一种多方链下支付通道再平衡协议、介质及设备

本申请属于链下支付，具体涉及一种多方链下支付通道再平衡协议、介质及设备。

背景技术：

1、对于提高支付通道网络的支付效率，已经有一些方案被提出，但支付通道网络仍面临资金耗尽这一关键问题。因为在支付通道网络中，通道中的资金是有限的，而用户之间的支付通常是偏斜的，从而导致部分通道资金容易耗尽，也即资金会汇集于通道的一方，而通道另一方的资金被耗尽。资金耗尽问题极大，限制了通道的支付能力，降低了链下交易成功率。现有的支付通道网络再平衡方案存在一定的局限性。依赖环形拓扑结构的再平衡方案仅适用于环形节点组内的通道资金问题，这在一定程度上限制了其应用范围，且在非环形拓扑的支付通道网络中效率不高。而不依赖环形拓扑结构的再平衡方案，在处理星型拓扑结构的多通道再平衡时，面临着链上操作成本高昂和通道容量提升有限的问题。

技术实现思路

1、为应对上述挑战，本发明创新性地提出了一种面向多通道构建的星型拓扑结构的新型再平衡协议。该协议不仅显著降低了星型拓扑结构再平衡的链上开销，而且进一步增强了链下交易的成功率。

2、一种多方链下支付通道再平衡协议，创建合并合约：将中心节点在所有通道内的余额合并在一个新的合约中，形成一个总资金池，其容量等于所有被合并的通道余额总和；

3、在合并的同时将总资金池划分为多个小资金池；对总资金的初始划分会通过合并过程记录在合并合约中；

4、总资金池被初始划分后，执行更新合并；

5、当一条边的交易流量较大，中心节点在这条边的余额不足时，执行重新合并；

6、解除合并过程会将边容量转回通道内。

7、优选的，中心节点h可以根据目前的交易流量情况决定如何对总资金池进行初始划分假设。

8、优选的，合并过程中，通过构建“边”将中心节点和端节点“结对”，支持多个边的并行、快速交易处理，具体步骤为：

9、假设中心节点h希望通过更新合并过程向节点a支付边余额；要完成这次交易，中心节点h需要创建一笔边交易；边交易包括边状态，即双方的边余额和一个记为versionm的版本号；

10、中心节点h首先将自己签名的边交易发送给a；如果a同意进行此次交易，也需要将自己签名的边交易发送给中心节点h；

11、在双方都收到对方签名的边交易后，交易完成。

12、优选的，合并过程中，在结算时，用户需要提交双方签名的边交易，合并合约会验证签名的有效性；如果用户提交了旧的边交易，边的另一端用户可以通过检查versionm来确定边交易是否为最新，从而及时发现作弊行为；

13、在发现作弊行为后，只需提交最新的双方签名的边交易，合并合约始终根据最新的边交易执行结算从而保护诚实用户的余额。

14、优选的，重新合并过程的目的是重新划分边容量；每个小资金池独属于一条边，其容量也称为边容量；重新合并就是在所有边容量总和不变前提下重新调整各条边的容量；通过重新合并过程，中心节点自由使用所有剩余边余额与任一端节点进行交易，并且该过程完全在链下进行。

15、优选的，假设在未重新合并前，中心节点h在边òh-b和òh-c内余额都为0，虽然中心节点h在其他边内仍有余额，但中心节点h此时无法向b或c发起支付，如果中心节点h此时需要向b或c发起支付，中心节点h需要发起重新合并过程，具体步骤如下：

16、步骤一、中心节点h需要创建一笔重新合并交易，其中包含合并状态，即各条边的容量和一个记为versionr的版本号，并收集所有参与方对重新合并交易的签名；

17、步骤二、中心节点h需要将包含所有参与方签名的重新合并交易原子广播；如果原子广播成功，就表明所有参与方达成一致，这笔重新合并交易就被认为是有效的

18、步骤三、每当交易流量情况发生变化，中心节点可以发起一个重新合并过程，根据当前交易流量情况，重新调整各条边的容量。

19、优选的，为了正常关闭通道，用户首先要执行解除合并，任何参与合并的用户都可以提交解除合并请求，解除合并过程会将边容量转回通道内，这个过程会涉及合并合约和通道合约之间的容量转移，解除合并过程并不会导致通道的关闭，也不会导致合并结构的解散。

