[发明专利]基于链外通道路由评价机制的区块链通量提高方法及系统

说明书

本发明提出一种基于链外通道路由评价机制的区块链通量提高方法及系统，包括获取链外通道的拓扑信息表，并根据多跳链外交易请求，构造多跳链外交易数据包和交易结构，并基于链外通道路由评价机制为不同路径进行打分，根据打分结果对路径列表进行排序，根据打分结果对路径列表中各路径进行排序，得到排序列表；根据该排序列表，进行多跳链外交易将该多跳链外交易数据包传输至交易接收方，完成多条链外交易过程。

技术领域

本发明属于区块链技术领域，并特别涉及一种基于链外通道路由评价机制的区块链通量提高方法及系统。

背景技术

区块链以其分布式、公开透明、安全等特性使得人们可以在互联网上方便快捷、低成本地进行价值交换，是实现价值互联网的基石。区块链自中本聪提出比特币以来(2008)得到了快速应用，最初，区块链技术主要应用在数字货币领域，多种类比特币的数字货币被不断提出，例如莱特币、达世币等；随后，承载着各种功能的区块链平台也应运而生，如智能合约平台以太坊、企业级区块链解决方案Hyperledger Fabric等。国际上掀起了区块链应用和研究的热潮，25家大型银行，其中包括摩根大通、瑞士信贷、美国银行、法国兴业银行宣布支持R3，旨在制定区块链标准和协议，带动金融业更多地采用分布式总账这种技术。

诸多领域均在探索区块链应用落地的可行性，然而现有区块链应用的成功案例局限在低频交易场景中，面对高频交易场景，区块链通量严重不足。因此，提高区块链通量已经成为当今区块链应用的迫切需求。

以金融、物联网领域为例，在金融领域中，现阶段支付宝平均每秒处理交易1000笔，峰值时达到了25.6万笔；微信平均每秒处理交易7000笔，峰值时达到了76万笔；在物联网领域中，菜鸟快递平均每秒处理订单300笔，峰值3200笔；能源互联网平均每秒处理交易500笔，峰值2000笔。而与之对应在区块链领域，比特币平均每秒只能处理3.5笔交易，(以“系统每秒钟处理的交易数量”衡量区块链的通量，即Transaction per second，下文以TPS指代，比特币理论TPS可达到7)，以太坊平均每秒只能处理15笔交易。随着比特币、以太坊交易量的飙升，链上交易拥堵日益显现，比特币未确认交易数最高在19万笔左右，以太坊目前仍有6万多笔待确认的交易，拥堵使得区块链网络内的交易费变得昂贵，比特币拥堵时单笔交易手续费可达162美元，拥堵严重时甚至会使交易执行失败。

目前，国内外的研究中，提高区块链通量的方案主要分为链上扩容和链外扩容两种。链上(on-chain)扩容是指通过优化、改进区块链的基本协议提升可扩展性，其包含的方案也比较多样，主要体现在三个层面：网络层、共识层和数据层。链上扩容大多效果有限，而且扩容升级过程会造成硬分叉，分片虽然可以显著提高吞吐量，但是会降低主链安全性，且协议十分复杂，目前还不完备。试图在公链系统上实现底层协议的大幅更替，将面临技术和社区的双重压力。链外(off-chain)扩容方案主要包括链外通道和侧链方案，侧链是指与主链平行的链，这些链可以有自己的共识机制，不需要和主链的共识机制相同，侧链并不是完全独立的，它们最终还是依赖主链做最终的结算；链外通道具备即时终结性和交易隐私性，可以最小化链上操作，链外通道方案在多个公链均已落地，受到广泛关注。

现有链外支付通道项目主要有闪电网络和雷电网络。闪电网络的提出是为了解决比特币网络的可扩展性问题，使用哈希时间锁合约进行安全、可即时确认的链外交易。雷电网络是以太坊的链外扩容方案之一，设计原理与闪电网络相似，智能合约为以太坊的链外支付通道的设计带来了便利。闪电网络与雷电网络均已上线主网，但都面临通道路径发现策略滞后、维护通道平衡策略不足的问题，学术界针对通道路由协议的设计与研究从未停止，但是，缺乏路由评价机制，无法对不同侧重的路由协议进行比较。