一种基于支付结的链下交易方法技术

本发明专利技术公开了一种基于支付结的链下交易方法，包括：输入请求建立支付结的用户集合U，以稳定性最大为优化目标，在集合U中选择n个用户构成支付结，将构成的支付结视为支付通道中的一个节点，根据用户对支付结的贡献来分配交易手续费；以最小化交易路径的长度和权重之和为优化目标，逐一选择节点构建支付通道进行交易；以最小化支付结的解散率为优化目标，根据交易轮数和交易结果动态调整支付通道的声誉。本发明专利技术可以提高交易成功率，降低用户在支付通道网络中的总押金，减少因为支付通道解散而发布到区块链上的交易的数量，此外，支付结无需额外的通道平衡机制即可提高交易量。额外的通道平衡机制即可提高交易量。额外的通道平衡机制即可提高交易量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于支付结的链下交易方法


[0001]本专利技术属于区块链和支付通道网络
，具体涉及支付通道网络多用户之间的基于支付结的链下交易方法。

技术介绍

[0002]比特币因其通过非信任、分布式和全球金融网络转移资金的能力而变得越来越流行并吸引了许多应用。比特币的采用经历了快速增长，导致每天的比特币交易数量迅速增加。区块链的核心在于去中心化，所有交易信息全网确认，使得其具有较高的安全性。然而，正是这种全网确认机制，使得其信息处理效率不高。由于区块链共识机制的限制，比特币的最大交易速率仅为每秒7笔交易。这样的吞吐量远低于中央支付系统，例如VISA或Papal。支付通道网络提供交易的链下结算，它是解决区块链可扩展性问题的最有前途的解决方案之一。由于支付通道减少了原本需要区块链认证的交易数量，支付通道可以显着提高交易率，这实际上只取决于用户之间的网络带宽，而不是区块链共识机制。此外，支付通道中的交易不需要区块链矿工的直接服务。因此，支付通道网络可以以较低的交易成本进行交易，并经济地实现小额支付。
[0003]但是，支付通道网络的一些基本问题仍然悬而未决。创建或解散支付通道需要向区块链提交交易。链上交易的数量随着通道数量的增加而增加，那么如何减少链上交易次数？用户在支付通道的押金决定了其支付通道转移资金的能力。因此，用户在其每个支付通道中存入足够的押金是非常重要的。但是，如果用户在支付通道存入大量押金，财务负担也会相应增加。这些资金压力也阻碍了支付通道的广泛建立。因此，如何减少用户的押金也是一个具有实际意义的问题。
[0004]专利号为CN112995298A的专利技术中提及一种基于区块链的通讯方法及存储介质，通过去中心化和竞争的节点系统增加了通信系统的鲁棒性，降低了系统的运营费用，实现了基础设施的重复利用，使用多条通信通路有效避免了息被拦截。但该专利不涉及减少用户押金以及减少链上交易次数的技术问题。
[0005]专利号为CN11225817lA的专利技术中提及一种基于区块链的链下支付中心路由方法、系统、介质、设备，针对目前区块链支付通道网络交易性能较低、通道资金流动不平衡、通道容量限制交易金额大小等问题，研究区块链支付通道网络中支付通道中心的路由方案，通道资金流动速率控制技术，实现较大金额的交易能够在低容量的通道中执行，在不打破通道平衡的前提下实现高交易吞吐量。该专利也不涉及减少用户押金以及减少链上交易次数的技术问题。
[0006]专利号为CN113763163A的专利技术中提及一种区块链支付通道网络交易手续费分配方法及系统，将资金按照对路径节点倾斜程度的利害进行分配，在给定支付通道交易的交易路径和手续费的情况下，合理地分配各个中间路径节点的手续费，从而吸引更多的路径节点加入，使整体网络更加健壮，达到提升区块链网络交易效能的目的。同样的，该专利也不涉及减少用户押金以及减少链上交易次数的技术问题。

