区块链跨链技术研究

doi:10.3969/j.issn.1671-1122.2019.08.012

信息网络安全 ›› 2019, Vol. 19 ›› Issue (8): 83-90.doi: 10.3969/j.issn.1671-1122.2019.08.012

区块链跨链技术研究

路爱同, 赵阔(), 杨晶莹, 王峰

吉林大学计算机科学与技术学院,吉林长春 130012

收稿日期:2019-05-16 出版日期:2019-08-10 发布日期:2020-05-11
作者简介:
作者简介：路爱同（1992—）,男,山东,硕士研究生,主要研究方向为区块链;赵阔（1977—）,男,吉林,副教授,博士,主要研究方向为网络空间安全、大数据处理技术、云计算、物联网、区块链;杨晶莹（1996—）,女,吉林,硕士研究生,主要研究方向为区块链;王峰（1987—）,男,吉林,副教授,博士,主要研究方向为网络空间安全、物联网、数据融合。
基金资助:
国家重点研发计划[2017YFA0604500];国家自然科学基金[61701190];吉林省中青年科技创新领军人才及团队项目[20170519017JH];吉林省青年科学基金[20180520021JH];吉林省重点科技研发项目[20180201103GX];中国博士后科学基金[2018M631873];吉林省发展与改革委员会项目[2019FGWTZC001]

Research on Cross-chain Technology of Blockchain

Aitong LU, Kuo ZHAO(), Jingying YANG, Feng WANG

College of Computer Science and Technology, Jilin University, Changchun Jilin 130012 China

Received:2019-05-16 Online:2019-08-10 Published:2020-05-11

摘要/Abstract

摘要：

随着区块链技术的持续发展和创新,支付结算、产品溯源、身份认证等领域出现了具有不同特点、适应不同场景需求的大量区块链网络,形成了诸多价值孤岛。区块链跨链技术是实现链间互联互通和价值转移的重要技术手段。文章对目前区块链主流跨链技术进行了系统总结,首先介绍了跨链技术特性,然后介绍了跨链技术的难点及其参考解决方案,接着介绍了4种主要的跨链技术,最后分析了跨链技术面临的挑战并对其未来进行了展望。

关键词: 区块链, 跨链, 互操作性

Abstract:

With the continuous development and innovation of blockchain technology, a large number of blockchain networks with different characteristics and adapting to different scenarios have emerged in the fields of payment and settlement, product traceability and identity authentication, forming many value islands. Blockchain cross-chain technology is an important technical means to achieve inter-chain connectivity and value transfer. This paper systematically summarizes the current mainstream cross-chain technologies. Firstly, this paper analyzes the characteristics of cross-chain technology, and then summarizes the difficulties of cross-chain technology and its reference solutions. Furthermore, this paper introduces four main cross-chain techniques. Finally, this paper analyzes the challenges of cross-chain technology and forecasts its future prospect.

Key words: blockchain, cross-chain, interoperability

中图分类号:

TP309

路爱同, 赵阔, 杨晶莹, 王峰. 区块链跨链技术研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(8): 83-90.

Aitong LU, Kuo ZHAO, Jingying YANG, Feng WANG. Research on Cross-chain Technology of Blockchain[J]. Netinfo Security, 2019, 19(8): 83-90.

