一种基于区块链的高频交易方法及系统与流程

本发明涉及区块链技术领域，具体地说是一种基于区块链的高频交易方法及系统。

背景技术：

以区块链为底层技术所构建的加密数字货币体系，由于其分布式的特点，尽管数据记录安全性很高，但用于交易时效率相对于传统的中心式服务器或交易运营商处理要低。这也是很多人诟病的、比特币目前尚不能满足大批量交易单及时处理的原因。技术方面的具体原因是，传统的区块链技术要记录每一笔交易，无论这笔交易是大是小，而且单个区块容量有限。以比特币为例，要向某人发送比特币，你就要创建一笔交易，对它进行加密签名(证明你是创建者)，并通过比特币网络广播这笔交易。网络上的节点被称为“矿工”，它确认你的交易，把它打包成块，并在剩余的比特币网络上进行广播，从而确认和完成你的交易。随着比特币被逐渐接受，区块链记录的交易数也随之增长。目前，一个区块最多可容纳1mb的交易，在理想情况下比特币可以支持每秒约10笔的交易。但现实的上限是每秒5到7笔，而目前网络的平均负载大概是每秒3笔交易。如果增加区块大小，每秒的交易数上限就会提高，但区块扩容是有限度的。visa在2013年时每秒峰值达47000笔交易，这远超过比特币4个数量级。visa之所以能做到这一点，因为它是中心化的系统。去中心化或许是赋予比特币优势和变革潜力的属性之一，但也令它难以处理大规模的交易。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的缺点，提出一种基于区块链的高频交易方法，是一种区块链链外交易方式，具体如下：

区块链链外交易通道的建立，

双方分别用自己的私钥签名一笔协议，并将该协议发布到区块链上，该协议的内容为在区块链上锁定一笔资金，所述锁定的资金按双方约定比例进行分配；

进行链外交易，

双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明作废了上一个版本的分配方案；双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明了一个新的分配方案，作废协议与新协议双方分别各自保存在本地；

进行链外交易结算

双方中任意一方将最后一个版本的分配方案协议发布到区块链上，如果另一方对此分配方案没有异议，在一定时间后双方按照此分配方案自由支配资金；如果一方发布了一个已作废的协议，则另一方在一定时间内将作废声明发布到区块链，并获得支付通道内的全部资金。

优选的是，在链外交易过程中用资产币外的另外一种币支付交易产生的手续费。

优选的是，在不需要维护网络的情况下，链外交易过程中不需要支付手续费。

优选的是，所述进行链外交易结算中一定时间均为提前约定时间。

为了解决上述技术问题，本发明又提出了一种基于区块链的高频交易系统，包括区块链链外交易通道建立模块、链外交易模块、链外交易结算模块；所述区块链链外交易通道建立模块是双方分别用自己的私钥签名一笔协议，并将该协议发布到区块链上，该协议的内容为在区块链上锁定一笔资金，所述锁定的资金按双方约定比例进行分配；所述链外交易模块双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明作废了上一个版本的分配方案；双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明了一个新的分配方案，作废协议与新协议双方分别各自保存在本地；所述链外交易结算模块是双方中任意一方将最后一个版本的分配方案协议发布到区块链上，如果另一方对此分配方案没有异议，在一定时间后双方按照此分配方案自由支配资金；如果一方发布了一个已作废的协议，则另一方在一定时间内将作废声明发布到区块链，并获得支付通道内的全部资金。

优选的是，所述链外交易模块中在链外交易时用资产币外的另外一种币支付交易产生的手续费。

优选的是，所述链外交易模块中在链外交易时，在不需要维护网络的情况下，链外交易过程中不需要支付手续费。

优选的是，所述链外交易结算模块中一定时间均为提前约定时间。

由于本发明提出的基于区块链的高频交易方法及系统，采用了区块链链外交易的方式，解决了区块链交易冗杂，效率低的问题，本发明的基于区块链的高频交易方法及系统适用于多资产的高频小额交易场景，交易速度达到每秒10万次，是传统区块链系统速度的5000-10000倍。通过交易双方在区块链上预先设有支付通道，实现多次、高频、双向地通过轧差方式实现瞬间确认的微支付；若双方若无直接的点对点支付通道，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移，进而实现交易双方不受区块链规模的制约进行高性能的点对点交易的方法。而且本发明在实现链外交易时采用资产币之外的币支付交易手续费，实现了资产在交易中无损耗效果。而且本发明的方法及系统在联盟链或者私有链中，即不需要维护网络的情况下，资产交易时可以不支付手续费。

