支持跨链交易的互联链技术研究

With the rapid development of blockchain technology, we witness an explosion of miscellaneous and independent blockchains supporting different applications, making it an imperative need to realize cross-chain transactions. Prior related work shows weaknesses in security and scalability issues. Aiming at the real requirements of blockchain applications, this project proposes a novel framework "Inter-chain" to support efficient transactions across different blockchains. The main contributions include the architecture, consensus and transport protocol, and privacy protection mechanism in the Inter-chain. With the new Inter-chain framework, arbitrary and independent blockchains are easily connected to and communicated with each other, bringing significant improvement of efficiency, scalability and security of cross-chain transactions.

随着区块链技术与应用的快速发展，各种支持不同应用的相互独立的区块链不断出现，实现跨链交易已经成为区块链应用发展的迫切需求。现有的跨链交易方案尚很初步，在安全性和可扩展性上存在严重缺陷。本项目拟针对区块链跨链交易的需求，通过对区块链跨链交易技术的深入研究，提出一种全新的区块链跨链交易架构——互联链，包括互联链体系结构、互联链共识机制与传输协议和互联链隐私保护机制，旨在实现任意独立区块链之间的互联互通，并保障跨链交易的有效性和用户隐私数据的安全性。

区块链作为构建价值互联网的重要基础设施，已从概念走向应用，服务于多种行业领域。然而，现有不同区块链间呈现明显的孤岛效应，价值无法互通、信任无法传递、生态无法对接，因此区块链互操作已成为当前区块链领域研究的重要课题。针对现有各类跨链互操作方案的不足，本项目开展了基于互联链的区块链互操作技术研究，创新性地提出了一套“以链聚链，按需建域，分层治理”的跨链体系架构，有效满足了通用、高可扩展、可配置的区块链互操作需求。在此基础上，本项目探索了该体系架构中应解决的关键问题，包括跨链信息传输与信任传递、互联链共识机制、跨链原子性保障机制和互联链隐私保护，取得了一系列创新性成果。在跨链信息传输与信任传递方面，提出了一套了通用跨链传输与验证协议和一系列底层网络传输优化方案，支持跨链信息的高效可信传递；在互联链共识机制方面，设计了创新的共识机制Themis，满足了传统共识算法难以同时满足的节点平等性、高可扩展性和不可预测性三个关键需求；在跨链原子性保障方面，首次提出了面向跨链多方资产交换的并行哈希时间锁协议，可在保障原子性的前提下有效加速交换过程；在跨链隐私保护方面，创新性地设计了适用于账户模型的区块链隐私保护方案，支持在互联链内隐藏参与方身份、转账金额等多种敏感信息。项目在研期间，项目组在国内外学术会议和学术期刊上累计发表学术论文13篇，申请国家发明专利6项。