图/表 2

参考文献 27

[1]	NAKAMOTO S. Bitcoin: A Peer-to-peer Electronic Cash System[EB/OL]. , 2019-4-9.
[2]	LAMPORT L, SHOSTAK R, PEASE M.The Byzantine Generals Problem[J]. ACM Trans on Programming Languages & Systems, 1982, 4(3): 382-401.
[3]	WANG Xiliang, LIU Xuefeng, ZHAO Gansen, et al.Overview of Blockchain: Technology and Challenges[J]. Radio Communications Technology, 2018, 44(6): 531-537.
	王锡亮,刘学枫,赵淦森,等.区块链综述:技术与挑战[J].无线电通信技术,2018,44(6):531-537.
[4]	SUN Yi,FAN Lingjun, HONG Xuehai.Technology Development and Application of Blockchain: Current Status and Challenges[J]. Engineering Science,2018, 20(2): 27-32.
	孙毅,范灵俊,洪学海.区块链技术发展及应用:现状与挑战[J].中国工程科学,2018,20(2):35-40.
[5]	WOOD G. Ethereum: A Secure Decentralised Generalised Transaction Ledger[EB/OL]. , 2019-4-11.
[6]	BUTERIN V[EB/OL]., 2019-4-13.
[7]	Hyperledger[EB/OL]., 2019-4-14.
[8]	YANG Yuguang, ZHANG Shuxin.Review and Research for Consensus Mechanism of Block Chain[J]. Journal of Information Securyity Research, 2018(4): 369-379.
	杨宇光,张树新.区块链共识机制综述[J].信息安全研究,2018(4):369-379.
[9]	GAO Zhihao.Introduction to Cross-chain Technology of Blockchain[J]. Cards World, 2016(11): 46-51
	高志豪. 区块链之跨链技术介绍[J].金卡工程,2016(11):46-51.
[10]	GERVAIS A, KARAME G O, WÜST K, et al. On the Security and Performance of Proof of Work Blockchains[C]// ACM. The 2016 ACM SIGSAC Conference, October 24-28, 2016 , Vienna, Austria. New York: ACM, 2016: 3-16.
[11]	MA Chunguang, AN Jing, BI Wei, et al.Smart Contract in Blockchain[J]. Netinfo Security, 2018, 18(11): 8-17.
	马春光,安婧,毕伟,等. 区块链中的智能合约[J].信息网络安全,2018,18(11):8-17.
[12]	Blockstream[EB/OL]., 2019-2019-4-12.
[13]	Mark Friedenbach, Compact SPV Proofs via Block Header Commitments[EB/OL]. , 2019-4-15.
[14]	HERLIHY M. Atomic Cross-Chain Swaps[EB/OL]. , 2019-4-16.
[15]	TAN Senpeng, YANG Chao.Research and Improvement of Blockchain DPoS Consensus Mechanism[J]. Modern Computer, 2019(6): 11-14.
	谈森鹏,杨超.区块链DPoS共识机制的研究与改进[J].现代计算机(专业版),2019(6):11-14.
[16]	KARAME G O, ANDROULAKI E, CAPKUN S.Double-spending Fast Payments in Bitcoin[C]//ACM. The 2012 ACM Conference on Computer & Communications Security, October 16-18, 2012, Raleigh, North Carolina, USA. New York: ACM, 2012: 906-917.
[17]	ZHANG Shitong, QIN Bo, ZHENG Haibin.Research on Multi-party Cross-chain Protocol Based on Hash Locking[J]. Cyberspace Security, 2018, 9(11): 57-62, 67.
	张诗童,秦波,郑海彬.基于哈希锁定的多方跨链协议研究[J].网络空间安全,2018,9(11):57-62,67.
[18]	HOPE-BAILIE A, THOMAS S.Interledger: Creating a Standard for Payments[C]//International World Wide Web Conferences Steering Committee. The 25th International Conference Companion on World Wide Web, April 11-15, 2016, Montréal, Québec, Canada. Republic and Canton of Geneva, Switzerland: International World Wide Web Conferences Steering Committee, 2016: 281-282.
[19]	Vitalik Buterin. Chain Interoperability[EB/OL]. , 2016-9-9/2019-4-7.
[20]	BACK A, CORALLO M, DASHJR L, et al. Enabling Blockchain Innovations with Pegged Sidechains[EB/OL]. , 2019-4-17.
[21]	BUCHMAN E, KWON J. Cosmos: A Network of Distributed Ledgers[EB/OL]. , 2019-4-17.
[22]	Fusion[EB/OL]. ,2019-4-15.
[23]	PAN Chen, LIU Zhiqiang, LIU Zhen, et al.Research on Scalability of Blockchain Technology: Problems and Methods[J]. Journal of Computer Research and Development, 2018, 55(10): 2099-2110.
	潘晨,刘志强,刘振,等.区块链可扩展性研究:问题与方法[J].计算机研究与发展,2018,55(10):2099-2110.
[24]	BAHACK L. Theoretical Bitcoin Attacks with less than Half of the Computational Power (draft)[EB/OL]. ,2019-4-18.
[25]	WANG Hao, SONG Xiangfu, KE Junming, et al.Blockchain and Privacy Preserving Mechanisms in Cryptocurrency[J]. Netinfo Security, 2017, 17(7): 32-39.
	王皓,宋祥福,柯俊明,等. 数字货币中的区块链及其隐私保护机制[J].信息网络安全,2017,17(7):32-39.
[26]	GORDON W J, CATALINI C. Blockchain Technology for Healthcare: Facilitating the Transition to Patient-Driven Interoperability[EB/OL]. , 2019-4-12.
[27]	ZHAO Kuo, XING Yongheng.Security Survey of Internet of Things Driven by Block Chain Technology[J]. Netinfo Security, 2017, 17(5): 1-6.
	赵阔,邢永恒.区块链技术驱动下的物联网安全研究综述[J].信息网络安全,2017,17(5):1-6.