附图说明

图1是根据本发明基于区块链的高频交易方法实施例1中双方通过另外一节点进行交易的示意图。

图2是根据本发明基于区块链的高频交易方法实施例1中双方通过另外n个节点进行交易的示意图。

图3是根据本发明基于区块链的高频交易方法实施例2中双方通过另外一节点进行交易的示意图。

图4是根据本发明基于区块链的高频交易方法实施例2中双方通过另外n个节点进行交易的示意图。

图5是根据本发明基于区块链的高频交易方法实施例3中双方通过另外一节点进行交易的示意图。

图6是根据本发明基于区块链的高频交易方法实施例3中双方通过另外n个节点进行交易的示意图。

图7是本发明基于区块链的高频交易方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述，有必要在此指出的是，以下具体实施方式只用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员可以根据上述发明内容对本发明作出一些非本质的改进和调整。

根据本发明基于区块链的高频交易方法及系统，解决区块链交易冗杂，效率低的问题，通过交易双方在区块链上预先设有支付通道，实现多次、高频、双向地通过轧差方式实现瞬间确认的微支付；若双方若无直接的点对点支付通道，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移，进而实现交易双方不受区块链规模的制约进行高性能的点对点交易的方法。

实施例1

如图7所示，本发明提出的基于区块链的高频交易方法，是一种区块链链外交易的方式实现高频交易的，具体如下：

s101、区块链链外交易通道的建立

支付通道的建立如下：双方分别用自己的私钥签名一笔协议，并将该协议发布到区块链上。协议也可理解为智能合约，该协议的内容为在区块链上锁定一笔资金，这笔锁定的资金按双方约定比例进行分配。该笔锁定的资金可以是其中一方出资，也可以按约定比例双方共同出资。比如：支付通道中沉淀了一部分资金，通道也记录有双方对资金的分配方案。通道刚设立时，初值可能是{a：0.4，b：0.6}，意味着打入通道的资金共有1.0btc，其中a拥有0.4btc，b拥有0.6btc，通道的设立会记录在比特币区块链上。

本发明的基于区块链的高频交易方法提供了一个可扩展的支付通道网络。交易双方若在区块链上预先设有支付通道，就可以多次、高频、双向地通过轧差方式实现瞬间确认的微支付；双方若无直接的点对点支付通道，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，本发明的基于区块链的高频交易方法也可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移。

s102、进行链外交易

交易过程如下：双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明作废了上一个版本的分配方案；双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明了一个新的分配方案。作废协议与新协议双方分别各自保存在本地，不向区块链广播。

比如：甲和乙欲通过支付通道进行交易，且双方各出资0.5，则双方各自将0.5的资金锁定到协议中，并约定分配方案为各自所有0.5的资产。

协议1：甲：0.5乙：0.5

协议1将被发布到区块链上。之后，双方可通过该支付通道进行交易。

若甲欲向乙支付0.1，则双方各自用自己的私钥签署协议2和协议3：

协议2：作废协议1

协议3：甲：0.4乙：0.6

双方各自在本地保存协议2与协议3，不向区块链公布该笔交易。

之后，乙欲向甲支付0.25，则双方各自用自己的私钥签署协议4和协议5：

协议4：作废协议3

协议5：甲：0.65乙：0.35

双方各自在本地保存协议4与协议5，不向区块链公布该笔交易。

再比如：两个尚未建立交易通道的参与方，如果双方都已经与某个第三方建立了交易通道，则所述的双方可以直接通过第三方进行交易。举例说明，如图1所示，假如甲欲向乙支付一笔0.5的交易，甲乙之间没有建立交易通道，甲乙都分别与丙建立了交易通道，则交易可以如下方式进行：甲通过甲丙之间的交易通道支付0.51，丙通过丙乙之间的交易通道支付0.5。交易完成后，甲供支付了0.51，乙共收到了0.5，丙共收到了0.01。甲乙之间完成了0.5的交易，丙收到了0.01的手续费。