技术实现思路

[0007]解决的技术问题：如何减少用户押金、减少链上交易次数以及有效提高交易量。
[0008]技术方案：
[0009]一种基于支付结的链下交易方法，所述链下交易方法包括以下步骤：
[0010]S1，输入请求建立支付结的用户集合U，以稳定性最大为约束条件，在集合U中选择n个用户构成支付结，将构成的支付结视为支付通道中的一个节点，根据用户对支付结的贡献来分配交易手续费；
[0011]其中，处于同一个支付结中的所有用户两两之间直接交易，支付结中的用户允许采用支付结中的全部押金与同一个支付结的其他用户进行交易；所述n为大于等于3的正整数，支付结内的用户的贡献度均大于0；
[0012]S2，以最小化交易路径的长度和权重之和为优化目标，逐一选择节点构建支付通道进行交易；每个支付通道的权重与该通道的声誉成反比；
[0013]S3，以最小化支付结的解散率为优化目标，根据交易轮数和交易结果动态调整支付通道的声誉，以减少用户退出支付结的动机，降低支付结的维护费用，增加支付结的稳定性，降低因为支付结的打开和关闭而提交到区块链上的交易数量。
[0014]进一步地，步骤S1中，以稳定性最大为优化目标，在集合U中选择n个用户构成支付结的过程包括以下步骤：
[0015]S11，对于有n个用户的支付结S
k
，S
k
＝{v1，v2，...v
n
}，v
i
是支付结S
k
中的第i个用户，i＝1，2，...n，将其稳定性定义为：其中ε1，ε2，α，β为正常数，c
k
(n)是建立有n个用户的支付结S
k
的成本函数；
[0016]S12，初始化最终选择的用户集合
[0017]S13，求出用户集合U的所有子集，且每个子集中元素的数量不小于3；
[0018]S14，根据步骤S11中定义的稳定性公式，计算步骤S13中求出的所有子集的稳定性，将稳定性最大的集合记为S
k
；
[0019]S15，输出最终的用户集合S
k
。
[0020]进一步地，步骤S1中，如果用户v
i
在支付结中的押金为a
i，k
，在支付结外部的押金为b
i，k
，用户v
i
的贡献为min(a
i，k
，b
i，k
)，min(a
i，k
，b
i，k
)＞0。
[0021]进一步地，步骤S1中，根据用户对支付结的贡献来分配交易手续费的过程包括以下步骤：
[0022]对于每一笔交易费F，设在支付结中参与该次交易的人数为m，用户v
i
经过分配获得的收益为式中，m小于等于n。
[0023]进一步地，设支付通道网络的拓扑结构为有向图G＝(V，E)；其中V表示用户的集合，E表示支付通道的集合；定义每1000笔交易为一轮；任意支付通道e
i，j
在第r轮的声誉为且声誉越大，表示该通道被路由选择的可能性越高；支付通道刚建立时的声誉为0；任意一个支付通道的声誉的变更新方法如下：
[0024](1)从第3轮起，当一轮交易之后，支付通道没有执行任何交易时，支付通道的声誉
变更为：
[0025](2)若支付通道在路由时被选中，而该支付通道拒绝执行交易，或者因为其他原因而没有执行交易，支付通道的声誉变更为：其中ζ是该通道执行的交易成功率；
[0026](3)如果支付通道成功执行了一次交易，支付通道的声誉变更为：其中d为该次交易的路径长度。
[0027]进一步地，在支付通道网络G＝(V，E)中，其中V表示用户的集合，E表示支付通道的集合；定义用户v
i
到用户v
j
之间的支付通道在第r轮的权重为式中，是该通道的声誉，θ为正常数；为用户v
i
在本地保存的权重表，记录经过h跳之后，用户v本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于支付结的链下交易方法，其特征在于，所述链下交易方法包括以下步骤：S1，输入请求建立支付结的用户集合U，以稳定性最大为优化目标，在集合U中选择n个用户构成支付结，将构成的支付结视为支付通道中的一个节点，根据用户对支付结的贡献来分配交易手续费；其中，处于同一个支付结中的所有用户两两之间直接交易，支付结中的用户允许采用支付结中的全部押金与同一个支付结中的其他用户进行交易；所述n为大于等于3的正整数，支付结内的用户的贡献度均大于0；S2，以最小化交易路径的长度和权重之和为优化目标，逐一选择节点构建支付通道进行交易；每个支付通道的权重与该通道的声誉成反比；S3，以最小化支付结的解散率为优化目标，根据交易轮数和交易结果动态调整支付通道的声誉。2.根据权利要求1所述的基于支付结的链下交易方法，其特征在于，步骤S1中，以稳定性最大为优化目标，在集合U中选择n个用户构成支付结的过程包括以下步骤：S11，对于有n个用户的支付结S
k
，S
k
＝{v1，v2，...v
n
}，v
i
是支付结S
k
中的第i个用户，i＝1，2，...n，将其稳定性定义为：其中ε1，ε2，α，β为正常数，c
k
(n)是建立有n个用户的支付结S
k
的成本函数；S12，初始化最终选择的用户集合S13，求出用户集合U的所有子集，且每个子集中元素的数量不小于3；S14，根据步骤S11中定义的稳定性公式，计算步骤S13中求出的所有子集的稳定性，将稳定性最大的集合记为S
k
；S15，输出最终的用户集合S
k
。3.根据权利要求1所述的基于支付结的链下交易方法，其特征在于，步骤S1中，如果用户v
i
在支付结中的押金为a
i，k
，在支付结外部的押金为b
i，k
，用户v
i
的贡献为min(a
i，k
，b
i，k
)，min(a
i，k
，b
i，k
)＞0。4.根据权利要求1所述的基于支付结的链下交易方法，其特征在于，步骤S1中，根据用户对支付结的贡献来分配交易手续费的过程包括以下步骤：对于每一笔交易费F，设在支付结中参与该次交易的人数为m，用户v
i
经过分配获得的收益为式中，m小于等于n。5.根据权利要求1所述的基于支付结的链下交易方法，其特征在于，设支付通道网络的拓扑结构为有向图G＝(V，E)；其中V表示用户的集合，E表示支付通道的集合；定义每1000笔交易为一轮；任意支付通道e
i，j
在第r轮的声誉为且声誉越大，表示该通道被路由选择的可能性越高；支付通道刚建立时的声誉为0；任意一个支付通道的声誉的变更新方法如下：(1)从第3轮起，当一轮交易之后，支付通道没有执行任何交易时，支付通道的声誉变更为：
(2)若支付通道在路由时被选中，而该支付通道拒绝执行交易，或者因为其他原因而没有执行交易，支付通道的声誉变更为：其中ζ是该通道执行的交易成功率；(3)如果支付通道成功执行了一次交易，支付通道的声誉变更为：其中d为该次交易的路径长度。6.根据权利要求1所述的基于支付结的链下交易方法，其特征在于，在支付通道网络G＝(V，E)中，其中V表示用户的集合，E表示支付通道的集合；定义用户v
i
到用户v
j
之间的支付通道在第r轮的权重为式中，是该通道的声誉，θ为正常数；为用户v
i
在本地保存的权重表，记录经过h跳之后，用户v
i
到用户v
j
的最小权重；为用户v
i

【专利技术属性】
技术研发人员：徐佳，张耿直，骆健，李德强，刘林峰，徐力杰，肖甫，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：