跨链机制性能	公证人模式	侧链/中继	哈希锁定	分布式私钥控制
互操作性	所有	所有（需要所有链上都有中继,否则只支持单向）	只有交叉依赖	所有
信任模型	多数公证人诚实	链不会失效或受到51%攻击^[24]	链不会失效或受到51% 攻击	链不会失效或受到51% 攻击
使用跨链交换	支持	支持	支持	支持
使用跨链资产转移	支持（需要长期公证人信任）	支持	不支持	支持
适用跨链原语	支持	支持	不直接支持	支持
适用跨链资产抵押	支持（需要长期公证人信任）	支持	大多数支持但有难度	支持
多种币智能合约	困难	困难	不支持	支持
实现难度	中等	难	容易	中等

区块链跨链技术研究

Research on Cross-chain Technology of Blockchain

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 2

参考文献 27

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	边玲玉, 张琳琳, 赵楷, 石飞. 基于LightGBM的以太坊恶意账户检测方法[J]. 信息网络安全, 2020, 20(4): 73-80.
[2]	毛志来, 刘亚楠, 孙惠平, 陈钟. 区块链性能扩展与安全研究[J]. 信息网络安全, 2020, 20(3): 56-64.
[3]	郎为民, 张汉, 赵毅丰, 姚晋芳. 一种基于区块链的物联网行为监控和活动管理方案[J]. 信息网络安全, 2020, 20(2): 22-29.
[4]	姚萌萌, 唐黎, 凌永兴, 肖卫东. 基于串空间的安全协议形式化分析研究[J]. 信息网络安全, 2020, 20(2): 30-36.
[5]	周艺华, 吕竹青, 杨宇光, 侍伟敏. 基于区块链技术的数据存证管理系统[J]. 信息网络安全, 2019, 19(8): 8-14.
[6]	郑敏, 王虹, 刘洪, 谭冲. 区块链共识算法研究综述[J]. 信息网络安全, 2019, 19(7): 8-24.
[7]	周元健, 秦冬梅, 刘忆宁, 吕松展. 基于区块链的可信仓单系统设计[J]. 信息网络安全, 2019, 19(6): 84-90.
[8]	王文明, 施重阳, 王英豪, 危德健. 基于区块链技术的交易及其安全性研究[J]. 信息网络安全, 2019, 19(5): 1-9.
[9]	黑一鸣, 刘建伟, 张宗洋, 喻辉. 基于区块链的可公开验证分布式云存储系统[J]. 信息网络安全, 2019, 19(3): 52-60.
[10]	赵国锋, 张明聪, 周继华, 赵涛. 基于纠删码的区块链系统区块文件存储模型的研究与应用[J]. 信息网络安全, 2019, 19(2): 28-35.
[11]	王文明, 王全玉, 王英豪, 任好盼. 面向敏感区域的智能监控与预警数据库研究与设计[J]. 信息网络安全, 2019, 19(12): 1-9.
[12]	田秀霞, 陈希, 田福粮. 基于区块链的社区分布式电能安全交易平台方案[J]. 信息网络安全, 2019, 19(1): 51-58.
[13]	李佩丽, 徐海霞, 马添军, 穆永恒. 区块链技术在网络互助中的应用及用户隐私保护[J]. 信息网络安全, 2018, 18(9): 60-65.
[14]	段琼琼, 项定华, 史红周. 基于区块链的智能物件认证技术方案设计[J]. 信息网络安全, 2018, 18(9): 95-101.
[15]	刘敬浩, 平鉴川, 付晓梅. 一种基于区块链的分布式公钥管理方案研究[J]. 信息网络安全, 2018, 18(8): 25-33.