xLumi: Payment Channel Protocol and Off-chain Payment in Blockchain Contract Systems
在本文中，我们介绍了Super Luminal（“xLumi”），这是一种用于区块链系统的新支付通道协议。xLumi是一个简单的单向支付通道，可以扩展为双向支付通道或完整的网络。xLumi通过使用一组简单的数学规则来保证支付渠道资金的安全性，这些规则可以在任何具有必要基础设施的区块链上轻松实现。本文还给出了这一思想在V Systems合同系统中的具体实现方法。
2021-01-26 cs.CR
A CryptoCubic Protocol for Hacker-Proof Off-Chain Bitcoin Transactions
链下交易允许双方之间立即转移加密货币，没有延迟或不可避免的交易费用。这些功能对于主流加密货币的适应至关重要。它们允许“咖啡币标准”;根据该标准，客户订购咖啡并用比特币支付咖啡。这在今天的链上交易中是不可能的。不幸的是，所有现有的链下交易协议都是众所周知的不可靠的，当前一代的第三方促进者很容易受到基于黑客的攻击。作为山。Gox悲剧性地证明，集中交易机构很容易成为加密货币窃贼的目标。第三方系统中最轻微的安全漏洞都会被黑客抓住，他们会像蚂蚁吃螃蟹一样吞噬它。在这种情况下，难怪公众对大多数加密货币服务始终持怀疑态度。比特币要想蓬勃发展，其反层级原则必须应用于安全的链下交易。首先，我们需要一个新的防黑客协议，任何有经验的开发人员都可以轻松执行。该协议最好是开源的，以实现完全的可靠性和透明度。本文提出了一个这样的过程，它允许他的安全传输的比特币私钥控制的方式Cryptocubic交易。
2014-08-11 cs.CR
TaiJi: Longest Chain Availability with BFT Fast Confirmation
大多数状态机复制协议要么基于40年前的拜占庭容错（Byzantine Fault Tolerance，BFT）理论，要么基于最近的Nakamoto最长链设计。最长链协议最初是在工作量证明（PoW）环境中设计的，在动态参与下可用，但具有依赖于安全参数的长延迟的概率确认。BFT协议是为许可设置而设计的，具有快速确定性确认，但假设固定数量的节点始终在线。我们提出了一个新的结构，它结合了最长链协议和BFT协议，以获得两全其美。使用这种结构，我们设计了太极，第一个动态可用的PoW协议，它具有几乎确定性的确认与安全参数无关的延迟。与以前使用单个最长链对参与者进行采样以运行BFT协议的混合方法相比，我们的本地PoW构建使用许多独立的最长链来对BFT协议的提议动作和投票动作进行采样。这种设计使太极能够继承比特币的完全动态可用性及其完全的不可预测性，使其能够安全地对抗完全自适应的对手，其在线哈希能力高达50%。
2020-11-22 cs.CR cs.DC
Gravity: a blockchain-agnostic cross-chain communication and data oracles protocol
本文旨在提出一种与区块链无关的协议架构，该协议旨在实现区块链之间的通信（即跨链），以及区块链与外部世界的通信（即数据预言机）。区块链行业尖端技术的广泛增长概述了以技术和经济高效以及面向未来的方式解决Oracle共识的需求和机会。如果提出一个技术解决方案涉及增加一个架构层，那么区块链不可知论本身就有局限性。因此，Gravity协议被设计成一个真正的区块链不可知协议。通过直接整合确保平等，并利用各自互联生态系统的稳定性和安全性，Gravity避免了对专用公共区块链和本地令牌的需求。最终，Gravity协议旨在通过为创建网关、跨链应用程序和侧链提供坚实的基础设施来解决可扩展性挑战。本文介绍并定义了Oracle Consensus的概念及其在Gravity协议中的实现，即Pulse共识算法。建议的共识架构允许Gravity被认为是一个单一的去中心化区块链不可知的预言机。
2020-08-31 cs.CR
Towards a Game-Theoretic Security Analysis of Off-Chain Protocols
