[发明专利]一种用于区块链扩展的多人链下交易方法

说明书

本发明公开了一种用于区块链扩展的多人链下交易方法，包括以下步骤：通过部署通道智能合约创建链下通道；初始化通道，领导者通过随机领导者选举机制选出；普通链下用户向通道发起一笔交易请求加入链下通道，通过链下交易机制进行点对点的即时交易，领导者处理链下交易的同时维护全全局的用户状态；验证者对领导者对本轮交易所产生的检查点进行共识，直到达成共识后链下通道进入下一轮次；如果链下无法达成共识，进入挑战阶段；挑战者可选择使用智能合约对领导者发起挑战，最后依照不同的挑战类型对存在作恶行为的领导者实施惩罚。本发明把双人通道拓展到多人通道网络，改善了区块链中交易失败率高和通道失衡的问题。

技术领域

本发明属于多人链下交易方法，属于密码学安全及区块链应用领域，具体涉及一种用于区块链扩展的多人链下交易方法，用于区块链的动态扩展。

背景技术

区块链技术是一种可以实现互不信任的实体之间在没有受信任的第三方的情况下进行合作的颠覆性技术。去中心化的特性使得区块链技术在支付领域上拥有广泛的应用前景。但是由于区块链固有的分布式属性，每一笔交易需要经过全网共识节点的确认，导致区块链的可扩展性低，理论上比特币吞吐量7tps，以太坊15tps，远低于传统金融结算系统如Visa每秒上千的吞吐量。同时随着越来越多的交易在区块链系统上进行，链上网络状态越来越拥堵。吞吐量低导致的网络拥堵问题极大地限制了区块链在进一步的发展和应用，也使得区块链的可扩展性成为亟待解决的问题

链下扩容技术无需修改原有的区块链底层，将交易结算过程安全地转移到链下进行，从而避免链上昂贵的开销和拥堵，实现链下的即时交易。先前研究支付通道允许两个用户在通道通过更新通道资产分配来实现高频交易。然而，PC是采用双人支付模型，在多人支付场景下，建立成对的交易通道从而产生高额的高昂的gas消耗和双方成比例的资产锁定。支付通道网络允许两个(或多个)无通道交易方可借助复杂的路由算法实现多跳支付，从而有效解决PC双人支付模型所遗留的弊端问题。但是，PCN存在多跳支付失败率高和通道资金平衡两个弊端。

总的来说，现有的扩展技术的链下扩容依托于原有的区块链底层，侧重于把链上事务卸载到链下来达到减轻主链负担的效果。支付通道作为当前主流的扩容方案，交易双方需要直接在链上建立通道，n个交易方需要建立n(n+1)/2个通道。因此为了把双人通道拓展到多人通道网络，需要依赖复杂的网络路由，通过其他中间节点路由交易，存在交易失败率高和通道失衡的问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种基于区块链的多人链下交易方法。具体的交易执行和验证过程放到链下进行，把阶段性的检查点提交到链上合约，这样既能提高交易吞吐量，又能降低交易成本。

为了实现上述发明目的，本发明提供如下的技术方案：

一种用于区块链扩展的多人链下交易方法，其包括如下步骤：

步骤1、通过部署通道智能合约创建链下支付通道；

步骤2、初始化链下支付通道，通过随机领导者选举机制选出领导者；

步骤3、用户通过链下交易机制进行点对点的即时交易，领导者处理链下交易和维护全局的用户状态；

步骤4、经过即时交易后，验证者对领导者对本轮交易所产生的检查点进行共识，验证者达成链下共识后进入步骤3；如没有达成，则进入步骤5；

步骤5、挑战者对领导者发起交易欺诈挑战、状态欺诈挑战、超时挑战这三种挑战中的任一种挑战，最后依照不同的挑战类型对存在作恶行为的领导者实施惩罚，交易欺诈挑战、状态欺诈挑战、超时挑战这三种挑战中的任一种挑战的挑战结束阶段结束后将重新进入下一轮的循环，若挑战成功则重新选举领导者后步骤2，若挑战不成功则重新进入步骤3。