TWM661208U - 跨鏈資料傳輸系統 - Google Patents

Abstract

本揭示內容係關於一種跨鏈資料傳輸系統，包含第一區塊鏈、第二區塊鏈、驗證模組及跨鏈節點，其中驗證模組與用戶端及第一區塊鏈通訊連接，用以接收用戶端的請求，並進行資料驗證，跨鏈節點則分別與第一及第二區塊鏈通訊連接，用以管理跨鏈資料傳輸流程。

Description

跨鏈資料傳輸系統

本揭示內容是關於區塊鏈資料傳輸相關領域。具體來說，本揭示內容是關於一種執行區塊鏈間之資料傳輸的系統及方法。

區塊鏈技術最早是用於比特幣交易的基礎概念，利用去中心化的方式記錄交易資訊。具體來說，區塊鏈技術是將每一筆交易資訊形成一區塊，依據時間順序將各個區塊串聯為一鏈狀結構，且新的區塊中包含前一區塊的內容，使區塊鏈上的資料不易遭到竄改。據此，區塊鏈技術的應用逐漸由虛擬貨幣交易擴展到記錄金融相關交易以及應用於其他資產管理。

隨著區塊鏈技術快速發展，且被廣泛應用於供應鏈管理、投票系統、身分認證、不動產及房地產、醫療保健及智慧財產權管理等技術領域，對於數據處理及儲存的需求大幅上升，而單一區塊鏈的性能有限，勢必得仰賴跨區塊鏈的互動(例如：資料傳輸)來滿足各個應用場景。

目前常見的跨鏈資料傳輸方式是透過設置一個中繼鏈(relay chain)作為不同區塊鏈之間的橋樑，來實現區塊鏈間的資產及訊息轉移。然而，基於上述結構進行跨鏈傳輸需將欲傳送的資訊自來源鏈先發送至中繼鏈，在轉而傳送至目標鏈。前述方法雖然可達到跨鏈互動的目的，但資訊須透過第三方區塊鏈進行傳送，導致資料安全性方面的疑慮。

有鑑於此，本領域亟需一種新穎的跨鏈資料傳輸技術，可在不透過第三方區塊鏈的情況下，進行資料驗證、傳輸請求驗證以及跨鏈傳輸的過程，以提升區塊鏈互動過程資料的安全性。

新型內容旨在提供本揭示內容的簡化摘要，以使閱讀者對本揭示內容具備基本的理解。此新型內容並非本揭示內容的完整概述，且其用意並非在指出本新型實施例的重要/關鍵元件或界定本新型的範圍。

本揭示內容是關於一種跨鏈資料傳輸系統，係運作於一電腦主機內，用以依據用戶端的跨鏈傳輸請求進行跨鏈資料傳輸。依據本揭示內容一具體實施方式，所述跨鏈資料傳輸系統包含第一區塊鏈、第二區塊鏈、驗證模組以及跨鏈節點，其中所述第一區塊鏈儲存有一資料；所述驗證模組與用戶端及第一區塊鏈通訊連接，用以依據用戶端的跨鏈傳輸請求自第一區塊鏈取得所述資料及跨鏈資訊，並產生資料證明及鏈上證明，且將所述資料證明及鏈上證明傳送至第一區塊鏈；以及所述跨鏈節點分別與第一區塊鏈及第二區塊鏈通訊連接，用以截取第一區塊鏈上的資料證明及鏈上證明，並驗證鏈上證明，以產生驗證結果，且將驗證結果傳送至第一區塊鏈。據此，所述第一區塊鏈依據驗證結果將資料傳送至所述第二區塊鏈，以完成跨鏈資料傳輸。

依據本揭示內容一實施方式，所述跨鏈傳輸請求包含待驗證資料及請求資訊；以及所述驗證模組更用以執行：(a)將請求資訊傳送至該第一區塊鏈，以取得該第一區塊鏈上的該資料及該跨鏈資訊；(b)比對該待驗證資料及 該資料，以產生該資料證明；以及(c)依據該資料證明及該跨鏈資訊產生該鏈上證明。

在本揭示內容一實施方式中，所述跨鏈節點更用以將驗證結果及資料證明傳送至第二區塊鏈。

在本揭示內容另一實施方式中，所述第二區塊鏈更用以利用資料證明驗證來自第一區塊鏈的資料。

依據本揭示內容某些實施方式，所述第二區塊鏈儲存有一私鑰，且所述跨鏈節點儲存有對應所述私鑰的一公鑰。在本揭示內容一實施方式中，所述驗證模組更用以依據跨鏈資訊自跨鏈節點取得所述公鑰，且傳送至第一區塊鏈。依據本揭示內容一具體實施方式，第一區塊鏈利用所述公鑰加密資料，以產生加密資料，且將所述加密資料傳送至第二區塊鏈。在本揭示內容一實施方式中，第二區塊鏈更用以依據所述私鑰解密該加密資料，以恢復資料。