链下协议是解决区块链技术固有的可扩展性问题的最有前途的方法之一。其核心思想是让各方只在链上进行一次交易，以在它们之间建立一个通道，然后利用产生的通道路径在链下执行任意多个点对点交易。虽然在链下协议的证明技术方面已经取得了重大进展，但现有的方法并没有在其设计的核心中捕获博弈论激励，这导致忽视了过去的虫洞攻击等重要攻击向量。在这项工作中，我们通过引入第一个博弈论模型，对链下协议的原则性博弈论安全分析迈出了第一步，该模型具有足够的表达力来推理其安全性。我们提倡使用扩展形式博弈（EFG），并介绍了两个EFG实例来捕获闪电网络的关闭和路由的安全属性。具体来说，我们对关闭协议进行了建模，该协议依赖于惩罚机制来抑制各方在链上上传旧的通道状态。此外，我们建模的路由协议，从而正式表征虫洞攻击，一个漏洞，破坏了基于费用的激励机制的闪电网络。
2022-10-24 cs.CR cs.GT
The Longest-Chain Protocol Under Random Delays
在分布式共识和区块链领域，同步通信模型假设诚实方之间的所有消息最多延迟一个已知常数$Δ$。最近的文献表明，最长链的区块链协议在同步模型下是安全的。但是，对于固定的挖掘速率，安全性保证会随着$Δ$而降低。我们分析了最长链协议的性能的假设下，通信延迟是随机的，独立的，和相同的分布。该通信模型允许具有无界支持的分布，并且是同步模型的严格概括。我们提供安全性和活性的保证，简单，明确的边界上的故障概率。这些界限适用于无限时域执行，并随安全参数呈指数衰减。特别是，我们表明，最长链协议具有良好的安全保证时，延迟是偶发性的大，可能是无界的，这是反映了现实世界的网络条件。
2021-02-01 cs.CR cs.DC
Eunomia: A Permissionless Parallel Chain Protocol Based on Logical Clock
新兴的并行链协议代表了解决区块链可扩展性的突破。通过组成多个并行链实例，使整个系统的吞吐量接近网络容量。如何协调不同链的块并将它们构造成一个全局序关系是影响并行链协议性能的关键。然而，现有的解决方案要么使用具有单链瓶颈的全局同步时钟，要么使用扭曲块因果关系的预定义排序序列对块进行排序。此外，现有的排序方法依赖于诚实的参与者忠实地遵守排序协议，但对任何拒绝排序（DoR）攻击保持沉默。另一方面，包含在全球区块序列中的冲突交易将使简单支付验证（SPV）变得困难。客户端通常需要存储完整的交易记录，以区分冲突并告知交易是否得到确认。然而，对完整记录的要求将极大地阻碍区块链的应用，特别是对于移动场景。在这份技术报告中，我们提出了Eunomia，它利用逻辑时钟和细粒度UTXO分片来实现一个简单，高效，安全和无需许可的并行链协议。通过观察并行链的特点，我们发现并行链中的块排序问题与分布式系统中的事件排序问题有很多相似之处。因此，Eunomia采用了“虚拟”逻辑时钟，它被优化为具有最小的协议开销，并以分布式方式运行。此外，Eunomia将挖矿激励与区块排序相结合，提供了对抗DoR攻击的激励兼容性。更重要的是，细粒度的UTXO分片很好地解决了并行链中的冲突事务，并被证明是SPV友好的。
2019-08-20 cs.CR cs.DC
Cross-Chain State Machine Replication
本文考虑了受跨链交换启发的分布式系统模型中的经典状态机复制问题。我们提出了一种新的SMR协议适用于这个模型。每个状态机转换需要$O(n)$消息延迟，其中$n$是活动参与者的数量，其中任何数量都可以是拜占庭的。该协议使用了新颖的路径签名来保持副本的一致性。这种协议设计干净地将应用逻辑与容错分离，提供了一种系统的方法来用更有原则的方法取代复杂的ad-hoc跨链协议。
2022-06-14 cs.CR cs.DC
Private Attacks in Longest Chain Proof-of-stake Protocols with Single Secret Leader Elections
最近有人提出了单一秘密领导者选举，作为权益证明（PoS）区块链的改进领导者选举机制。然而，它们提供的安全收益尚未量化。在这项工作中，我们提出了一个基于单一秘密领导人选举（SSLE）的PoS最长链协议的比较-每轮选举一个领导人-与基于概率领导人选举（PLE）的协议-其中一个领导人是根据预期选出的。我们的分析表明，当考虑私有攻击时-最长链协议上最严重的攻击-使用SSLE获得的安全性是实质性的：对于33%或25%的对手，解决时间减少了大约25%。此外，当考虑研磨攻击，我们发现，安全阈值增加了10%（从0.26在PLE的情况下，0.36在SSLE的情况下）和结算时间减少了大约70%，为20%的对手在SSLE的情况下。
