一种用于区块链的跨链管理系统及方法

本发明涉及区块链，更具体地，本发明涉及一种用于区块链的跨链管理系统及方法。

背景技术：

1、现有的区块链技术在处理跨链交易时面临着诸多挑战，尤其是在异构链之间的互操作性、交易效率和安全性方面。随着区块链应用的日益增多，不同区块链平台之间的交互需求也随之增加。然而，由于不同区块链平台在架构、共识机制和数据格式上的差异，实现它们之间的无缝连接和数据交换变得复杂。此外，随着区块链网络的扩展，处理大量跨链事务的能力成为衡量系统性能的关键指标。现有的跨链解决方案往往缺乏灵活性和可扩展性，难以适应不断变化的网络环境和业务需求。

2、在实现本发明实施例过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题或缺陷：跨链交易的效率低下，缺乏对不同事务类型进行优化的分片机制，以及在异构链间通信时缺乏统一的数据格式和处理标准，这些问题限制了跨链系统的性能和应用范围。

技术实现思路

1、本发明提供了一种用于区块链的跨链管理系统及方法。

2、在本发明的第一方面中，提供了一种用于区块链的跨链管理系统，包括：

3、分片并行的可扩展自适应新型跨链架构：包含链关、中继链、分片结构的“链关+中继分片链”架构模型，异构链与中继链通过链关统一连接，中继链采用多片划分，异构链与中继链间通信采用统一的中继数据格式；

4、依据跨链操作执行依赖关系将跨链请求规范化表示，结合复杂任务细粒度要素分解和形式化表达，构建规范的功能解耦组件，建立跨链组件库，以按需调用为原则实现自适应配置跨链组件；

5、采用面向事务类型的分片规则，通过不同事务类型的性能解耦形成通用化跨链事务标准，利用跨链动态分片机制构建不同类型分片提升事务处理效率并分配处理不同类型跨链事务；

6、多源跨链交易动态适配与接入模型：建立异构链交易数据格式与数据特征样本库，利用机器学习和数据挖掘技术对多样化跨链交易数据特征进行主动识别与分类，将字段解析与模版匹配生成针对特定特征交易的解析策略映射，以适配中心形式部署于中继链网络实现对多样化跨链交易数据的动态适配与快速接入；

7、中继链跨片并发高效处理模型：将区块链网络节点单独组网形成信标链和多个分片链，信标链对外提供服务，分片链并行执行交易处理；信标链进行交易监听并转发到交易缓存池，分片链按分片事务处理规则进行交易处理及分片共识，分片区块在信标链上确认出块；采用共享存储状态的跨片并发处理机制，节点通过消息总线共享交易缓存、区块验证、存储服务，底层共用组网模块，分片节点主动拉取交易并通过共享交易池验证交易。

8、进一步地，在分片并行的可扩展自适应新型跨链架构中，所述功能解耦的中继链模块化组件内置加密组件、身份认证组件、监管组件，处理跨链交易时根据特定区块链选择加密组件验证数据，存在监管需求时调用监管组件解析存储数据，身份认证组件为跨链实体提供不同身份认证方式。

9、进一步地，在分片并行的可扩展自适应新型跨链架构中，所述面向事务类型的分片规则的实现包括：

10、确定网络节点数量及跨链事务类型，分析不同事务类型性能消耗等确定分片数量及大小，节点根据分片配置形成分片链处理相应类型跨链事务，中继链根据网络状况动态调整分片数量及大小，且分片规则由配置中心实现，配置中心向节点下发初始化及动态配置并监控网络信息生成动态配置，动态配置生成满足根据分片链性能、网络情况等确定的阈值条件且阈值随跨链事务类型变化。

11、进一步地，在多源跨链交易动态适配与接入模型中，所述数据特征样本库包含不同链上交易数据的结构、字段及特征信息，利用其对接收到的跨链交易数据进行字段解析和模版匹配，生成的解析策略映射包括数据格式转换、字段映射、数据清洗等操作。