在參閱下文實施方式後，本新型所屬技術領域中具有通常知識者當可輕易瞭解本新型之基本精神及其他新型目的，以及本新型所採用之技術手段與實施態樣。

100、200:跨鏈資料傳輸系統

110、210:第一區塊鏈

120、220:第二區塊鏈

130、230:驗證模組

140、240:跨鏈節點

212:第一交易管理模組

222:第二交易管理模組

U:用戶端

為讓本新型的上述與其他目的、特徵、優點與實施方式能更明顯易懂，所附圖式之說明如下。

第1圖為依據本揭示內容一實施方式所繪示之跨鏈資料傳輸系統100的示意圖；以及 第2圖為依據本揭示內容另一實施方式所繪示之跨鏈資料傳輸系統200的示意圖。

根據慣常的作業方式，圖中各種特徵與元件並未依比例繪製，其繪製方式是為了以最佳的方式呈現與本新型相關的具體特徵與元件。此外，在不同圖式間，以相同或相似的元件符號來指稱相似的元件/部件。

為了使本揭示內容的敘述更加詳盡與完備，下文針對了本新型的實施態樣與具體實施例提出了說明性的描述；但這並非實施或運用本新型具體實施例的唯一形式。實施方式中涵蓋了多個具體實施例的特徵以及用以建構與操作這些具體實施例的方法步驟與其順序。然而，亦可利用其他具體實施例來達成相同或均等的功能與步驟順序。

I 定義

為方便起見，本說明書、實施例及所附申請專利範圍中所使用的特定專有名詞集中在此。除非本說明書另有定義，此處所使用的科學與技術詞彙的含義與本新型所屬技術領域中具有通常知識者所理解與慣用的意義相同。並且，在和上下文不相衝突的情形下，本說明書所使用的單數名詞涵蓋該名詞的複數型，而所使用的複數名詞時亦涵蓋該名詞的單數型。具體而言，在本說明書與申請專利範圍中，單數形式「一」(a及an)包括複數參考值，但依據上下文而另有指示者除外。此外，在本說明書與申請專利範圍中，「至少一」(at least one)與「一或多」(one or more)表述方式的意義相同，兩者都代表包含了一、二、三或更多。

在本揭示內容中，所述「用戶端」包含任何能夠與至少一伺服器通訊連接的計算機裝置，其中所述通訊連接不限於有線或無線網路連接。依據本新型一實施方式，所述「用戶端」包含至少一圖形顯示裝置(graphical display device)和圖形化使用者介面(graphical user interfaces)，讓使用者能夠透過圖形化使用者介面的應用程式、工具、服務或軟體查看訊息及互動。為使用者透過計算機裝置或終端機與本系統互動的位置。在此，用戶端的使用者較佳為資料傳輸方。

在本揭示內容中，所述「跨鏈傳輸」是指在不同區塊鏈之間進行資產、數據或資訊的交互和轉移。

在本揭示內容中，所述「資料證明」(data proof)是指在區塊鏈技術或其他分散式儲存系統中，認證某個特定資料的真實性、完整性和時間戳記所生成之證明。

在本揭示內容中，所述「鏈上證明」(block proof)是指在區塊鏈技術或其他分散式儲存系統中，證明特定資料存在於區塊鏈上所生成之證明。

在本揭示內容中，所述「節點」(node)是指在區塊鏈技術中組成區塊鏈網路的基本單位，用以驗證交易、維護區塊鏈的一致性和安全性，以及協調和傳播數據的計算機設備。「跨鏈節點」(cross-chain node)是指設置於不同區塊鏈網路的兩條區塊鏈之間，或是指設置於同一區塊鏈網路上的兩條區塊鏈之間的節點，使兩條區塊鏈可進行資產或數據的交互操作。

在本揭示內容中，所述「公鑰」(public key)及「私鑰」(private key)是指由相應的生成演算法生成之相互對應的字符，用於加密和解密數據、數位簽名以及身份驗證。一般來說，「公鑰」是公開於網路中，用以加密數 據，「私鑰」則是由使用者或用戶端自行保管，用以解密由對應之公鑰加密的數據，因此只有擁有私鑰的人才能夠解密使用相應公鑰加密的數據。