2021-09-15 cs.CR
QuickSync: A Quickly Synchronizing PoS-Based Blockchain Protocol
为了实现区块链，我们需要一个区块链协议，让所有节点都能遵循。为了设计一个区块链协议，我们需要一个区块发布者选择机制和一个链选择规则。在基于权益证明（PoS）的区块链协议中，区块发布者选择机制基于节点持有的相对权益来选择节点来发布下一个区块。然而，PoS协议，如Ouroboros v1，可能面临完全自适应损坏的漏洞。在本文中，我们提出了一种新的基于PoS的区块链协议QuickSync，以实现对完全自适应腐败的安全性，同时提高性能。我们提出了一个称为块功率的度量，为每个块定义的值，来自基于块发布者的数字签名的可验证随机函数的输出。有了这个度量，我们计算了所有有效链的链功率，即组成链的所有块的块功率之和。这些指标是块发布者的股份的函数，以实现协议的PoS方面。链选择规则选择具有最高链幂的链作为要扩展的链。因此，该链选择规则确定了前一个区块的选定区块发布者。当我们使用度量来定义链选择规则时，它可能会导致针对Sybil攻击的漏洞。QuickSync使用Sybil攻击抵抗功能，使用直方图匹配实现。我们证明了QuickSync满足公共前缀，链增长，和链质量属性，因此它是安全的。我们还表明，它是弹性的不同类型的对抗攻击策略。我们的分析表明，QuickSync在每秒交易量和最终完成时间上的表现都比比特币好一个数量级，在最终完成时间上比Ouroboros v1好三倍。
2023-03-16 cs.CR cs.GT
Verilay: A Verifiable Proof of Stake Chain Relay
区块链中继方案可以在不需要可信中介的情况下实现跨链状态证明。这是通过在目标区块链上应用源区块链的共识验证协议来实现的。现有的链式继电器允许验证使用工作量证明（PoW）协议创建的块。由于PoW需要高能耗，有限的吞吐量，并且没有保证的最终性，因此权益证明（PoS）区块链协议越来越受欢迎，以解决这些缺点。我们提出了Verilay，这是第一个链中继方案，可以验证产生最终块的PoS协议，例如以太坊2.0，Cosmos和Polkadot。该概念不需要更改源区块链协议或验证器操作。区块提议者的签名由目标区块链上的专用中继智能合约验证。与基本的PoW链中继相比，Verilay只需要提交一个区块头的子集，以保持完全的可验证性。这产生了增强的可扩展性。我们提供了一个原型实现，便于在以太坊虚拟机（EVM）内验证以太坊2.0信标链报头。我们的评估证明了以太坊1.0主网的适用性，并证实与PoW链中继更新相比，只需要一小部分交易成本。
2022-01-21 cs.CR
An Empirical Analysis of Implementing Enterprise Blockchain Protocols in Supply Chain Anti-Counterfeiting and Traceability
已实施各种创新软件解决方案，解决产品防伪和更广泛供应链行业的记录来源问题。然而，这些解决方案是使用集中式系统架构开发的，这可能容易受到对产品记录状态的恶意修改和导致系统故障和停机的各种潜在安全攻击。区块链技术已经使分散的信任与分布式对等节点的网络通过达成分散的共识来保持一致的共享状态，开发分散和可靠的解决方案的想法一直基于此。因此，提出并开发了分散的NFC支持的防伪系统（dNAS），利用企业区块链协议和企业联盟分散供应链行业的传统防伪系统，以促进可信的数据来源检索，验证和管理，加强供应链行业产品防伪和溯源能力。企业区块链协议和实施在供应链行业中的采用一直在激增，因为它在可扩展性，治理和与现有供应链系统和网络的兼容性方面具有优势，但分散式解决方案的开发和采用也可能对供应链完整性产生额外的影响，包括安全性，隐私性和机密性。在这项研究中，对包括dNAS在内的去中心化解决方案进行了实证分析，总结了围绕现有企业区块链协议和供应链防伪和可追溯性实施开发去中心化解决方案的有效性、局限性和未来机遇。
2021-02-04 cs.CR cs.CY
