CN116582550A - 基于信任评估组建跨链***的方法、交易传递方法、装置 - Google Patents

基于信任评估组建跨链***的方法、交易传递方法、装置 Download PDF

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CN116582550A CN202310566040.1A CN202310566040A CN116582550A CN 116582550 A CN116582550 A CN 116582550A CN 202310566040 A CN202310566040 A CN 202310566040A CN 116582550 A CN116582550 A CN 116582550A
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Abstract

本申请提供一种基于信任评估组建跨链***的方法、交易传递方法以及相关装置。本申请的基于信任评估组建跨链***的方法，通过计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；基于所述综合信任值确定初始中继链节点；从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。以此将互相独立的区块链之间安全高效的建立一个可信跨链***，通过信任模型实现节点评估以及信任传递，保证跨链***安全稳定的运行，实现多个区块链之间的价值与信息的互信互通。

Description

基于信任评估组建跨链***的方法、交易传递方法、装置
技术领域
本发明属于区块链技术领域，涉及一种基于信任评估组建跨链***的方法、交易传递方法以及相关装置。
背景技术
目前，虽然区块链技术取得了飞跃式的进步，有些区块链项目已经落地使用，但是从目前区块链技术的整体发展来看，每个区块链仍然是一个封闭的、垂直的、独立的***，像这样单个的区块链容易形成信任孤岛。随着区块链技术在各个领域的应用，区块链网络在各种场景下的业务需求变得越来越复杂，需要合理的在区块链节点之间建立信任关系，在相互信任的基础上完成区块链之间的互联互通。然而，在目前的跨链技术中，区块链节点与节点之间难以建立可靠的信任关系，跨链的过程很难在互信的前提下进行，无法建立相应的信任关系，从而使得区块链之间彼此的数据以及价值都无法互通。如何在跨链区块链节点之间建立信任关系，使得整个跨链***能够以所建立的信任关系为基础，通过可信跨链技术实现区块链之间的互操作，让区块链技术给社会带来更大的价值，这对区块链的进一步发展至关重要的。
通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：区块链***之间的相互隔绝使得跨链***中节点的信任值不能互通与流转，节点是否可信难以判断，使得不同区块链之间难以进行数据的互通互信。
发明内容
本发明提供一种基于信任评估组建跨链***的方法、交易传递方法以及相关装置，将互相独立的区块链之间安全高效的建立一个可信跨链***，通过信任模型实现节点评估以及信任传递，保证跨链***安全稳定的运行，实现多个区块链之间的价值与信息的互信互通。
第一方面，本申请提供一种基于信任评估组建跨链***的方法，包括：
计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；
基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；
基于所述综合信任值确定初始中继链节点；
从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。
其中，所述计算每一区块链中跨链节点的参数信息的步骤，包括：
计算跨链节点的通信可信度：Tcom＝tnormal/ttotal，其中tnormal表示跨链节点在加入跨链***后能够正常与其他节点进行通信的时间，ttotal表示该节点加入跨链***的总时间；
计算跨链节点的时间可信度：其中t是节点在加入跨链***后所经历的时间，参数a(a∈Z)是时间调控因子；
计算跨链节点的交易可信度：Ttrans＝b·(tx/tx1+c/c1)·t/t1，其中b是相关系数，tx是该节点在加入跨链***后所参与的打包交易的数量，tx1是节点在加入跨链***后整个***所确定的交易数，c是节点参与共识验证的次数，c1是***整体共识的次数，t是节点在加入跨链***后所经历的时间，t1是控制因子，可以控制Ttrans的增长速度；
计算跨链节点的历史可信度包括：计算波动值：
基于波动值确定历史可信度：
其中，n代表记录的节点信任值的个数，代表n次信任值的平均值，hi代表节点第i个信任值，D为波动值，ξ为阈值，Th表示历史可信度。
其中，所述基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值的步骤，包括：
通过如下公式对所述参数信息进行集成与更新，得到每一跨链节点的综合信任值：
T＝w1Tcom+w2Ttime+w3Ttrans+w4Th；