20、优选的，解除合并步骤如下：

21、步骤一、希望解除合并的用户需要向合并合约提交所有参与方签名的重新合并交易和边双方签名的边交易；

22、步骤二、任何参与方可以通过检查versionr确认重新合并交易是否为最新的，如果发现不是最新的，可以提交最新的所有参与方签名的重新合并交易到合并合约；边的另一方可以通过检查versionm确认边交易是否为最新的，如果不是最新的，提交最新的边双方签名的边交易到合并合约；

23、步骤三、合并合约始终根据最新的重新合并交易和边交易执行解除合并；

24、步骤四、解除合并后，参与解除的边从合并中被移除，合并合约的容量减少对应解除边上的余额。

25、一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现本申请所述的协议。

26、一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现本申请所述的协议。

27、与现有技术相比，本申请有益效果如下：

28、本发明创新性地提出了一种面向多通道构建的星型拓扑结构的新型再平衡协议。该协议不仅显著降低了星型拓扑结构再平衡的链上开销，而且进一步增强了链下交易的成功率。

技术特征：

1.一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，创建合并合约：将中心节点在所有通道内的余额合并在一个新的合约中，形成一个总资金池，其容量等于所有被合并的通道余额总和；

2.根据权利要求1所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，中心节点h根据目前的交易流量情况决定如何对总资金池进行初始划分假设。

3.根据权利要求1所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，合并过程中，通过构建“边”将中心节点和端节点“结对”，支持多个边的并行、快速交易处理，具体步骤为：

4.根据权利要求3所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，合并过程中，在结算时，用户需要提交双方签名的边交易，合并合约会验证签名的有效性；如果用户提交了旧的边交易，边的另一端用户可以通过检查versionm来确定边交易是否为最新，从而及时发现作弊行为；

5.根据权利要求1所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，重新合并过程的目的是重新划分边容量；每个小资金池独属于一条边，其容量也称为边容量；重新合并就是在所有边容量总和不变前提下重新调整各条边的容量；通过重新合并过程，中心节点自由使用所有剩余边余额与任一端节点进行交易，并且该过程完全在链下进行。

6.根据权利要求1所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，假设在未重新合并前，中心节点h在边òh-b和òh-c内余额都为0，虽然中心节点h在其他边内仍有余额，但中心节点h此时无法向b或c发起支付，如果h此时需要向b或c发起支付，h需要发起重新合并过程，具体步骤如下：

7.根据权利要求1所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，为了正常关闭通道，用户首先要执行解除合并，任何参与合并的用户都可以提交解除合并请求，解除合并过程会将边容量转回通道内，这个过程会涉及合并合约和通道合约之间的容量转移，解除合并过程并不会导致通道的关闭，也不会导致合并结构的解散。

8.根据权利要求1所述的一种多方链下支付通道再平衡协议，其特征在于，解除合并步骤如下：

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其上存储有计算机程序，所述计算机程序可被处理器执行以实现权利要求1至8任一所述的协议。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：一个或多个处理器；存储装置，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行时，使得所述电子设备实现如权利要求1至8中任一项所述的协议。

技术总结
本申请属于链下支付技术领域，具体涉及一种多方链下支付通道再平衡协议、介质及设备，本文提出一种面向多通道构建的星型拓扑结构的新型再平衡协议，而本文通过设计合并合约，只对每个通道操作1次来提取其余额，从而总是仅需要N+1次链上操作，并且通过提高资金流动性实现了更大的通道容量，从而提高链下交易成功率。对普通的多通道用户来说，本文协议可以提高他们的交易额度上限和交易成功率；对支付枢纽来说，本文协议可以减轻他们的押金存储压力。

技术研发人员：徐明辉,于文轩,段东良,时云智,王伟兵
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5