Hybrid Stabilization Protocol for Cross-Chain Digital Assets Using Adaptor Signatures and AI-Driven Arbitrage
本文提出一种混合稳定协议，通过稳定期货合约、适配器签名原子交换、AI驱动的Delta对冲和zkSNARK合规证明，在保护隐私的同时实现跨链稳定币的价格锚定并降低流动性集中度。
2025-06-06 cs.CE cs.CR
Xscope: Hunting for Cross-Chain Bridge Attacks
跨链桥已经成为支持异构区块链之间资产互操作性的最流行的解决方案。然而，在提供高效灵活的跨链资产转移的同时，涉及链上智能合约和链下程序的复杂工作流程导致了新的安全问题。在过去的一年里，发生了十多起针对跨链桥的严重袭击事件，造成数十亿损失。由于很少有研究关注跨链桥的安全性，社区仍然缺乏减轻这一重大威胁的知识和工具。为了弥补这一差距，我们首次对跨链桥的安全性进行了研究。我们记录了三类新的安全漏洞，并提出了一组安全属性和模式来表征它们。基于这些模式，我们设计了Xscope，一个自动发现跨链桥中的安全违规并检测实际攻击的工具。我们在四个流行的跨链桥上评估Xscope。它可以成功检测所有已知的攻击，并发现以前未报告的可疑攻击。Xscope的视频可以在https://youtu.be/vMRO_qOqtXY上找到。
2022-08-15 cs.CR cs.SE
A Secure Wireless Routing Protocol Using Enhanced Chain Signatures
我们提出了一个无线网络的路由协议。无线路由协议允许网络中的主机对拓扑结构有一定的了解，以便知道何时转发数据包（通过广播）以及何时丢弃数据包。由于路由协议构成了网络的主干，因此它是许多攻击的有利可图的目标，所有这些攻击都试图通过使用虚假更新破坏相邻路由器的路由表来中断网络流量。为有线网络设计的安全路由协议（例如S-BGP）在ad-hoc无线环境中不可扩展，这是因为有两个主要缺点：（1）需要维护关于所有直接邻居的知识（这需要发现协议），以及（2）需要多次传输相同的更新，每个邻居一次。尽管在相当静态的有线网络中容易获得关于邻居的信息，但是在具有移动设备的自组织无线网络中，这样的信息通常不被更新或不可用。我们的协议是一个变种的S-BGP称为SS-BGP，并允许一个单一的广播路由更新，而不需要知道每个邻居路由器。该协议是基于一种新的认证原语称为增强链签名（ECS）。
2009-07-23 cs.CR cs.NI
Track and Trace: Automatically Uncovering Cross-chain Transactions in the Multi-blockchain Ecosystems
本文提出专为DeFi设计的自动化双向跨链交易追踪工具ABCTRACER，结合事件日志挖掘、命名实体识别与信息检索技术，在12个主流跨链桥上实现91.75%的F1双向可追溯性，并成功应用于真实攻击与洗钱追溯。
2025-04-02 cs.CR cs.SE
Dissecting the Performance of Chained-BFT
许可区块链采用拜占庭容错（BFT）状态机复制（SMR），以就不断增长的线性有序交易日志达成一致。结合数十年来对BFT SMR和区块链（即Chained-BFT或cBFT）的研究，出现了一种新的范式，用于直接构建区块链协议。链式BFT协议具有统一的提议投票机制，而不是多个不同的投票阶段，具有一组投票和提交规则来保证安全性和活性。然而，不同的投票和提交规则在不同的工作负载、网络条件和拜占庭攻击下会对性能产生不同的影响。因此，对拟议的协议进行公平比较是一项挑战，现有工作尚未解决这一问题。我们通过研究一系列cBFT协议来填补这一空白，并采用双管齐下的系统方法。首先，我们提出了一个评估框架，竹，cBFT协议的快速原型，其中包括有用的基准设施。为了验证竹，我们引入了一个分析模型，使用排队论，这也提供了一个背面的信封指导解剖这些协议。我们使用Bamboo构建了多个cBFT协议，我们是第一个公平比较三个代表（即，HotStuff、双链HotStuff和Streamlet）。我们在各种参数和场景下评估了这些协议，包括两种尚未在文献中广泛讨论的拜占庭攻击。我们的发现揭示了有趣的权衡（例如，响应性与分叉弹性）之间的不同cBFT协议及其设计选择，这为开发人员和研究人员提供了对该协议家族的设计和实现的见解。