其中，wi代表各部分的权重，Tcom表示跨链节点的通信可信度，Ttime表示跨链节点的时间可信度，Ttrans表示跨链节点的交易可信度，Th表示历史可信度。
其中，基于所述综合信任值确定初始中继链节点的步骤，包括：
基于所述综合信任值将跨链节点分为高可信节点、普通节点、低可信节点和作恶节点；
将高可信节点、普通节点、低可信节点作为初始中继链节点。
其中，从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***的步骤包括：
每一初始中继链节点根据第一随机数和自己的私钥生成可验证随机函数证明；
每一初始中继节点将各自对应的可验证随机函数证明进行映射运算，得到第二随机数；
对所述第二随机数进行归一化处理，得到第三随机数；
每一初始中继节点根据对应的综合信任值计算本轮被选中的概率
基于所述第三随机数和被选中的概率确定是否对应的初始中继节点可以当选下一轮的中继节点；
当选的初始中继节点将可验证随机函数证明、第二随机数以及第三随机数进行广播；
其他初始中继节点对接收的信息进行验证，验证通过的初始中继节点作为最终中继链节点，以组成跨链***。
第二方面，本申请提供一种交易传递方法，所述方法包括：
跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息；其中，跨链***是基于上述任一项所述的跨链***的组件方法得到的；
对交易信息进行存在性验证；
如果验证通过，则表示源区块链中交易已执行，将交易信息中的传输信息以及中继链中中继节点的签名信息发送给目标区块链；
目标区块链对接收的信息进行解析和签名验证，并通过内部共识完成交易。
其中，所述跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息的步骤之前，包括：
源区块链执行跨链交易生成相应的交易区块；
源区块链根据跨链信息交互传输协议生成相应的传输消息，并且使用源区块链中的请求节点对消息进行签名；
源区块链将签名后的传输消息发送到中继链的交易池。
第三方面，本申请提供一种基于信任评估组建跨链***的装置，包括：
参数信息计算模块，用于计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；
信任值计算模块，用于基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；
初始中继链节点确认模块，用于基于所述综合信任值确定初始中继链节点；
选取模块，用于从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。
第四三方面，本申请提供一种交易传递装置，包括：
获取模块，用于利用跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息；其中，跨链***是基于上述权利要求1～5任一项所述的跨链***的组件方法得到的；
验证模块，用于对交易信息进行存在性验证；
发送模块，如果验证通过，则表示源区块链中交易已执行，发送模块，将交易信息中的传输信息以及中继链中中继节点的签名信息发送给目标区块链；
处理模块，用于利用目标区块链对接收的信息进行解析和签名验证，并通过内部共识完成交易。
本申请的基于信任评估组建跨链***的方法，通过计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；基于所述综合信任值确定初始中继链节点；从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。以此将互相独立的区块链之间安全高效的建立一个可信跨链***，通过信任模型实现节点评估以及信任传递，保证跨链***安全稳定的运行，实现多个区块链之间的价值与信息的互信互通。
附图说明
图1是本申请基于信任评估组建跨链***的方法的第一实施例的流程示意图；
图2是跨链模型结构示意图；
图3是本申请交易传递方法的第一实施例的流程示意图；
图4是本申请基于信任评估组建跨链***的装置的一实施例的结构示意图；
图5是本申请交易传递装置的一实施例的结构示意图。
具体实施方式
为了进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行详细说明。有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合附图的具体实施方式详细说明中即可清楚地呈现。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。所附附图仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明的技术方案加以限制。
请参见图1，图1为本申请基于信任评估组建跨链***的方法的第一实施例的流程示意图，具体包括：
步骤S11：计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种。
具体的，计算跨链节点的通信可信度：Tcom＝tnormal/ttotal，其中tnormal表示跨链节点在加入跨链***后能够正常与其他节点进行通信的时间，ttotal表示该节点加入跨链***的总时间。
