[发明专利]一种基于Coq的安全跨链协议生成方法

说明书

本发明提出一种基于Coq的安全跨链协议生成方法，所述方法包括以下步骤：步骤一：确定协议需求；步骤11：确定协议基本目标；步骤12：确定协议使用范围和流程；步骤13：确定协议约束；步骤14：建立需求形式化规范；步骤二：协议分析；分析协议具体内容，将协议流程序列化，并获得模型元素：步骤三：协议建模与验证；步骤31：行为建模；步骤32：需求形式化规范描述；步骤33：性质验证；步骤四：协议代码自动生成；步骤41：将逻辑部分消除；步骤42：生成信息部分代码；步骤五：进行一致性验证；步骤51：静态测试验证；步骤52：动态测试验证；步骤53：生成一致性验证报告。

技术领域

本发明属区块链协议生成技术领域，涉及一种基于Coq的安全跨链协议生成方法。

背景技术

目前全球区块链的数量正在不断增多，价值孤岛问题也愈加严重。市场对于区块链之间的交互性也提出了更高的要求---从简单的通信到安全的价值转移。跨链技术是连接区块链的重要方法，是链联网能否成为继互联网、物联网的下一个基础网络架构的重要技术。同时区块链的跨链技术也是提升区块链吞吐量、增强事务处理能力、提高可扩展性的重要手段。

目前跨链技术主要解决的问题：

（1）查询：读取和验证其他链的状态和事件的正确性；

（2）安全的资产转移：通过技术手段来实现安全、可靠、高效的链上资产转移途径，避免引入第三方交易平台后带来中心化节点的问题；

（3）数字资产锁定：将锁定在区块链上的数字资产和其他链上的特定事进行关联。

（4）提升区块链交易的处理能力：区块链的吞吐量和可拓展性一直是区块链的重要瓶颈，跨链技术为区块链架构提供更优化的选择和更高的可拓展性。

目前区块链的跨链技术都处于研发阶段，由于跨链技术的使用场景多涉及大量金额，因此对于跨链技术的安全性要求更高。目前区块链跨链技术的安全性主要分为两类：（1）区块链底层系统结构给跨链技术的安全性造成影响；（2）跨链技术的原理和实现机制本身存在着安全问题。

随着区块链行业的发展，区块链的安全挑战也越来越严峻。根据成都链安的历年的统计数据，2018年区块链的生态经济损失超过20亿美元，2019年区块链生态经济损失60亿美元，而2020年的损失达到121亿美元。区块链技术内置的数字货币一直被黑客所垂涎，黑客通过寻找区块链的底层技术的漏洞或者处理事务的逻辑漏洞来牟利。跨链技术通常会锚定大量的数字货币，亦是黑客攻击的主要对象。因此，需要安全可信的跨链协议保证跨链安全。

基于形式化方法验证区块链协议，可以最大程度地提高交易的安全性。常见的形式化验证方法包括定理证明和模型检测。在定理证明中，会用到很多交互式定理证明器，也被称为辅助证明工具。Coq是最常用的定理证明器，实现了一种基于归纳构造演算的基础理论，能够将高阶逻辑和多类型的函数式编程语言相结合。在推理和验证中，Coq具有强大的表达能力，可通过构造简单的项，执行简单的证明，学习复杂的算法，直到建立完善的理论。同时，Coq支持用户边证明、边修改的交互式操作，使得证明中的错误和不足及时得到改正和完善。

目前市场上已经有人实现基于XML描述的安全协议代码自动实现技术，该技术主要分为三个模块：安全协议XML描述文档生成模块、解释器模块、底层支撑模块。安全协议XML描述文档生成模块，主要是用户通过图形界面配置安全协议，自动生成安全协议的XML描述文档，解释器模块负责对XML描述文档进行解析并生成相关的协议代码，底层支撑模块为解释器模块的代码生成提供支撑。该方法避免了传统的安全协议手工编码实现过程容易引入缺陷并减少实现安全协议的时间开销的优点。同时可以根据用户自定义选择生成不同语言的代码。但是该技术存在不能检测协议模型本身存在逻辑漏洞的问题，该技术并不涉及对协议模型的安全验证。

急需解决以下技术问题：