II 具體實施方式

隨著區塊鏈技術蓬勃發展，在商業上的需求亦日益多樣，舉例來說，金融機構可能在不同區塊鏈網路皆擁有虛擬資產和交易數據，為了整合該些資產及交易數據管理，唯有透過跨鏈交互操作才能滿足這項需求。然而，目前的跨鏈操作需經由第三方區塊鏈(即中繼鏈)進行驗證及傳輸，產生資安方面的疑慮。為了改善先前技術的缺陷，本揭示內容透過設置跨鏈節點取代中繼鏈來進行驗證及傳輸，並啟動區塊鏈間直接交互操作的機制，促進資產在不同區塊鏈間安全流通。

本揭示內容旨在提供一種跨鏈資料傳輸的系統，係運作於一電腦主機內，用以依據使用者/用戶端的操作執行兩個區塊鏈之間的資料傳輸作業。第1圖為依據本揭示內容一具體實施方式所繪示之跨鏈資料傳輸系統100的示意圖。如圖所示，跨鏈資料傳輸系統100包含第一區塊鏈110、第二區塊鏈120、驗證模組130及跨鏈節點140。驗證模組130與用戶端U通訊連接，以接收來自用戶端U的操作指令(即，跨鏈傳輸請求)。所述驗證模組130進一步與第一區塊鏈110通訊連接，用以依據用戶端U的請求進行欲傳輸之資料的驗證；所述跨鏈節點140則分別與第一及第二區塊鏈110及120通訊連接，據以操作區塊鏈110及120間的資料傳輸流程。

在本揭示內容中，跨鏈資料傳輸系統100所包含的第一區塊鏈110、第二區塊鏈120、驗證模組130及跨鏈節點140是由一電腦主機內所含的處理器及記憶體來實現。處理器用以執行運算，可以是單一放置於一伺服器內的 處理器，或是多個分散式進行協同運算的多個處理器。具體實例為中央處理器、數位訊號處理器、微處理器、微控制器等。記憶體則儲存處理器執行的程序與數據，例如為各類型靜態隨機存取記憶體(SRAM)、動態隨機存取記憶體(DRAM)。

所述第一區塊鏈110儲存有用戶端U欲傳送至第二區塊鏈120的一資料，例如：交易記錄、資產所有權、身份訊息或供應鏈數據，但不限於此。用戶端U透過個人端點裝置(例如，個人電腦、智慧型手機或平板終端)向系統發送跨鏈傳輸請求，以啟動後續驗證及傳輸流程。所述第一及第二區塊鏈110及120上分別部屬有一智能合約，用以根據事先設定的條款和條件自動執行以完成用戶端U請求的任務(例如，跨鏈資料傳輸)。在本揭示內容實施方式中，所述第一及第二區塊鏈110及120可以是公有鏈、私有鏈或聯盟鏈。

所述驗證模組130係用以驗證第一區塊鏈110上的資料。具體來說，所述驗證模組130接收來自用戶端U的資料傳輸請求，並依據該資料傳輸請求與對應的區塊鏈(即，第一區塊鏈110)建立連線，且自第一區塊鏈110取得交易收據(transaction receipt)(包含欲傳送的資料及跨鏈資訊)，以驗證鏈上的資料，進而產生資料證明及鏈上證明，並將資料證明及鏈上證明傳送至第一區塊鏈110。所述資料證明是用以確認鏈上資料的正確性與可靠性，所述鏈上證明則是用以證實所述資料存在於指定之第一區塊鏈110上。依據本揭示內容一例示性實施方式，所述驗證模組130是透過零知識(zero-knowledge)證明技術來驗證跨鏈資料。

在本揭示內容中，所述驗證模組130可以是設置於個人端點裝置上的節點軟體、瀏覽器擴充功能、應用程式介面(application programming interface,API)、應用程式(例如：桌面應用程式、網頁應用程式、移動應用程式、服務器應用程式或嵌入式應用程式)或其他可提供用戶端U輸入指令以與區塊鏈產生互動的形式來呈現。

依據本揭示內容某些實施方式，所述跨鏈傳輸請求包含待驗證資料及請求資訊，驗證模組130將請求資訊傳送至第一區塊鏈110後，依據請求資訊取得第一區塊鏈110上儲存的目標資料以及進行傳輸相關的跨鏈資訊，其中該跨鏈資訊包含目標鏈(即第二區塊鏈120)訊息。接著，驗證模組130將來自用戶端U的待驗證資料與第一區塊鏈110上的資料進行比對，以確認欲傳輸之資料與鏈上儲存之資料是否相同；若比對結果兩者內容相符，即產生資料證明，並進一步依據該資料證明及跨鏈資訊產生鏈上證明；反之，若比對結果兩者內容不相符，則無法產生資料證明及鏈上證明，同時中斷該次資料傳輸流程。