计算跨链节点的时间可信度：其中t是节点在加入跨链***后所经历的时间，参数a(a∈Z)是时间调控因子；可以通过调控a值的大小调节Ttime的增长速度，a的值越大，Ttime的增长速度越缓慢。
计算跨链节点的交易可信度：Ttrans＝b·(tx/tx1+c/c1)·t/t1，其中b是相关系数，tx是该节点在加入跨链***后所参与的打包交易的数量，tx1是节点在加入跨链***后整个***所确定的交易数，c是节点参与共识验证的次数，c1是***整体共识的次数，t是节点在加入跨链***后所经历的时间，t1是控制因子，可以控制Ttrans的增长速度。
计算跨链节点的历史可信度包括：计算波动值：
基于波动值D确定历史可信度：
其中，n代表记录的节点信任值的个数，代表n次信任值的平均值，hi代表节点第i个信任值，D为波动值，ξ为阈值，Th表示历史可信度。
步骤S12：基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值。
跨链节点的综合信任值是根据节点在跨链***的表现计算得出每个区块链节点的信任值。
在一实施例中，通过如下公式对所述参数信息进行集成与更新，得到每一跨链节点的综合信任值：
T＝w1Tcom+w2Ttime+w3Ttrans+w4Th；
其中，wi代表各部分的权重，Tcom表示跨链节点的通信可信度，Ttime表示跨链节点的时间可信度，Ttrans表示跨链节点的交易可信度，Th表示历史可信度。
***通过对各个节点的监控计算得到各节点的信任值，通过共识上链，广播给本链所有的成员节点，然后定期的更新维护。
步骤S13：基于所述综合信任值确定初始中继链节点。
基于所述综合信任值将跨链节点分为高可信节点、普通节点、低可信节点和作恶节点。具体如下表(1)所示：
节点信任域 信任值分布
高可信节点 0.8≤T≤1
普通节点 0.5≤T<0.8
低可信节点 0<T<0.5
作恶节点 T＝0
表(1)
作恶节点无法参加中继链的选举，只能存在于源区块链中；低可信节点被选中当做中继链节点的概率很低，即使当选上，也只能在中继链中充当观察者节点的角色，无法参与到跨链共识的验证环节中去。因此，将高可信节点、普通节点、低可信节点作为初始中继链节点。
步骤S14：从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。
具体的，***确定一个阈值τ，它决定了本轮算法预期所需要选举出的最终中继链节点的总数。***生成一个全网公认的第一随机数s，并且在整个跨链网络中广播。每一初始中继链节点根据第一随机数s和自己的私钥sk生成可验证随机函数(VRF)证明proof；每一初始中继节点将各自对应的可验证随机函数证明proof进行映射运算，得到第二随机数random；具体的，各节点将各自生成的VRF函数证明在经过哈希函数进行映射计算，输出具有随机性质的随机值random。对所述第二随机数random进行归一化处理，得到第三随机数；每一初始中继节点根据对应的综合信任值计算本轮被选中的概率；基于所述第三随机数和被选中的概率确定是否对应的初始中继节点可以当选下一轮的中继节点；当选的初始中继节点将可验证随机函数证明、第二随机数以及第三随机数进行广播；其他初始中继节点对接收的信息进行验证，验证通过的初始中继节点作为最终中继链节点，以组成跨链***。
在一实施例中，每一初始中继节点根据对应的综合信任值计算本轮被选中的概率p的具体方式为：
C为组合计算，T为节点信任值(为了方便计算，信任值统一进行100倍扩大并且取整)，ω为权重，表示为ω＝τ/T1，τ为第1步***确定的阈值，T1为所有节点信任总和，k取0。
中继链的选举与组建是挑选***中区块链的节点当做中继链节点。以往的选举算法有些是以节点算力为基准，有些是以节点所拥有的代币为基准，而本发明的选举算法是以节点信任值为基础，将节点的信任值当做选举的基准，融合VRF随机函数，使得节点信任值高的节点被随机选中的概率越大。
本申请的方案，将互相独立的区块链之间安全高效的建立一个可信跨链***，通过信任模型实现节点评估以及信任传递，保证跨链***安全稳定的运行，实现多个区块链之间的价值与信息的互信互通。
下面结合实施例对本发明的技术方案作进一步的描述。
步骤一：请结合图2，在原有链上进行初始化，区块链A、B、C加入跨链网络中，分配每个区块链的ID标识，记录各个区块链中包含的节点信息，如表(2)所示，此时多维可信度模块开始运行，通过对各区块链节点进行监控，计算得出每个节点的通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度。
表(2)每个区块链的唯一id标识
区块链 ID标识 包含节点
A 01 100
B 02 200
C 03 300
步骤二：在步骤一的基础上，将每个节点的通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度进行集成与更新，计算得出节点的综合信任值，节点根据自己的综合信任值分配到不同的信任域中，分为高可信节点、普通节点、低可信节点和作恶节点。