进一步，两个尚未建立交易通道的参与方，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，所述双方便可通过所述支付路径完成交易。举例说明，如图2所示，假如甲欲向乙支付一笔0.5的交易，甲乙之间没有建立交易通道，但甲乙之间存在一条具有n个节点的支付路径。则甲向丙1支付0.5+0.01*n，丙1向丙2支付0.5+0.01*(n-1)，丙2向丙3支付0.5+0.01*(n-2)…丙n-1向丙n支付0.5+0.01，丙n向乙支付0.5。甲乙之间完成了0.5的交易，中间n个节点丙1至丙n各收到了0.01的手续费。

s103、进行链外交易结算

链外交易结算过程如下：双方中任意一方将最后一个版本的分配方案协议发布到区块链上，如果另一方对此分配方案没有异议，在一定时间后双方可按照此分配方案自由支配资金；如果一方发布了一个已作废的协议，那另一方可在一定时间内将作废声明发布到区块链，并获得支付通道内的全部资金。上述的一定时间均为提前约定时间。

实施例2

本发明提出的基于区块链的高频交易方法，是一种区块链链外交易的方式实现高频交易的，具体如下：

s101、区块链链外交易通道的建立

支付通道的建立如下：双方分别用自己的私钥签名一笔协议，并将该协议发布到区块链上。协议也可理解为智能合约，该协议的内容为在区块链上锁定一笔资金，这笔锁定的资金按双方约定比例进行分配。该笔锁定的资金可以是其中一方出资，也可以按约定比例双方共同出资。比如：支付通道中沉淀了一部分资金，通道也记录有双方对资金的分配方案。通道刚设立时，初值可能是{a：0.4，b：0.6}，意味着打入通道的资金共有1.0btc，其中a拥有0.4btc，b拥有0.6btc，通道的设立会记录在比特币区块链上。

本发明的基于区块链的高频交易方法提供了一个可扩展的支付通道网络。交易双方若在区块链上预先设有支付通道，就可以多次、高频、双向地通过轧差方式实现瞬间确认的微支付；双方若无直接的点对点支付通道，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，本发明的基于区块链的高频交易方法也可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移。

s102、进行链外交易

交易过程如下：双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明作废了上一个版本的分配方案；双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明了一个新的分配方案。作废协议与新协议双方分别各自保存在本地，不向区块链广播。

比如：甲和乙欲通过支付通道进行交易，且双方各出资0.5，则双方各自将0.5的资金锁定到协议中，并约定分配方案为各自所有0.5的资产。

协议1：甲：0.5乙：0.5

协议1将被发布到区块链上。之后，双方可通过该支付通道进行交易。

若甲欲向乙支付0.1，则双方各自用自己的私钥签署协议2和协议3：

协议2：作废协议1

协议3：甲：0.4乙：0.6

双方各自在本地保存协议2与协议3，不向区块链公布该笔交易。

之后，乙欲向甲支付0.25，则双方各自用自己的私钥签署协议4和协议5：

协议4：作废协议3

协议5：甲：0.65乙：0.35

双方各自在本地保存协议4与协议5，不向区块链公布该笔交易。

链外交易方式存在一个问题，资产在转移的过程中需要支付手续费，即资产在转移的过程中发生了损耗。为了解决问题，本实施例提出了一种基于区块链的高频交易方法，该方法在交易中通过系统币支付手续费，从而达到资产无损的效果。例如：如图3所示，甲乙通过丙的交易为：甲通过甲丙之间的交易通道支付0.5的资产和1系统币，丙通过丙乙之间的交易通道支付0.5资产。交易完成后，甲供支付了0.5资产和1系统币，乙共收到了0.5资产，丙共收到了1系统币。

同样的，对于有n个节点的支付路径交易，则如图4所示，甲向丙1支付0.5资产和n系统币，丙1向丙2支付0.5资产和(n-1)系统币，丙2向丙3支付0.5资产和(n-2)系统币…丙n-1向丙n支付0.5资产和1系统币，丙n向乙支付0.5资产。

s103、进行链外交易结算

链外交易结算过程如下：双方中任意一方将最后一个版本的分配方案协议发布到区块链上，如果另一方对此分配方案没有异议，在一定时间后双方可按照此分配方案自由支配资金；如果一方发布了一个已作废的协议，那另一方可在一定时间内将作废声明发布到区块链，并获得支付通道内的全部资金。上述的一定时间均为提前约定时间。

