一种可监管的区块链支付通道网络及监管方法技术

本发明专利技术提供一种可监管的区块链支付通道网络及监管方法，涉及信息安全技术领域。该支付通道网络包括若干个瞭望塔，并将整个支付通道网络分为若干个局域支付通道网络，各个局域支付通道网络之间互连；每个局域支付通道网络均包括若干个通道用户和一个路由计算终端，由路由计算终端替局域支付通道网络中所有通道用户进行路由计算，且各局域支付通道网络中的路由计算终端互连；通道用户作为交易的发起者、交易接收者以及中间节点，负责发起交易以及路由交易；瞭望塔为通道用户提供存储服务和争议服务；路由计算终端为通道用户进行路由路径计算。该支付通道网络实现了交易对监管部门的公开和可追溯，实现对通道内交易以及跨通道交易的监管。交易的监管。交易的监管。

【技术实现步骤摘要】
一种可监管的区块链支付通道网络及监管方法


[0001]本专利技术涉及信息安全
，尤其涉及一种可监管的区块链支付通道网络及监管方法。

技术介绍

[0002]区块链技术是一种分布式账本技术，具有去中心化、匿名化、交易公开透明、不可篡改、 交易可追溯这五大特点。但由于区块链底层的共识机制和交易验证机制导致加密数字货币的 吞吐量低，而支付通道技术是有前途的解决区块链可扩展性的技术。
[0003]支付通道技术是链上锁定资金，链下资金状态再分配，区块链只作为最终的仲裁者，通 过这种方式实现将大量区块链交易转移至链下，从而提高区块链的吞吐量。用户只有在必要 时才会将最新交易状态提交至区块链智能合约以关闭通道取回锁定资金，否则只会由用户保 存在链下。为防止恶意用户提交旧状态交易以窃取资金，智能合约往往会预留一段争议期等 待正常用户提交交易，通过对两个交易状态新旧的断言来阻止恶意行为。随着支付通道的增 多，支付通道之间的互连逐渐形成了支付通道网络。
[0004]支付通道网络技术是实现没有直接相连通道的用户之间的交易。发送者首先在支付通道 网络中寻找一条资金充足且中间用户愿意协助的可到达接受者的由支付通道构成的路径。然 后，该路径中的所有支付通道用户都沿着发送者到接收者的方向执行交易，即发送者支付给 中间用户，中间用户支付给接收者。为激励中间用户协助执行交易，他们可以收取一定的交 易费。同时，为了防止中间用户接受资金而不转给接收者，基于密码学哈希算法的时间锁定 合约确保所有交易的原子性，即要么同时成功，要么同时失败。接收者生成哈希值发送给发 送者以逐步构建多跳交易。当接收者收到基于哈希时间锁合约的交易时，将会向上一跳发送 哈希原像并逐跳发送至发送者处以完成多跳交易。
[0005]在区块链加密货币交易中，由于区块链的匿名性，利用区块链加密货币进行非法行为层 出不穷。但区块链交易公开透明和可追溯的特性，使得对非法交易溯源、识别、检测以及跟 踪成为可能。
[0006]支付通道网络技术作为解决区块链可扩展性的技术之一，已经成为区块链数字加密货币 的衍生交易场景。区块链用户可创建支付通道实现链下交易，只将最终的交易结果上链。通 道内的交易数据只有通道双方知晓，不具备交易公开透明的特性。并且，支付通道网络中的 交易可以被分割成多个片段，在不同的通道用户之间传播，因此很难将发送者/接收者与正在 转账的货币联系起来，不具备交易可追溯性的特性。因此，这使得在支付通道网络中识别非 法交易变得困难，无法实现有效监管。