2021-03-01 cs.CR cs.DC
XChainDataGen: A Cross-Chain Dataset Generation Framework
本文提出 XChainDataGen 框架，从11条区块链和五个跨链协议提取大规模真实跨链交易数据，并据此分析协议在安全、成本与性能上的权衡。
2025-03-17 cs.CR cs.DC
Cross-Channel: Scalable Off-Chain Channels Supporting Fair and Atomic Cross-Chain Operations
跨链技术促进了孤立区块链之间的互操作性，用户可以在其上自由通信和转移价值。现有的跨链协议在处理链上事务时存在可扩展性问题。链下渠道作为一种很有前途的区块链扩展技术，可以在不涉及链上交易结算的情况下实现小额支付交易。然而，现有的通道方案只能应用于单个区块链内的操作，无法支持跨链服务。因此，在本文中，我们提出了跨渠道，这是第一个支持跨链服务的链下渠道。我们引入了一种新的分层通道结构，一个新的分层结算协议，和一个智能通用公平交换协议，以确保跨链交互的可扩展性，公平性和原子性。此外，交叉通道提供了强大的安全性和实用性，避免了高延迟在异步网络。通过在阿里云平台上部署50个Cross-Channel实例，我们证明了Cross-Channel非常适合处理高频率、大规模的跨链交易，并以少量的gas和延迟开销带来了显著的吞吐量提升。
2022-12-14 cs.CR
XIR: A Framework for Interoperability across Cross-Chain Protocols Based on a Verifiable Intermediate Representation
Institute of Computing Technology, Chinese Academy of Sciences（中国科学院计算技术研究所）；Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）；School of Computer Science and Technology, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学计算机科学与技术学院）；Beijing Advanced Innovation Center for Future Blockchain and Privacy Computing, Beihang University（北京航空航天大学未来区块链与隐私计算高精尖创新中心）；Shandong Key Laboratory of Blockchain Finance, Shandong University of Finance and Economics（山东财经大学山东省区块链金融重点实验室）
XIR提出基于可验证中间表示的框架，通过组合现有连接实现跨协议多跳路径，避免大量点对点配置，将区块链可达性从14.64%提升至96.86%。
2026-10-23 cs.CR cs.DC
0xPass: A Secure Protocol for Universal Cross-Chain Accounts
针对通用跨链账户的安全与信任挑战，研究提出模块化协议架构0xPass，通过分层设计与分阶段部署路径，在扩展跨链账户功能的同时逐步降低中心化信任，保障用户控制权。
2026-09-02 cs.CR
Transferable Cross-Chain Options
期权是双方交易两种资产的金融协议。一方有权但没有义务在规定的终止时间之前完成互换。在今天的金融市场上，期权被认为是一种本身可以转让的资产：当期权有效时，一方可以将其权利（或义务）出售给另一方。今天的区块链以跨链原子交换协议的形式支持简单的选项，其中一方可以选择是否完成交换。然而，这些跨链协议实现的选项是不可转让的。本文提出了一种新的可转让跨链期权的分布式协议，其中期权所有者和提供者都可以将其头寸出售给第三方。该协议确保没有任何一方可以被欺骗，没有未经授权的一方可以干涉，并且如果买方和卖方忠实地遵守协议，则转移成功。
2022-05-06 cs.CR cs.DC cs.GT