所述跨鏈節點140分別與第一區塊鏈110及第二區塊鏈120通訊連接，用以監聽區塊鏈上發生的事件。依據本揭示內容一實施方式，當跨鏈節點140監聽到第一區塊鏈110接收到來自驗證模組130的資料證明及鏈上證明，跨鏈節點140即截取所述資料證明及鏈上證明，並利用跨鏈節點140上的用以驗證的功能模塊來驗證鏈上證明，以產生一驗證結果；需要注意的是，所述跨鏈節點140僅抓取資料證明及鏈上證明的內容，與第一區塊鏈110間並無實質上的資料傳輸。最後，跨鏈節點140將驗證結果回傳至第一區塊鏈110上，更新鏈上證明的驗證狀態，且第一區塊鏈110可依據驗證結果與第二區塊鏈120建立連線(即彼此通訊連接)，並將資料傳送至第二區塊鏈120。具體來說，前述驗證 結果包含對跨鏈傳輸所產生之區塊頭(block header)資訊驗證之結果，據以通知第一區塊鏈110將資料透過點對點的方式傳送到第二區塊鏈120。

依據本揭示內容非必要的實施方式，所述跨鏈節點140中包含一分散帳本(ledger)，用以儲存區塊鏈的交易記錄，以及跨鏈交互的資訊，例如：跨鏈交易的來源(即，第一區塊鏈110)、目的地(即，第二區塊鏈120)及狀態，以確保交易的透明性和不可逆轉性。

為了進一步提升跨鏈交互傳輸的可靠性，確認來源鏈及目標鏈的正確性，在跨鏈資料傳輸系統100中，第二區塊鏈120亦會進行資料的驗證。依據本揭示內容某些實施方式，跨鏈節點140將前述驗證結果及資料證明傳送至第二區塊鏈120。在本揭示內容一實施方式中，第二區塊鏈120更用以利用資料證明驗證來自第一區塊鏈110的資料。具體來說，跨鏈節點140產生驗證結果後，同時將驗證結果傳到第一及第二區塊鏈110及120，以更新兩個區塊鏈上鏈上證明的驗證狀態，並將截取自第一區塊鏈110的資料證明傳送至第二區塊鏈120，供第二區塊鏈120對來自第一區塊鏈110的資料進行驗證。

依據本揭示內容可任選的實施方式，第一區塊鏈110進一步於傳輸資料前加密該資料，其可利用本領域習知的任一種對稱加密或非對稱加密演算法(例如：RSA演算法、橢圓曲線數字簽名演算法(Elliptic Curve Digital Signature Algorithm,ECDSA)、愛德華曲線數位簽章演算法(Edwards-curve Digital Signature Algorithm,EdDSA)、橢圓曲線迪菲-赫爾曼(Elliptic Curve Diffie-Hellman,ECDH)演算法、離散對數問題(Discrete Logarithm Problem,DLP)演算法，但不限於此)來產生公私鑰以加密資料，避免傳輸過程中資料外洩的可能性。在本揭示內容一具體實施方式中，跨鏈資料傳輸系統100是利 用非對稱加密的方式來加密資料，其中第二區塊鏈120上儲存有一私鑰，而跨鏈節點140上儲存有對應該私鑰的公鑰；所述第一區塊鏈110透過驗證模組130取得所述公鑰，以加密該資料，並將加密資料傳送至第二區塊鏈120。依據本揭示內容一具體實施方式，驗證模組130依據跨鏈資訊向跨鏈節點140取得第二區塊鏈120的公鑰，並與資料證明及鏈上證明一起傳送至第一區塊鏈110。據此，所述第二區塊鏈120接收到加密資料後，則可利用其私鑰進行解密，以取得原始資料。換句話說，若第一區塊鏈110在傳輸過程中出現異常，將資料傳送到錯誤的區塊鏈，該區塊鏈因未持有對應的私鑰而無法成功對加密資料進行解密，可確保資料不會洩漏給不相關的第三人。

基於上述，本領域具有通常知識者當可想見，所述第一區塊鏈110及第二區塊鏈120係指包含區塊鏈的網路，亦即包含執行智能合約的節點，以及其他功能模組(例如：交易管理模組)，據以完成區塊鏈間的相互操作。