步骤三：根据步骤二中的节点信任值信息选取中继链节点。具体的，计算每个节点生成的随机数种子，使二项分布以及节点信任值计算得出节点应该被选中的概率，将随机数种子和计算出的被选中的概率进行比较，如果随机数种子大于被选中的概率，则该节点入选中继链。
步骤四：对步骤三的结果进行验证，如果结果验证通过，则选中的节点最终加入到中继链中，并且对相关信息进行广播，告知跨链***中的所有节点，具体信息如表(3)所示：
表(3)中继链节点信息
步骤五：通过步骤四验证通过的选中节点之间相互通信，组建成中继区块链R，中继区块链R负责维持跨链***的稳定；
步骤六：在中继节点选举完成后，可以进行跨链数据交互。中继链连通跨链***中的各个区块链，源区块链、中继链和目标区块链开始运行，帮助区块链之间完成交易的打包、传递与验证。
本申请的方案，将互相独立的区块链之间安全高效的建立一个可信跨链***，通过信任模型实现节点评估以及信任传递，保证跨链***安全稳定的运行，实现多个区块链之间的价值与信息的互信互通。
请参加图3，本申请还提供一种交易传递方法，具体包括：
步骤S31：跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息。
其中，跨链***是基于上述图1所述的跨链***的组件方法得到的。
具体的，在本实施例中，源区块链发起跨链请求，中继链和目标区块链对请求进行响应。源区块链执行跨链交易生成相应的交易区块；源区块链根据跨链信息交互传输协议生成相应的传输消息，并且使用源区块链中的请求节点对消息进行签名；源区块链将签名后的传输消息发送到中继链的交易池，等待中继链进行相关验证处理。跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息，进行相应的解析和验证签名。
步骤S32：对交易信息进行存在性验证。
具体的，中继链将解析后的交易内容取出，对其进行中继链的PBFT共识，并通过SPV技术对交易进行存在性验证。
步骤S33：如果验证通过，则表示源区块链中交易已执行，将交易信息中的传输信息以及中继链中中继节点的签名信息发送给目标区块链。
如果验证通过，则表明源区块链中交易确实已经预执行，则将传输消息提交给目标区块链，并加上中继节点的签名。中继链共识完成后将会进行激励分配。
步骤S34：目标区块链对接收的信息进行解析和签名验证，并通过内部共识完成交易。
目标区块链在收到中继链的消息后，对消息进行解析和验签，并且通过自己内部共识完成交相应的交易；交易完成后给发送相应的回执，整个跨链操作完成。
具体的，请结合图2，交易过程具体为：
1、区块链A发起跨链请求，中继链R和区块链B对请求进行响应。
2、区块链A对跨链交易预执行，生成相应的交易区块。
3、区块链A将签名后的传输消息发送到中继链的交易池中，等待中继链R进行相关验证处理；
4、中继链R将来自源区块链的消息从自己的交易池中取出，进行相应的解析和验证签名；
5、中继链将解析后的交易内容取出，对其进行中继链的PBFT共识，并通过SPV技术对交易进行存在性验证；
6、如果验证通过，则表明区块链A中交易确实已经预执行，则将传输消息提交给区块链B，并加上中继节点的签名。中继链R共识完成后将会进行激励分配；
7、区块链B在收到中继链R的消息后，对消息进行解析和验签，并且通过自己内部共识完成交相应的交易；
8、所有交易完成后给发送相应的回执，整个跨链操作完成，区块链A与区块链B之间实现了跨链信息交互。
本申请的方案，将互相独立的区块链之间安全高效的建立一个可信跨链***，通过信任模型实现节点评估以及信任传递，保证跨链***安全稳定的运行，实现多个区块链之间的价值与信息的互信互通。
请参见图4，图4是本申请一种基于信任评估组建跨链***的装置的一实施例的结构示意图，包括：参数信息计算模块41、信任值计算模块42、初始中继链节点确认模块43以及选取模块44。其中，参数信息计算模块41用于计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；信任值计算模块42用于基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；初始中继链节点确认模块43用于基于所述综合信任值确定初始中继链节点；选取模块44用于从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。
请参见图5，图5是本申请一种交易传递装置的一实施例的结构示意图，包括：获取模块51、验证模块52、发送模块53以及处理模块54。获取模块51用于利用跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息；其中，跨链***是基于图1所述的跨链***的组件方法得到的；验证模块52用于对交易信息进行存在性验证；如果验证通过，则表示源区块链中交易已执行，发送模块53将交易信息中的传输信息以及中继链中中继节点的签名信息发送给目标区块链；处理模块54用于利用目标区块链对接收的信息进行解析和签名验证，并通过内部共识完成交易。
以上仅为本发明的实施方法，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于信任评估组建跨链***的方法，其特征在于，包括：
