关键词:
区块链互操作性
中继链
区块链最终性
向量时钟
异构区块链
摘要:
随着区块链技术的快速发展,数百种区块链系统陆续被提出并应用于不同服务中。面向一些数据跨域流通、链上资产转移等需求,跨链互操作是这些区块链系统的关键技术。跨链原子性是保障跨链操作安全的重要性质,旨在实现跨链交易在所有相关的区块链上都被执行或都不被执行的特性。针对跨链原子性,现有技术包含了哈希锁、原子交换、中继链等,其安全假设存在差异,适用于不同应用场景。其中基于中继链的技术路线是唯一具有普适性,且对交易方不做过多要求的技术路线。现有跨链技术通常将区块链当做黑盒来使用,缺乏对异构区块链,尤其是兼容其底层共识协议的处理方法,仅能够在理想情况下实现跨链原子性。此外,缺乏对多链的跨链互操作技术,现有跨链方案扩展性有待增强。本文提出了一种基于中继链的全新的跨链系统架构,通过异构链管理机制和基于向量时钟的多链协调机制两个模块,可以兼容异构区块链,尤其是兼容其底层共识协议的不同活性假设,并具有较好的可扩展性。具体来说,异构链管理机制将区块链共识的活性性质分成了两大类,针对每类的活性特性,进行了相应的跨链操作处理,去掉了传统二阶段确认(即2PC)中对全局物理时钟计时器的强假设。同时,多链协调机制通过采用轻量级的向量时钟,针对不同跨链操作对原子性需求不同的特性,设计了灵活的跨链交易执行模式,如部分跨链操作仅需要在源链(即跨链交易发起的区块链)保证执行顺序,而无需在意目标链(即非发起方区块链)的执行顺序。通过在FISCOBCOS、Fabric、CITA、Dyno等不同的区块链上的大量实验,表明了本文方法的实用性。具体的跨链交易处理时间和相应的区块链系统的延迟、网络延迟、交易大小等因素相关,本文所提出的跨链方案由于去掉了全局物理时钟计时器的强假设,基本消除了跨链中的额外操作及等待时间,实现了跨链操作的高效性。