[发明专利]基于区块链跨链交互的动态覆盖网络拓扑构建方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于区块链跨链交互的动态覆盖网络拓扑构建方法及装置，所述方法至少包括：从至少一个跨链交互节点中选取至少一个网关节点和至少一个普通节点；基于聚类算法对所述普通节点进行分簇；基于网关节点构建跨链交互节点间的结构化网络拓扑以及跨链连接；基于由广度优先生成的树算法对普通节点簇进行拓扑构建。本发明提供的动态网络拓扑构建方法充分考虑了节点间的网络延迟，实现了节点间数据的高速传输。本发明设计的结构化网络拓扑适应节点数目的增加，不同区块链系统的网关节点、普通节点可以动态地加入并建立连接，在不同的区块链上形成一个自治化的网络拓扑，具有较高的可扩展性和鲁棒性。

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，尤其涉及一种基于区块链跨链交互的动态覆盖网络拓扑构建方法及装置。

背景技术

随着区块链技术的不断发展，各种区块链平台层出不穷。然而由于设计上的独立性缺陷，不同区块链之间无法直接交互，导致不同的区块链形成了一个个价值孤岛，极大地限制了区块链技术进一步应用与发展。

为了实现不同区块链之间价值的流通，需要将各个相互独立的区块链网络连接起来进行价值的交互。因此，跨链技术应运而生，逐渐地成为了当前的研究热点。目前主流的跨链交互技术包括：公证人机制、侧链/中继、哈希锁定和分布式密钥控制，这些跨链交互技术主要关注于如何进行跨链事务的处理与验证，但在如何优化跨链网络与通信方面没有过多的设计。跨链网络在跨链交互过程中则扮演了非常重要的角色，负责联通不同的链并传输信息，是影响跨链共识、跨链事务处理效率的重要因素之一。

在网络拓扑结构方面，目前的跨链方案主要采用随机网络拓扑和星型网络拓扑两种拓扑结构。在随机网络拓扑(非结构化网络拓扑)中，不同的区块链通过接入一个中继网络从而与其它区块链系统进行网络交互，中继网络中的节点是随机进行连接的。在星型网络拓扑中，区块链系统需要连接到一个中心化的区块链平台，由该中心化的平台处理不同区块链间的交互请求。这两种网络拓扑结构并没有充分考虑节点间连接的网络延迟，网络中存在着大量高延迟连接，极大地影响了网络传输效率，直接导致了低效的跨链交互。在路由协议方面，基于上述两种不同的网络拓扑结构，泛洪路由以及中心化路由算法分别被采用。这两种不同的路由算法均面临着可扩展性的问题：由于随机网络拓扑中不存在中心化的节点，节点需要进行泛洪操作才能获取网络中其他节点以及网络连接的相关信息，当网络中节点数目很大的情况下，会大量消耗网络资源，进而影响正常的跨链交互；星型网络拓扑虽然解决了这个问题，但是中心化的节点会成为跨链交互的瓶颈所在，中心化节点的性能决定了跨链请求的处理效率。此外，中心化节点的引入不仅违背了区块链系统去中心化的设计理念，还降低了系统的安全性。

例如，专利文献CN109951467A公开了一种基于区块链的数据交互系统、方法和设备；所述系统包括至少两个数据交互对象和N个合约地址，其中N为自然数；所述至少两个数据交互对象和所述N个合约地址共同构成树形拓扑结构，所述至少两个数据交互对象中的每一个作为末端节点，所述N个合约地址中的每一个作为非末端节点的连接节点；其中，至少两个数据交互对象之间约定了N个数据交互协议，N个合约地址与N个数据交互协议一一对应；区块链合约转换模块，用于对所述数据交互协议进行智能解析，转换为N个区块链智能合约；所述数据交互系统基于N个所述区块链智能合约，进行所述至少两个数据交互对象之间的数据分配。整个合约的架构可支持任意级别的数据交互协议嵌套，达到可插拔的效果。但是，该发明也无法解决现有技术的缺陷。

因此，跨链交互在网络通信方面主要存在两个问题：一是不同链所采用的网络拓扑和通信协议可能不同，直接通信困难；二是现有工作采用的网络拓扑结构和路由机制带来的网络时延较高且可扩展性差，并不能很好地满足跨链交互的需求。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容