請參見第2圖，其是依據本揭示內容一具體實施方式所繪示之跨鏈資料傳輸系統200的示意圖。如第2圖所示，跨鏈資料傳輸系統200在結構上與跨鏈資料傳輸系統100大致相同，其包含第一區塊鏈210、第二區塊鏈220、驗證模組230及跨鏈節點240，其中驗證模組230與用戶端U及第一區塊鏈210通訊連接，跨鏈節點240則分別與第一及第二區塊鏈210及220通訊連接，據以進行驗證及操作跨鏈資料傳輸。惟，兩者差異在於，跨鏈資料傳輸系統200的第一區塊鏈210及第二區塊鏈220上分別設置有第一交易管理模組212及第二交易管理模組222，其中第一區塊鏈210及第二區塊鏈220利用第一交易管理模組212及第二交易管理模組222彼此通訊連接，據以進行前述之資料加解密以及跨鏈傳輸的程序。

具體來說，第一區塊鏈210上的第一交易管理模組212確認到鏈上證明的驗證狀態改變後，自第一區塊鏈210上調用欲傳送之資料，並利用取自跨鏈節點240的該公鑰進行加密，接著將加密資料透過第一交易管理模組212傳送至第二交易管理模組222。接收到加密資料後，第二交易管理模組222則利用其私鑰進行解密以還原成原始資料，再利用取自跨鏈節點240的資料證明驗證該資料的正確性，當驗證成功後即完成將資料傳送到第二區塊鏈220的任務。亦即，第二交易管理模組222會經過二次驗證(透過私鑰解密及利用資料證明驗證原始資料)才會將獲得的資料寫入第二區塊鏈220上。

總結上述，本揭示內容提供一種跨鏈資料傳輸系統及利用該系統進行跨鏈資料傳輸的流程，藉由設置驗證模組來確認區塊鏈上資料的正確性，以及設置跨鏈節點來管理兩區塊鏈間的資料傳輸流程，據以取代跨鏈區塊鏈(即中繼鏈)，避免資料通過第三方區塊鏈進行傳輸，提升跨鏈操作的安全性。

100:跨鏈資料傳輸系統

110:第一區塊鏈

120:第二區塊鏈

130:驗證模組

140:跨鏈節點

U:用戶端

Claims (8)

1. 一種跨鏈資料傳輸系統，係運作於於一電腦主機內，用以依據一用戶端的一跨鏈傳輸請求進行跨鏈資料傳輸，包含：一第一區塊鏈，儲存有一資料；一第二區塊鏈；一驗證模組，與該用戶端及該第一區塊鏈通訊連接，用以依據該用戶端的該跨鏈傳輸請求自該第一區塊鏈取得該資料及一跨鏈資訊，並產生一資料證明及一鏈上證明，且將該資料證明及該鏈上證明傳送至該第一區塊鏈；以及一跨鏈節點，分別與該第一區塊鏈及該第二區塊鏈通訊連接，用以截取該第一區塊鏈上的該資料證明及該鏈上證明，並驗證該鏈上證明，以產生一驗證結果，且將該驗證結果傳送至該第一區塊鏈；其中，該第一區塊鏈依據該驗證結果將該資料傳送至該第二區塊鏈，以完成跨鏈資料傳輸。
2. 如請求項1所述之跨鏈資料傳輸系統，其中該跨鏈傳輸請求包含一待驗證資料及一請求資訊，且該驗證模組更用以執行：(a)將該請求資訊傳送至該第一區塊鏈，以取得該第一區塊鏈上的該資料及該跨鏈資訊；(b)比對該待驗證資料及該資料，以產生該資料證明；以及(c)依據該資料證明及該跨鏈資訊產生該鏈上證明。
3. 如請求項1所述之跨鏈資料傳輸系統，其中該跨鏈節點更用以將該驗證結果及該資料證明傳送至該第二區塊鏈。
4. 如請求項3所述之跨鏈資料傳輸系統，其中該第二區塊鏈更用以利用該資料證明驗證來自該第一區塊鏈的該資料。
5. 如請求項1所述之跨鏈資料傳輸系統，其中該第二區塊鏈儲存有一私鑰，且該跨鏈節點儲存有對應該私鑰的一公鑰。
6. 如請求項5所述之跨鏈資料傳輸系統，該驗證模組更用以依據該跨鏈資訊自該跨鏈節點取得該公鑰，且傳送至該第一區塊鏈。
7. 如請求項6所述之跨鏈資料傳輸系統，其中該第一區塊鏈利用該公鑰加密該資料，以產生一加密資料，且將該加密資料傳送至該第二區塊鏈。
8. 如請求項7所述之跨鏈資料傳輸系統，其中該第二區塊鏈更用以依據該私鑰解密該加密資料，以恢復該資料。

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