计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；
基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；
基于所述综合信任值确定初始中继链节点；
从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计算每一区块链中跨链节点的参数信息的步骤，包括：
计算跨链节点的通信可信度：Tcom＝tnormal/ttotal，其中tnormal表示跨链节点在加入跨链***后能够正常与其他节点进行通信的时间，ttotal表示该节点加入跨链***的总时间；
计算跨链节点的时间可信度：其中t是节点在加入跨链***后所经历的时间，参数a(a∈Z)是时间调控因子；
计算跨链节点的交易可信度：Ttrans＝b·(tx/tx1+c/c1)·t/t1，其中b是相关系数，tx是该节点在加入跨链***后所参与的打包交易的数量，tx1是节点在加入跨链***后整个***所确定的交易数，c是节点参与共识验证的次数，c1是***整体共识的次数，t是节点在加入跨链***后所经历的时间，t1是控制因子，可以控制Ttrans的增长速度；
计算跨链节点的历史可信度包括：计算波动值：
基于波动值确定历史可信度：
其中，n代表记录的节点信任值的个数，代表n次信任值的平均值，hi代表节点第i个信任值，D为波动值，ξ为阈值，Th表示历史可信度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值的步骤，包括：
通过如下公式对所述参数信息进行集成与更新，得到每一跨链节点的综合信任值：
T＝w1Tcom+w2Ttime+w3Ttrans+w4Th；
其中，wi代表各部分的权重，Tcom表示跨链节点的通信可信度，Ttime表示跨链节点的时间可信度，Ttrans表示跨链节点的交易可信度，Th表示历史可信度。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，基于所述综合信任值确定初始中继链节点的步骤，包括：
基于所述综合信任值将跨链节点分为高可信节点、普通节点、低可信节点和作恶节点；
将高可信节点、普通节点、低可信节点作为初始中继链节点。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***的步骤包括：
每一初始中继链节点根据第一随机数和自己的私钥生成可验证随机函数证明；
每一初始中继节点将各自对应的可验证随机函数证明进行映射运算，得到第二随机数；
对所述第二随机数进行归一化处理，得到第三随机数；
每一初始中继节点根据对应的综合信任值计算本轮被选中的概率
基于所述第三随机数和被选中的概率确定是否对应的初始中继节点可以当选下一轮的中继节点；
当选的初始中继节点将可验证随机函数证明、第二随机数以及第三随机数进行广播；
其他初始中继节点对接收的信息进行验证，验证通过的初始中继节点作为最终中继链节点，以组成跨链***。
6.一种交易传递方法，其特征在于，所述方法包括：
跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息；其中，跨链***是基于上述权利要求1～5任一项所述的方法得到的；
对交易信息进行存在性验证；
如果验证通过，则表示源区块链中交易已执行，将交易信息中的传输信息以及中继链中中继节点的签名信息发送给目标区块链；
目标区块链对接收的信息进行解析和签名验证，并通过内部共识完成交易。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息的步骤之前，包括：
源区块链执行跨链交易生成相应的交易区块；
源区块链根据跨链信息交互传输协议生成相应的传输消息，并且使用源区块链中的请求节点对消息进行签名；
源区块链将签名后的传输消息发送到中继链的交易池。
8.一种基于信任评估组建跨链***的装置，其特征在于，包括：
参数信息计算模块，用于计算每一区块链中跨链节点的参数信息，所述参数信息包括通信可信度、时间可信度、交易可信度和历史可信度中至少一种；
信任值计算模块，用于基于所述参数信息得到每一跨链节点的综合信任值；
初始中继链节点确认模块，用于基于所述综合信任值确定初始中继链节点；
选取模块，用于从所述初始中继链节点中选取最终中继链节点，所述最终中继链节点组成跨链***。
9.一种交易传递装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于利用跨链***中的中继链从交易池中获取源区块链的交易信息；其中，跨链***是基于上述权利要求1～5任一项所述的方法得到的；
验证模块，用于对交易信息进行存在性验证；
发送模块，如果验证通过，则表示源区块链中交易已执行，发送模块，将交易信息中的传输信息以及中继链中中继节点的签名信息发送给目标区块链；
处理模块，用于利用目标区块链对接收的信息进行解析和签名验证，并通过内部共识完成交易。
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