12、进一步地，在中继链跨片并发高效处理模型中，所述信标-分片架构的中继链系统工作流程包括：

13、信标链节点监听交易消息并转发到交易缓存池，分片链节点处理特定范围交易，处理完成的交易数据打包成分片区块发送给信标链节点确认出块，信标链节点通过共识算法确保区块有效性和一致性并同步返回确认结果到分片链。

14、进一步地，在中继链跨片并发高效处理模型中，所述跨片并发处理机制的工作步骤为：

15、信标链节点分发交易给分片节点，分片节点发现交易依赖数据不在本分片时，通过消息总线在共享存储中查找依赖数据来源，向信标链发送状态同步请求，同步后执行交易并打包分片区块发送到信标链确认，此过程中其他分片无需锁定状态。

16、进一步地，所述统一的中继数据格式包含通信的来源方信息、目的方信息、数据唯一标志符、跨链事件信息、跨链用户信息、签名信息等数据，具体字段包括from、to、version、sn、timestamp、type、payload、proof、extra，其中from和to代表来源链和目的链身份id，version表示跨链协议版本，sn是跨链交易队列序号，timestamp是跨链交易时间戳，type是跨链请求操作类型，payload是跨链调用内容编码，proof是跨链交易合法性证明，extra是平行链定义的其他功能字段。

17、进一步地，在分片并行的可扩展自适应新型跨链架构中，中继链节点读取配置文件判断所在分片链，分配到同一分片链id的节点组成分片链子网络，分片链内部节点单独进行共识、维护存储等任务，不同分片链间按事务类型分配处理交易，不符合本分片链处理规则的交易向其他分片链转发。

18、进一步地，所述多源跨链交易动态适配与接入模型中，利用机器学习和数据挖掘技术对多样化跨链交易数据特征进行主动识别与分类的模型通过训练实现对交易数据的自动分类，以便后续动态适配处理；在中继链跨片并发高效处理模型中，所有网络节点通过消息总线接入交易池等存储模块，共享存储内容，在跨片交易中实现状态验证的正确性。

19、在本发明的第二方面中，提供了一种用于区块链的跨链管理方法，包括：

20、实现分片并行的可扩展自适应新型跨链架构，包括链关、中继链、分片结构的“链关+中继分片链”架构模型，以及异构链与中继链间通信采用统一的中继数据格式；

21、依据跨链操作执行依赖关系将跨链请求规范化表示，构建规范的功能解耦组件，建立跨链组件库，以按需调用为原则实现自适应配置跨链组件；

22、采用面向事务类型的分片规则，通过不同事务类型的性能解耦形成通用化跨链事务标准，利用跨链动态分片机制构建不同类型分片提升事务处理效率并分配处理不同类型跨链事务。

23、根据本发明的上述实施例至少具有以下有益效果：本发明的跨链管理系统通过采用分片并行的可扩展自适应新型跨链架构，可以提高跨链交易的处理效率和系统的可扩展性。系统通过链关和中继链的协同工作，可以实现异构链与中继链间的统一连接和通信，降低跨链交易的复杂性。此外，系统依据跨链操作执行依赖关系规范化表示跨链请求，并构建了功能解耦组件库，可以实现跨链组件的自适应配置，增强系统的灵活性和适应性。

24、通过面向事务类型的分片规则和跨链动态分片机制，本发明可以有效地提升事务处理效率，并根据不同类型跨链事务的性能需求进行优化。这种机制不仅可以提高跨链事务的处理速度，还可以通过事务类型的性能解耦，形成通用化的跨链事务标准，从而增强系统的稳定性和可靠性。同时，多源跨链交易动态适配与接入模型利用机器学习和数据挖掘技术，可以主动识别与分类多样化的跨链交易数据特征，实现对多源跨链交易的快速接入和处理，可以进一步提升系统的智能化水平。