基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法技术

本发明专利技术提供了一种基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法。包括：对公证人组进行初始化，设定公证人组的加入和退出规则；设定违约金的哈希锁定、退回和扣除规则；当源节点通过公证人系统向目标节点发起交易时，源节点发送交易清单给公证人系统中信誉值排名第一的主公证人，该主公证人在信誉值排名前三的候选人中随机选取一个节点作为次公证人，次公证人参与源节点向目标节点发起的交易；设定交易金额的哈希锁定、取出和退回规则。本发明专利技术通过将公证人模式和哈希锁定模式的结合，引入惩罚机制，设计了一种安全、功能完备且易于实现的跨链协议。解决了公证人作恶的问题，可以防止Sore Loser攻击和蠕虫攻击。Loser攻击和蠕虫攻击。Loser攻击和蠕虫攻击。

【技术实现步骤摘要】
基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法


[0001]本专利技术涉及区块链
，尤其涉及一种基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法。

技术介绍

[0002]区块链的快速发展和推广，成为学界、企业界、甚至普通民众耳熟能详的热点话题。以比特币为代表的区块链1.0的诞生，使得区块链技术获得了更广泛的关注，积累了大量的用户交易数据。而以以太坊为代表的区块链2.0的诞生，更加丰富了区块链的数据类型。现在正在处于区块链技术全面应用的3.0时代，被赋予了“颠覆性”的标签。区块链的应用领域也越来越广，产品溯源、数字医疗、智慧城市等领域都有广泛的应用。比特币由于不能使用智能合约，很难应用到复杂的业务场景中，因此比特币的发展受到了很大的限制。目前为止，最知名、应用最广泛的当属以太坊和联盟链平台了。但是由于区块链的封闭性，共识机制、智能合约不一致，久而久之各个链之间就变成了信息孤岛，急需一项技术解决不同区块链之间的信息交互与价值转移问题。因此，跨链技术应运而生。
[0003]目前，区块链的跨链技术包括公证人模式、哈希锁定模式和中继模式三种。公证人模式的跨链是指选择一个节点，由这个节点作为数据交换和价值交换的桥梁，但是该中心化的节点存在作恶的可能性；哈希锁定模式的跨链是指利用智能合约锁定资产，如果用户能在规定的时间内输入正确的哈希原像，即可完成交易，但是该模式的应用场景十分有限，仅支持资产的互换；中继模式的跨链是指再构造一个第三方公有链，通过跨链消息传递协议，连接区块链网络中的其它链，但是该模式在技术上有实现难度，因此开发的项目并不多。由此可见，公证人模式存在中间人作恶的问题，哈希锁定模式应用场景有限，中继模式实现的难度较大。因此，亟需设计一种安全、功能完备且易于实现的跨链协议。
[0004]目前，现有技术中的跨区块链交互方案的缺点为：
[0005]1)戴炳荣等人提出了一种通过引入公证人组来改进哈希锁定的模型；在该模型中，公证人负责检查每个用户哈希锁定的信息，并且可以将用户哈希锁定的交易金额强制转出，公证人存在作恶的可能性；
[0006]2)戴炳荣等人提出的基于PageRank算法改进公证人的模型；在该模型中，源节点将币转给公证人，公证人存在作恶的可能性；
[0007]3)刘桂华提出了一种基于公证人组的模型；在该模型中，公证人组能够联合起来窃取用户放在保证金池的交易金额，公证人存在作恶的可能性；
[0008]4)Giulio Malavolta等人提出了一种针对哈希锁定协议的新攻击—蠕虫攻击，该攻击是指哈希锁定路径上的两个节点排除其中间节点，成功完成解锁，从而窃取了中间节点的手续费；
[0009]5)瑞波提出了一种Interledger Protocal的模型；该模型存在Sore Loser攻击，该攻击是指在哈希锁定协议中：当某一节点在中途停止参与解锁交易，从而让其它节点的资产长时间被锁定；这是因为没有对节点违约或作恶的时候进行惩罚；该攻击会使得大量
的交易被哈希锁定，但是没有节点来解锁，造成区块链网络的阻塞。