技术实现思路

[0007]本专利技术要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种可监管的区块链支付通 道网络及监管方法，实现对区块链用户使用支付通道网络进行加密货币交易时的监管。
[0008]为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：
[0009]一方面，本专利技术提供一种可监管的区块链支付通道网络，包括若干个瞭望塔，并根据传 统区块链支付通道网络拓扑结构，将整个支付通道网络分为若干个局域支付通道网络，各个 局域支付通道网络之间互连；所述局域支付通道网络包括若干个通道用户和一个路由计算终 端，由路由计算终端替局域支付通道网络中所有通道用户进行路由计算，且各局域支付通道 网络中的路由计算终端互连；所述通道用户作为交易的发起者、交易接收者以及中间节点， 负责发起交易以及路由交易；所述瞭望塔为通道用户提供存储服务和争议服务；所述路由计 算终端为通道用户进行路由路径计算。
[0010]另一方面，本专利技术提供一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，包括网络初始化 阶段、交易阶段、关闭阶段和监管阶段；
[0011]所述网络初始化阶段包括瞭望塔监管注册、用户监管注册、瞭望塔推荐和支付通道创建 四部分；所述瞭望塔监管注册和用户监管注册是指瞭望塔和用户在加入支付通道网络之前， 都需要在监管部门进行注册；所述瞭望塔推荐是指注册过的瞭望塔能够根据用户的偏好被监 管部门推荐给用户，向用户提供存储服务和争议服务，并收取一定的费用；所述支付通道创 建是指用户向区块链发布支付通道合约来创建支付通道，并在该支付通道合约中初始化通道 信息；
[0012]所述交易阶段分为通道内交易和跨通道交易；通道内交易指两个有直接相连通道的用户 进行交易，通道用户需要在交易过程中将通道状态与瞭望塔进行存储备份；跨通道交易指两 个无直接相连通道的用户借助中间通道用户进行交易；中间通道用户需要收取路由费用；
[0013]所述关闭阶段是指通道用户关闭支付通道的过程；该过程分为两类，第一类是通道用户 合作关闭通道，第二类是通道用户不合作关闭通道；当通道用户不在线时，由签订的瞭望塔 替代通道用户进行权益争议；
[0014]所述监管阶段是指监管部门对区块链支付通道网络进行监管；监管部门从瞭望塔处获取 通道内交易数据从而实现通道内监管；监管部门从路由计算终端处获取跨通道交易数据，并 根据跨通道交易序列seq以及路由路径信息来追踪跨通道交易从而实现跨通道监管。
[0015]所述瞭望塔监管注册的具体方法为：
[0016]步骤11：监管部门向区块链发布瞭望塔管理合约；所述瞭望塔管理合约的功能包括瞭望 塔注册、瞭望塔服务合约绑定、惩罚瞭望塔和增加瞭望塔罚金；
[0017]步骤12：瞭望塔向监管部门发送监管注册请求；所述监管注册请求中包含瞭望塔区块链 地址、瞭望塔存储费用、瞭望塔争议费用、瞭望塔罚金和瞭望塔公钥；
[0018]步骤13：监管部门收到瞭望塔的注册请求后，向瞭望塔管理合约发起交易，交易中包括 瞭望塔区块链地址、瞭望塔存储费用、瞭望塔争议费用和瞭望塔公钥，交易完成则瞭望塔注 册成功；
[0019]步骤14：瞭望塔注册成功后，向区块链发布瞭望塔服务合约；所述瞭望塔服务合约的功 能包括签订用户、增加通道和删除通道。
[0020]所述用户监管注册的具体方法为：
[0021]监管部门发送自己的公钥给用户；用户生成对称密钥，并用监管部门的公钥对该
对称密 钥加密，然后将加密后的对称密钥以及自己的公钥发送给监管部门，完成用户监管注册。
[0022]所述瞭望塔推荐的具体方法为：