The Telehealth Chain: a protocol for secure and transparent telemedicine transactions on the blockchain
本文提出基于 Hyperledger Fabric 的远程医疗链框架，利用区块链实现安全透明的远程医疗交易、患者数据保护与支付。
2023-10-28 cs.CR
Agent-Based Simulations of Blockchain protocols illustrated via Kadena's Chainweb
虽然许多分布式共识协议在恶意行为者存在的情况下提供了强大的活性和一致性保证，但对经济激励如何影响安全性的定量估计却很少。在本文中，我们描述了一个系统，用于模拟对抗代理如何与区块链协议进行交互，无论是经济上理性的还是拜占庭式的。该系统提供了攻击的经济难度的统计估计，以及某些参与者的存在如何影响协议级别的统计数据，例如恢复活动的预期时间。这个模拟系统的算法交易和强化学习系统的设计，使用显式建模的代理的奖励机制，以评估和优化一个完全自主智能体的影响。我们实现并将此模拟框架应用于Kadena的Chainweb，一个并行化的工作量证明系统，其中包含矿工激励合规性如何影响安全性和审查阻力的复杂性。我们提供了Chainweb的第一个正式描述，这是在文献中，并使用这种形式化的描述，以激励我们的模拟设计。我们的模拟结果包括块高度增长率的相变作为碎片连接的函数，以及经验证据表明Chainweb中的审查对于理性的矿工来说成本太高。最后，我们展望了仿真如何在各种情况下引导和优化协议开发，包括权益证明参数优化和对等网络设计。
2019-04-29 cs.CR cs.DC cs.MA
JugglingSwap: Scriptless Atomic Cross-Chain Swaps
区块链空间在不断变化。新的链正在频繁地实现，并考虑到不同的用例。随着越来越多类型的加密资产获得现实世界的价值，对区块链互操作性的需求越来越大。今天的交易所服务仍然由需要保管资金的中央机构主导。这种信任带来了成本和安全风险，频繁的违规行为就是明证。原子跨链交换（ACCS）允许相互不信任的各方以点对点的方式安全地交换加密资产，同时保持自我保管。基本的ACCS协议利用区块链的脚本功能来限制交易方之间的资金转移。最近的工作表明，这样的协议可以实现在一个无脚本的设置。这对区块链的吞吐量、交换协议的效率以及可互换性和隐私性都有很多好处。所提出的协议仅限于通过Schnorr签名或ECDSA（假设相同的椭圆曲线参数）可转移的资产。在这项工作中，我们提出了JugglingSwap，一个无脚本的原子跨链交换协议，具有更高的互操作性。我们弱化了可以包含在ACCS协议中的关于区块链的假设，仅要求（1）底层数字签名方案存在阈值变体，（2）它基于椭圆曲线离散对数问题（ECDLP）。公平交换是通过逐步释放秘密来实现的。为了实现这一点，我们使用了一个新的积木，我们称之为杂耍：一个公钥可验证的加密方案，以转移各方之间的秘密份额，这也可以是单独的利益。杂耍，然后定制一个特定的私钥管理系统的设计与阈值签名安全。
2020-07-28 cs.CR
Modelling Agent-Skipping Attacks in Message Forwarding Protocols
消息转发协议是其中代理链处理消息传输的协议。每个代理将接收到的消息转发给链中的下一个代理。例如，TLS中间盒充当TLS中的中间代理，添加过滤或压缩数据等功能。在这样的协议中，攻击者可以尝试绕过一个或多个中间代理。这种代理跳过攻击可能违反协议的安全要求。在符号环境中使用多集重写模型，我们构建了一个全面的框架，这样的路径协议。特别是，我们引入了一组安全目标相关的路径完整性：一个消息忠实地通过参与者的顺序由发起代理旅行的概念。我们执行几个这样的协议的安全性分析，突出现代协议的关键攻击。
2022-01-21 cs.CR
Everything is a Race and Nakamoto Always Wins
Nakamoto发明了最长链协议，并通过分析私人双重花费攻击来声称其安全性，这是对手和诚实节点之间的一场比赛，以增长更长的链。这是最严重的攻击吗？我们肯定地回答了三类最长链协议的问题，这些协议是为不同的共识模型设计的：1）Nakamoto的原始工作量证明协议; 2）Ouroboros和SnowWhite权益证明协议; 3）Chia空间证明协议。作为一个结果，精确表征的最大可容忍的对手的权力得到每个协议的平均块时间归一化的网络延迟的函数。这些协议的安全性分析是在一个统一的方式进行的一种新的方法，减少所有的攻击对手和诚实的节点之间的竞争。