本实施例中通过支付系统币作为手续费，不仅维护了网络，而且完全实现了资产无损耗转移的效果。适用于各种链，比如公有链、联盟链、私有链。

实施例3

本发明提出的基于区块链的高频交易方法，是一种区块链链外交易的方式实现高频交易的，具体如下：

s101、区块链链外交易通道的建立

支付通道的建立如下：双方分别用自己的私钥签名一笔协议，并将该协议发布到区块链上。协议也可理解为智能合约，该协议的内容为在区块链上锁定一笔资金，这笔锁定的资金按双方约定比例进行分配。该笔锁定的资金可以是其中一方出资，也可以按约定比例双方共同出资。比如：支付通道中沉淀了一部分资金，通道也记录有双方对资金的分配方案。通道刚设立时，初值可能是{a：0.4，b：0.6}，意味着打入通道的资金共有1.0btc，其中a拥有0.4btc，b拥有0.6btc，通道的设立会记录在比特币区块链上。

本发明的基于区块链的高频交易方法提供了一个可扩展的支付通道网络。交易双方若在区块链上预先设有支付通道，就可以多次、高频、双向地通过轧差方式实现瞬间确认的微支付；双方若无直接的点对点支付通道，只要网络中存在一条连通双方的、由多个支付通道构成的支付路径，本发明的基于区块链的高频交易方法也可以利用这条支付路径实现资金在双方之间的可靠转移。

s102、进行链外交易

交易过程如下：双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明作废了上一个版本的分配方案；双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明了一个新的分配方案。作废协议与新协议双方分别各自保存在本地，不向区块链广播。

比如：甲和乙欲通过支付通道进行交易，且双方各出资0.5，则双方各自将0.5的资金锁定到协议中，并约定分配方案为各自所有0.5的资产。

协议1：甲：0.5乙：0.5

协议1将被发布到区块链上。之后，双方可通过该支付通道进行交易。

若甲欲向乙支付0.1，则双方各自用自己的私钥签署协议2和协议3：

协议2：作废协议1

协议3：甲：0.4乙：0.6

双方各自在本地保存协议2与协议3，不向区块链公布该笔交易。

之后，乙欲向甲支付0.25，则双方各自用自己的私钥签署协议4和协议5：

协议4：作废协议3

协议5：甲：0.65乙：0.35

双方各自在本地保存协议4与协议5，不向区块链公布该笔交易。

链外交易方式存在一个问题，为了维护网络的正常运行，资产在转移的过程中需要支付手续费，即资产在转移的过程中发生了损耗。为了解决问题，本实施例提出了一种基于区块链的高频交易方法，如图5所示，甲乙通过丙的交易为：甲通过甲丙之间的交易通道支付0.5，丙通过丙乙之间的交易通道支付0.5。

同样的，对于有n个节点的支付途径交易，如图6所示，甲向丙1支付0.5，丙1向丙2支付0.5，丙2向丙3支付0.5…丙n-1向丙n支付0.5，丙n向乙支付0.5。

本实施例不支付手续费，实现了资产无损耗转移的效果。适用于联盟链、私有链。

s103、进行链外交易结算

链外交易结算过程如下：双方中任意一方将最后一个版本的分配方案协议发布到区块链上，如果另一方对此分配方案没有异议，在一定时间后双方可按照此分配方案自由支配资金；如果一方发布了一个已作废的协议，那另一方可在一定时间内将作废声明发布到区块链，并获得支付通道内的全部资金。上述的一定时间均为提前约定时间。

实施例4

本实施例提出一种基于区块链的高频交易系统，包括区块链链外交易通道建立模块、链外交易模块、链外交易结算模块；所述区块链链外交易通道建立模块是双方分别用自己的私钥签名一笔协议，并将该协议发布到区块链上，该协议的内容为在区块链上锁定一笔资金，所述锁定的资金按双方约定比例进行分配；所述链外交易模块双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明作废了上一个版本的分配方案；双方分别用自己的私钥签名一笔协议，该协议声明了一个新的分配方案，作废协议与新协议双方分别各自保存在本地；所述链外交易结算模块是双方中任意一方将最后一个版本的分配方案协议发布到区块链上，如果另一方对此分配方案没有异议，在一定时间后双方按照此分配方案自由支配资金；如果一方发布了一个已作废的协议，则另一方在一定时间内将作废声明发布到区块链，并获得支付通道内的全部资金。上述的一定时间均为提前约定时间。

所述链外交易模块中在链外交易时用资产币外的另外一种币支付交易产生的手续费。适用于各种区块链，比如公有链、私有链、联盟链。

所述链外交易模块中在链外交易时，在不需要维护网络的情况下，链外交易过程中不需要支付手续费。用于私有链或者联盟链。