[发明专利]一种面向云际计算环境价值交换的跨链通信方法

摘要

本发明公开了一种面向云际计算环境价值交换的跨链通信方法，目的是保证价值交换过程的安全可靠和高效。技术方案是在各区块链上的每个用户节点中安装由跨链通信模块、节点管理模块、验证模块、记账模块组成的跨链通信系统，建立中间链，从中间链上选择路由节点，由路由节点完成链与链之间的价值转移和沟通交流；发送方的跨链通信模块为发送方、接收方、路由节点构造资金池，根据资金转移方案进行资金转移，接收方的验证模块采用智能合约的方式对发送方资金的有效性和可用性进行验证；接收方的记账模块广播交易结果，发送方、接收方、MidChain生成新区块以存储交易数据。采用本发明可保证价值交换过程的安全可靠和高效，实现链与链之间的无缝跨链通信。

主权项

1.一种面向云际计算环境价值交换的跨链通信方法，其特征在于包括以下步骤：第一步，在云际计算环境各区块链上的每个用户节点中安装跨链通信系统，该系统由跨链通信模块、节点管理模块、验证模块、记账模块组成；区块链上的用户节点或属于某条区块链的用户节点是指将该条区块链上所有区块同步到本地服务器的用户终端，包括云服务消费者和云服务提供商；跨链通信模块与发送方即交易发送方、接收方即交易接收方、节点管理模块、验证模块、记账模块相连，负责搭建中间链、构造路由节点资金池，同时负责发送方、接收方、路由节点之间的通信并进行资金转移；它根据发送方发送的请求，确定发送方地址和接收方地址，根据这两个地址构建出连接发送方与接收方的中间链，将中间链上的所有用户节点IP地址送给节点管理模块；跨链通信模块从节点管理模块接收路由节点IP地址，根据路由节点结果进行通信连接并进行云服务交易，同时将交易中涉及的资金发送给验证模块；跨链通信模块从验证模块接收交易验收结果，根据交易验收结果继续执行交易或终止；跨链通信模块完成交易后，将交易信息发送给记账模块；节点管理模块与跨链通信模块相连，从跨链通信模块接收中间链上的用户节点IP地址，从中间链上的用户节点中选择参与跨链通信的路由节点，将路由节点IP地址发送给跨链通信模块；验证模块与跨链通信模块相连，从跨链通信模块接收交易资金，负责验证交易资金的有效性和可用性，并将交易验证结果返回给跨链通信模块；记账模块与跨链通信模块、发送方、接收方相连，从跨链通信模块接收交易信息，负责为交易产生账本并同步给发送方和接收方所在链的所有用户节点；第二步，发送方的跨链通信模块在发送方和接收方之间搭建中间链，方法如下：2.1发送方的跨链通信模块根据发送方地址StartAddr和接收方地址EndAddr，构建中间链MidChain，方法为：2.1.1将中间链数据结构确定为区块链，区块中的交易信息包括的内容为：交易记录索引号、发送方地址、接收方地址、交易资源内容、交易转移金额、生成交易的时间戳；交易记录索引号是对区块链中第i个区块中记载的每一笔交易记录按时间顺序进行的编号，用于资金验证和交易完成后查看交易信息；发送方地址指发起交易的用户节点的IP地址；接收方地址指接收交易的用户节点的IP地址；交易资源内容指云服务交易中，云服务提供商向云服务消费者提供的云服务资源；交易转移金额指云服务交易中，云服务消费者购买云服务提供商提供的资源所需的金额；生成交易的时间戳指一串表示交易生成时间的字符序列；i为正整数；2.1.2初始化中间链的第一个区块；2.1.3创建属于MidChain的用户节点，方法为：分别在发送方所在区块链、接收方所在区块链中任意选择至少5个不同的用户节点服务器来同步MidChain上的区块信息，并将同步了的服务器地址记录为用户节点的IP地址；2.1.4发送方的跨链通信模块将中间链上的所有用户节点IP地址发送给发送方的节点管理模块；第三步，发送方的节点管理