[0023]步骤21：用户向监管部门发送瞭望塔推荐请求，瞭望塔推荐请求包括用户区块链地址和 瞭望塔属性偏好信息；用户将瞭望塔推荐请求和签名发送给监管部门；
[0024]步骤22：监管部门验证瞭望塔推荐请求的签名后，将瞭望塔推荐结果和签名发送给用户， 推荐结果中包括用户区块链地址、瞭望塔区块链地址、瞭望塔存储费用、瞭望塔争议费用、 瞭望塔公钥和瞭望塔服务合约地址；
[0025]步骤23：用户收到瞭望塔推荐结果后，验证瞭望塔推荐结果的签名，向瞭望塔服务合约 发送交易，交易中包括用户公钥。
[0026]所述支付通道创建的具体方法为：
[0027]步骤31：用户A与用户B在区块链下发送彼此的区块链地址、公钥、彼此签订的瞭望塔 区块链地址、瞭望塔服务合约地址、瞭望塔公钥和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可监管的区块链支付通道网络，其特征在于：所述支付通道网络包括若干个瞭望塔，并将整个支付通道网络分为若干个局域支付通道网络，各个局域支付通道网络之间互连；所述局域支付通道网络包括若干个通道用户和一个路由计算终端，由路由计算终端替局域支付通道网络中所有通道用户进行路由计算，且各局域支付通道网络中的路由计算终端互连；所述通道用户作为交易的发起者、交易接收者以及中间节点，负责发起交易以及路由交易；所述瞭望塔为通道用户提供存储服务和争议服务；所述路由计算终端为通道用户进行路由路径计算。2.一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，基于权利要求1所述区块链支付通道网络实现，其特征在于：包括网络初始化阶段、交易阶段、关闭阶段和监管阶段；所述网络初始化阶段包括瞭望塔监管注册、用户监管注册、瞭望塔推荐和支付通道创建四部分；所述瞭望塔监管注册和用户监管注册是指瞭望塔和用户在加入支付通道网络之前，都需要在监管部门进行注册；所述瞭望塔推荐是指注册过的瞭望塔能够根据用户的偏好被监管部门推荐给用户，向用户提供存储服务和争议服务，并收取一定的费用；所述支付通道创建是指用户向区块链发布支付通道合约来创建支付通道，并在该支付通道合约中初始化通道信息；所述交易阶段为通道用户进行交易的过程，分为通道内交易和跨通道交易；通道内交易指两个有直接相连通道的用户进行交易，通道用户需要在交易过程中将通道状态与通道用户签订的瞭望塔进行存储备份；跨通道交易指两个无直接相连通道的用户借助中间通道用户进行交易，中间通道用户需要收取路由费用；所述关闭阶段是指通道用户关闭支付通道的过程；该过程分为两类，第一类是通道用户合作关闭通道，第二类是通道用户不合作关闭通道；当通道用户不在线时，由签订的瞭望塔替代通道用户进行权益争议；所述监管阶段是指监管部门对区块链支付通道网络进行监管；监管部门从瞭望塔处获取通道内交易数据从而实现通道内监管；监管部门从路由计算终端处获取跨通道交易数据，并根据跨通道交易序列seq以及路由路径信息来追踪跨通道交易从而实现跨通道监管。3.根据权利要求2所述的一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，其特征在于：所述瞭望塔监管注册的具体方法为：步骤11：监管部门向区块链发布瞭望塔管理合约；所述瞭望塔管理合约的功能包括瞭望塔注册、瞭望塔服务合约绑定、惩罚瞭望塔和增加瞭望塔罚金；步骤12：瞭望塔向监管部门发送监管注册请求；所述监管注册请求中包含瞭望塔区块链地址、瞭望塔存储费用、瞭望塔争议费用、瞭望塔罚金和瞭望塔公钥；步骤13：监管部门收到瞭望塔的注册请求后，向瞭望塔管理合约发起交易，交易中包括瞭望塔区块链地址、瞭望塔存储费用、瞭望塔争议费用和瞭望塔公钥，交易完成则瞭望塔注册成功；步骤14：瞭望塔注册成功后，向区块链发布瞭望塔服务合约；所述瞭望塔服务合约的功能包括签订用户、增加通道和删除通道。4.根据权利要求2所述的一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，其特征在于：所述用户监管注册的具体方法为：监管部门发送自己的公钥给用户；用户生成对称密钥，并用监管部门的公钥对该对称
