔除。


6.如权利要求2所述的跨异构链数据可达性处理方法，其特征在于，所述委员会内的消息共识机制具体包括：对区块链之间距离的定义如下：区块链Li和区块链Lj之间的距离Dij为：
Dij＝||Li|-|Lj||；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴庆祺，吴志辉，肖阳，马立川，王掌权，
申请(专利权)人：西安西电链融科技有限公司，西安电子科技大学，内蒙航天动力机械测试所，
类型：发明
国别省市：陕西;61