2020-08-30 cs.CR
Connecting Distributed Ledgers: Surveying Novel Interoperability Solutions in On-chain Finance
University of Camerino（卡梅里诺大学）；Catholic University of Sacred Heart（圣心天主教大学）
本文探讨了区块链金融中跨链互操作性解决方案的核心方法与影响，分析了多种协议的设计与限制，并提出评估框架与统计模型以促进进一步研究。
2026-03-23 cs.CR cs.ET econ.EM
Survey of Crosschain Communications Protocols
Crosschain通信允许在区块链之间传递信息。跨链通信中的共识涉及一个区块链上的参与者如何确信远程区块链的状态。它描述了与源区块链相关联的各方如何达成协议并与目的地区块链进行通信，以便可以信任来自源区块链的信息。本文调查了跨链通信协议，根据它们试图满足的顶级使用场景来展示它们：价值交换，跨链消息传递和区块链钉扎。它分析了每个协议如何实现跨链共识，做出了哪些信任假设，它们在无许可和许可区块链环境中成功运行的能力，以及协议是否在区块链上提供原子更新。
2021-09-13 cs.CR
IntentFuzz: A Protocol-Aware Fuzzer for Automated Invariant Violation Detection in Intent-Based Cross-Chain Bridges
INESC-ID & IST, University of Lisbon（里斯本大学信息与通信系统研究所及理工学院）
针对意图型跨链桥，提出协议感知模糊测试器IntentFuzz，自动恢复意图结构并合成多步序列，检测不变量违反，在真实部署中确认22个漏洞。
2026-09-14 cs.CR
Accumulate: An identity-based blockchain protocol with cross-chain support, human-readable addresses, and key management capabilities
Accumulate协议（“Accumulate”）是一种基于身份的委托权益证明（DPoS）区块链，旨在通过与第一层区块链的互操作性，与企业技术堆栈的集成以及与万维网的接口来为数字经济提供动力。Accumulate通过实现链中链架构，绕过了安全性、可扩展性和去中心化的三难困境，在该架构中，能够管理密钥、令牌、数据和其他身份的数字身份被视为自己独立的区块链。这种架构允许这些被称为累积数字标识符（ADI）的身份在累积网络上并行处理和验证。每个ADI还拥有一组具有不同优先级的分层密钥，允许用户随着时间的推移管理其安全性，并创建复杂的签名授权方案，以扩展多重签名交易的实用性。双令牌系统为企业用户提供了可预测的成本，而将所有交易锚定到第一层区块链为每个人提供了企业级的安全性。
2022-04-15 cs.CR cs.DB cs.DC
Trustless Cross-chain Communication for Zendoo Sidechains
在Zendoo白皮书中，我们为类似比特币的区块链介绍了一种新颖的侧链构造，它允许主链在不知道其内部结构的情况下创建不同类型的侧链并与之通信。在本文中，我们更进一步，引入了一种全面的侧链相互通信的方法。我们还将讨论扩展通用通信机制的跨链令牌传输协议的细节。通过跨链令牌传输协议，它可以实现广泛的新应用，例如交易平台，允许交易从不同侧链发行的令牌。
2022-09-08 cs.CR
Enabling Cross-chain Transactions: A Decentralized Cryptocurrency Exchange Protocol