模块从跨链通信模块接收属于MidChain的用户节点IP地址，从中选择1个用户节点作为路由节点，方法是：3.1采用PoW共识算法来确定候选节点范围；3.2从采用PoW共识算法选择出的候选节点中，对它们连接交易双方通信所需的手续费高低进行排序，选择手续费最低的候选节点作为MidChain上的路由节点，简称路由节点；3.3发送方的节点管理模块将路由节点IP地址发送给发送方的跨链通信模块；第四步，发送方的跨链通信模块根据发送方、接收方IP地址以及从节点管理模块接收的路由节点IP地址，为参与跨链通信的发送方、接收方、以及所选出的路由节点构造资金池，根据参与跨链通信的发送方、接收方协商好的资金转移方案进行资金转移，具体步骤如下：4.1为参与跨链通信的发送方、接收方以及路由节点这三方建立独立的资金池，即用形如(节点IP地址，预存资金金额)的键值对来表示节点及其对应的预存资金金额；4.2发送方、接收方以及路由节点这三方都预存一部分资金到资金池中，即给这三方的(节点IP地址，预存资金金额)分别赋三者的IP地址和相应的预存资金值；4.3发送方将资金转移方案广播给路由节点和接收方，路由节点及接收方收到广播出的资金转移方案，核对资金转移方案内容是否正确，若正确，则接收方将确认结果发送给路由节点，路由节点收集好确认结果后签名，将附上签名的资金转移方案返回给发送方，同时，路由节点和接收方将交易中涉及的资金发送给自己的验证模块，转第五步；若不正确，则接收方将错误信息发送给路由节点，路由节点收集好错误信息并附上自己的签名，将错误信息发送至发送方，发送方检查修改资金转移方案后，再次广播出来，转4.3步；所述资金转移方案内容包括资金转移金额和路由节点手续费，所述确认结果是认为方案内容正确无误的结果，所述确认结果包括路由节点自身的确认结果，所述错误信息包括路由节点自己发现的错误信息；第五步，接收方的验证模块采用智能合约的方式对发送方资金的有效性和可用性进行验证，验证的具体方法是：5.1在智能合约即部署在验证模块中的一段自动执行判断动作的程序中输入资金的判断条件：判断资金来源是否有效，即发送方是否有足够的资金进行转移；5.2遍历发送方所属区块链的每一个区块，查询发送方的交易信息即交易转移金额和交易资源内容，判断发送方是否存在足够资金用于本次交易，即发送方的转入资金总额减去转出资金总额是否大于本次交易需要转出的资金数额，若不存在足够资金，说明验证失败，资金转移方案作废，交易双方协调下一步操作，根据协调结果，或转4.3步，或转第七步终止本次交易；若存在足够资金，则说明验证成功，将验证成功的结果返回给发送方的跨链通信模块，转5.3步；5.3发送方的跨链通信模块根据资金转移方案中涉及的交易转移金额重新分配资金池中的资金，即将发送方的(节点IP地址，预存资金金额)改为(节点IP地址，现有资金金额)完成资金转移，(现有资金金额＝预存资金金额-交易转移金额)，并将交易信息发送给记账模块；第六步，接收方的记账模块接收来自跨链通信模块发送的交易信息，由发送方所在区块链、接收方所在区块链、MidChain获得记账权的用户节点生成新区块，分别放到各自的区块链中，方法是：6.1记账模块将交易信息进行哈希运算后，广播给发送方和接收方所在区块链、以及中间链上的每个用户节点；6.2发送方所在链、接收所在链以及中间链上的所有用户节点争夺记账权，方法是采用PoW共识算法进行算力竞争，选出算力最强的1个用户节点；每条区块链最终有一个用户节点获得记账权，并在该用户节点所属区块链上生成一个新的区块，并将区块大小、交易计数器、区块头、交易信息一同放入新生成的区块中；6.3发送方和接收方所在区块链以及中间链上的各用户节点将新生成的区块同步下载到各自的本地账本；第七步，本次云服务交易通信结束。