密钥加密，然后将加密后的对称密钥以及自己的公钥发送给监管部门，完成用户监管注册。5.根据权利要求2所述的一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，其特征在于：所述瞭望塔推荐的具体方法为：步骤21：用户向监管部门发送瞭望塔推荐请求，瞭望塔推荐请求包括用户区块链地址和瞭望塔属性偏好信息；用户将瞭望塔推荐请求和签名发送给监管部门；步骤22：监管部门验证瞭望塔推荐请求的签名后，将瞭望塔推荐结果和签名发送给用户，推荐结果中包括用户区块链地址、瞭望塔区块链地址、瞭望塔存储费用、瞭望塔争议费用、瞭望塔公钥和瞭望塔服务合约地址；步骤23：用户收到瞭望塔推荐结果后，验证瞭望塔推荐结果的签名，向瞭望塔服务合约发送交易，交易中包括用户公钥。6.根据权利要求2所述的一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，其特征在于：所述支付通道创建的具体方法为：步骤31：用户A与用户B在区块链下发送彼此的区块链地址、公钥、彼此签订的瞭望塔区块链地址、瞭望塔服务合约地址、瞭望塔公钥和瞭望塔争议费用，商议通道初始资金分配方案和通道初始状态版本号；步骤32：用户A生成通道初始状态和签名发送给用户B，该通道初始状态包括通道初始状态版本号、用户A的区块链地址、用户B的区块链地址、用户A的通道初始资金和用户B的通道初始资金；步骤33：用户B验证用户A生成的通道初始状态签名后，生成通道初始状态的签名并发送给用户A；步骤34：用户A验证用户B生成的通道初始状态签名后，则向区块链发布支付通道合约；所述支付通道合约的功能包括用户关闭通道、瞭望塔关闭通道、正常关闭和争议关闭。7.根据权利要求2所述的一种可监管的区块链支付通道网络的监管方法，其特征在于：所述通道内交易的具体方法为：步骤41：通道用户A向直接相连的通道用户B发起第i次交易，通道用户A生成新的通道状态；新的通道状态包括支付通道合约地址、通道第i次交易的版本号、通道用户A的区块链地址、通道用户B的区块链地址、通道用户A在第i次交易后通道内未被锁定的资金以及通道用户B在第i次交易后通道内未被锁定的资金；通道用户A对新的通道状态和通道第i次交易的版本号分别生成签名，并将新的通道状态和签名以及通道第i次交易的版本号的签名发送给通道用户B；步骤42：通道用户B验证用户A发送的签名后，对新的通道状态和通道第i次交易的版本号生成签名，并将签名发送给通道用户A；步骤43：通道用户A验证用户B发送的签名后，对新的通道状态进行对称加密，对加密后的新通道状态生成签名，并将通道内交易数据发送给通道用户A签订的瞭望塔；该通道内交易数据包括支付通道合约地址、通道第i次交易的版本号、通道用户A对支付通道合约地址和通道第i次交易的版本号的签名、通道用户B对支付通道合约底子和通道第i次交易的版本号的签名、加密后的新通道状态以及通道用户A对加密后的新通道状态的签名；步骤44：通道用户A签订的瞭望塔验证用户A发送的签名后，替通道用户A存储备份通道内交易数据，对通道用户A的通道内交易数据生成签名，并将存储凭证发送给通道用户A，该
存储凭证包含通道内交易数据的哈希值和瞭望塔对通道内交易数据的签名；步骤45...

【专利技术属性】
技术研发人员：史闻博，陶玉，鲁宁，孙道涵，陈延春，张显宇，
申请(专利权)人：东北大学秦皇岛分校，
类型：发明
国别省市：