[发明专利]一种基于遗传算法的区块链支付通道网络多路径寻径方法

说明书

本发明公开了一种基于遗传算法的区块链支付通道网络多路径寻径方法，为解决区块链链下支付通道网络中可以最小化转发费用的多路径寻径问题，将支付通道网络描述为一个具有某些特定路由限制的特殊网络，使用遗传算法获得最优的支付路径选择和支付金额分配方案。本发明公开了一种基于遗传算法的区块链链下支付通道网络中的多路径寻径方法，通过不断迭代产生多样化解决方案，并从中挑选出较优的方案变化为下一代的方法，以接近最优方案，从而得到局部最优的多路径寻径方案，提高了通过支付通道支付的成功率，并有效减少了支付过程中产生的费用。

技术领域

本发明涉及区块链技术与计算机网络领域，具体涉及一种基于遗传算法的区块链支付通道网络多路径寻径方法。

背景技术

区块链作为分布式账本的关键技术之一，在不依赖于第三方可信机构的前提下，解决了开放网络中的信用问题，去中心化的特点使其拥有广泛的应用前景。然而，类似于比特币这样的区块链协议在事务吞吐量和交易延迟方面存在着固有的限制，比如，比特币仅支持每秒约7次的交易，远远不能满足市场的需求。目前，解决这一问题的一个主流方案是链下支付通道网络(Payment Channel Network)，它只通过区块链进行通道的建立和关闭，以及异常情况的处理，而使得大量的小额支付不需要访问区块链，为低延迟和高吞吐量支付带来了可能。

一个支付通道允许两个用户之间进行多次支付交易，而无需将每次交易都提交到区块链。支付通道将电子货币存入一个由双方用户控制的多签名地址，并保证在该通道关闭时，所有电子货币在双方约定的时间内被返还。两个用户在链上提交一个建立通道事务来开启一个支付通道，双方可以通过调整通道两端的余额来进行支付。当不再需要链下支付(或者支付通道的容量被耗尽)时，支付通道将关闭，并在区块链上提交一个关闭事务，该事务根据支付通道中最新的余额信息向每个用户发送已存的电子货币。

本申请发明人在实施本发明的过程中，发现现有技术的方法，至少存在如下技术问题：

支付通道网络是多个用户和他们之间的支付通道形成的网络，可以使用支付通道网络找到从发送者到接收者之间的间接路径进行支付，而不必在想要进行链下支付的每两个用户之间都建立支付通道，这样的构想改善了支付通道的可用性和实用性。支付通道网络中的寻径问题类似于具有某些特定路由限制的计算机网络路由问题。然而，由于支付通道网络的特殊性，传统的计算机网络路由算法无法适用。当前关于支付通道网络路由寻径算法的研究还比较少，已有的一些算法也仅仅关注寻找一条可能的路径，忽略了通过多条路径来提高付款成功率，并降低转发费用的可能性。

由此可知，现有技术中存在支付通道成功率不高的技术问题。

发明内容

本发明提出一种基于遗传算法的区块链支付通道网络多路径寻径方法，用于解决或者至少部分解决现有技术中存在的支付通道成功率不高的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于遗传算法的区块链支付通道网络多路径寻径方法，包括：

S1：根据支付通道网络的结构构建一个有向图G，其中，图中的顶点用以参与交易的节点，边表示支付通道，支付通道用以转发交易，支付通道的属性包括余额bal(u,v)、基础收费系数base(u,v)和比例收费系数slope(u,v)，边的权为当前通道上流经的支付金额所产生的收费Fee，Fee＝base(u,v)+slope(u,v)×p，表示转发交易的收费，p表示支付路径上的支付金额，其中，支付路径为图G中的点构成的从发送方到接受方的路径，一条支付路径包括一个或者多个支付通道；

S2：基于支付通道网络，生成初始种群，其中，初始种群中的每个个体对应k条支付路径和每条路径上分配的支付金额P₁,P₂,…P_k，每条路径上分配的金额根据总金额平均分配；

S3：将每个个体对应的所有支付路径的总收费作为适应度，根据适应度选择出父辈，其中，支付路径的收费为包含的每个支付通道的收费之和；