技术实现思路

[0010]本专利技术的实施例提供了一种基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法，以实现设计一种安全、功能完备且易于实现的跨链协议。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案。
[0012]一种基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法，包括：
[0013]步骤S1：对公证人组进行初始化，设定公证人组的加入和退出规则；
[0014]步骤S2：设定违约金的哈希锁定、退回和扣除规则；
[0015]步骤S3：当源节点通过公证人系统向目标节点发起交易时，源节点发送交易清单给公证人系统中信誉值排名第一的主公证人，该主公证人在信誉值排名前三的候选人中随机选取一个节点作为次公证人，次公证人参与源节点向目标节点发起的交易；
[0016]步骤S4：设定交易金额的哈希锁定、取出和退回规则。
[0017]优选地，所述的步骤S1具体包括：
[0018]S11：通过智能合约在应用链2上创建保证金账户，该保证金账户由公证人组内全部节点共同维护；
[0019]S12：当同时拥有应用链1和应用链2账户的节点申请加入公证人组时，该节点向公证人系统缴纳一定的保证金，将保证金存入保证金池，根据节点缴纳的保证金金额的大小给节点设定不同的信誉值；
[0020]S13：每隔一段时间，更换一次主公证人，主公证人负责广播交易清单，选取次公证人；
[0021]S14：当节点想退出公证人系统时，需在公证人组内广播，并根据其信誉值退回保证金。
[0022]优选地，所述的根据节点缴纳的保证金金额的大小给节点设定不同的信誉值包括：将节点缴纳的保证金数量，分为四等，一等：缴纳金额大于等于1Eth，给定信誉值100分；二等：缴纳金额大于等于0.8Eth，给定信誉值80分；三等：缴纳金额大于等于0.6Eth，给定信誉值60分；四等：缴纳金额大于等于0.4Eth，给定信誉值40分。
[0023]优选地，所述的步骤S2具体包括：
[0024]S21：当应用链1上的源节点需要通过公证人系统向应用链2上的目标节点发起交易时，次公证人、目标节点分别在应用链2上将违约金M1哈希锁定，锁定时间T，违约金规定为：交易金额M2的1％；应用链1上的交易金额记为M
21
，应用链2上的交易金额记为M
22
；
[0025]S22：在交易超过时间T之后，应用链2上哈希锁定的违约金自动退回至原账户；
[0026]S23：当某一方违约时，扣除其全部的违约金，并平分给其它两个受害者；如果目标节点违约，源节点和次公证人平分目标节点全部的违约金。同样，当次公证人违约的时候，源节点和目标节点平分次公证人全部的违约金。
[0027]优选地，所述的步骤S3具体包括：
[0028]S31：源节点发送交易清单给公证人系统中信誉值排名第一的主公证人，所述交易清单包含：目标节点地址、转账金额M
21
和M
22
、交易手续费Tf，交易锁定时间T、消息传递超时时间t、哈希值H(H＝hash(h))，源节点和目标节点通过其他通信手段分享一个哈希原像h；
消息传递超时时间t是指：正常情况下，消息从一个节点发往另一个节点的通信时间加上该节点做出反应的时间；
[0029]S32：主公证人在公证人组内广播交易清单，公证人组内的各个节点根据交易清单，决定是否报名参加次公证人的选举；
[0030]S33：在候选节点中，筛选出保证金大于交易违约金的节点，并将筛选出的节点按照信誉值进行排名，在排名前三的节点中随机选取一个节点作为次公证人；并将选取的结果在公证人系统广播，如无异议，则选取结果生效；
[0031]S34：次公证人成功完成一笔交易后，将获得交易全部的手续费，并根据交易金额的大小，对次公证人的信誉值进行奖励；同样，次公证人在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于公证人和哈希锁定的去中心化跨链协议通信方法，其特征在于，包括：步骤S1：对公证人组进行初始化，设定公证人组的加入和退出规则；步骤S2：设定违约金的哈希锁定、退回和扣除规则；步骤S3：当源节点通过公证人系统向目标节点发起交易时，源节点发送交易清单给公证人系统中信誉值排名第一的主公证人，该主公证人在信誉值排名前三的候选人中随机选取一个节点作为次公证人，次公证人参与源节点向目标节点发起的交易；步骤S4：设定交易金额的哈希锁定、取出和退回规则。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S1具体包括：S11：通过智能合约在应用链2上创建保证金账户，该保证金账户由公证人组内全部节点共同维护；S12：当同时拥有应用链1和应用链2账户的节点申请加入公证人组时，该节点向公证人系统缴纳一定的保证金，将保证金存入保证金池，根据节点缴纳的保证金金额的大小给节点设定不同的信誉值；S13：每隔一段时间，更换一次主公证人，主公证人负责广播交易清单，选取次公证人；S14：当节点想退出公证人系统时，需在公证人组内广播，并根据其信誉值退回保证金。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述的根据节点缴纳的保证金金额的大小给节点设定不同的信誉值包括：将节点缴纳的保证金数量，分为四等，一等：缴纳金额大于等于1Eth，给定信誉值100分；二等：缴纳金额大于等于0.8Eth，给定信誉值80分；三等：缴纳金额大于等于0.6Eth，给定信誉值60分；四等：缴纳金额大于等于0.4Eth，给定信誉值40分。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包括：S21：当应用链1上的源节点需要通过公证人系统向应用链2上的目标节点发起交易时，次公证人、目标节点分别在应用链2上将违约金M1哈希锁定，锁定时间T，违约金规定为：交易金额M2的1％；应用链1上的交易金额记为M
21
，应用链2上的交易金额记为M
22
；S22：在交易超过时间T之后，应用链2上哈希锁定的违约金自动退回至原账户；S23：当某一方违约时，扣除其全部的违约金，并平分给其它两个受害者；如果目标节点违约，源节点和次公证人平分目标节点全部的违约金。同样，当次公证人违约的时候，源节点和目标节点平分次公证人全部的违约金...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟，孙阳阳，段莉，易龙杨，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：