受比特币的启发，市场上出现了许多基于区块链技术的不同类型的加密货币。由于区块链的特殊结构，人们认为不可能在传统货币和加密货币之间或不同类型的加密货币之间直接交易。一般来说，不同货币之间的交易是通过集中的第三方平台进行的。但是，它存在单点故障的问题，容易受到攻击，从而影响交易的安全性。本文提出了一种分布式的加密货币交易方案来解决集中式交易所的问题，可以实现不同类型加密货币之间的交易。我们的方案在以太坊区块链上使用智能合约实现，并部署在以太坊测试网络上。我们不仅实现单个用户之间的交易，还允许多个用户之间的交易。实验结果表明，该方案的成本是可以接受的。
2020-05-07 cs.CR
ADESS: A Proof-of-Work Protocol to Deter Double-Spend Attacks
本文提出 ADESS，通过识别竞争链的区块时序并要求攻击者投入指数增长算力，提高双花攻击成本，并证明可令任意交易价值下的攻击预期利润为负。
2023-09-25 cs.CR cs.GT
A Proof of Success and Reward Distribution Protocol for Multi-bridge Architecture in Cross-chain Communication
NTNU（挪威科技大学）
本文提出PSCRD协议，通过公平奖励分配和去中心化机制提升多桥架构的跨链通信安全性与稳定性。
2025-12-11 cs.CR cs.DC cs.ET
Trustless, privacy-preserving blockchain bridges
在本文中，我们提出了一个协议，用于促进无信任的跨链加密货币转移，以保护桥提款的隐私。我们利用通常用于设计加密货币混合协议的零知识原语来提供类似的功能，但跨越两个或更多个区块链。为此，我们通过桥操作免费接收加密货币混合，并描述如何扩展这些协议以使用过去的想法来激励桥转移。我们描述了由此产生的协议如何导致Uniswap与Sushiswap传奇中创造的类似吸血鬼风格的攻击，但跨链。
2021-02-09 cs.CR
Zendoo: a zk-SNARK Verifiable Cross-Chain Transfer Protocol Enabling Decoupled and Decentralized Sidechains
侧链是一种有吸引力的创新，旨在实现区块链的可扩展性和可扩展性。其基本思想简单而强大：构建一个具有所需功能的并行链-侧链，并提供一种在主链和侧链之间转移硬币的方法。在本文中，我们介绍了Zendoo，这是一种类似比特币的区块链系统，允许在不知道其内部结构的情况下创建不同类型的侧链并与之通信。我们考虑主链和侧链之间的父子关系，其中侧链节点直接观察主链，而主链节点只观察来自侧链维护者的加密认证证书。我们使用zk-SNARKs来构建一个由侧链使用的通用可验证传输机制。此外，我们还提出了一个名为Latus的特定侧链结构，它可以建立在这个基础设施之上，并实现了一个去中心化的可验证区块链支付系统。我们利用zk-SNARKs的递归组合来生成用于生成证书有效性证明的侧链状态进程的简洁证明。这允许主链有效地验证侧链中执行的所有操作，而无需了解这些操作的任何细节。
2020-02-05 cs.CR
Horizon: A Gas-Efficient, Trustless Bridge for Cross-Chain Transactions
随着依赖区块链来确保账本安全的数字货币系统的兴起，执行跨链交易的能力正在成为一项至关重要的互操作性要求。这样的交易不仅允许资金从一个区块链转移到另一个区块链（如原子交换），还允许区块链验证另一个区块链上的任何事件。跨链桥是允许加密货币的链上交换，资产到侧链的链上转移以及分片区块链中事件的跨分片验证的协议，其中许多依赖于拜占庭容错（BFT）的可扩展性。不幸的是，可以从BFT区块链转移资金的现有桥接协议会在目的地区块链上产生大量计算开销，从而导致事件智能合约验证的高昂天然气成本。在本文中，我们提出了Horizon，这是一种节省气体的跨链桥接协议，用于将资产从BFT区块链转移到另一个区块链（例如，Ethereum），支持基本的智能合约执行。
2021-01-15 cs.CR cs.DC
Interoperability Effects: Extending DeFi Lending Risk Models to Multi-Chain Environments
University of Camerino（卡梅里诺大学）；Catholic University of Sacred Heart（圣心天主教大学）
本文研究多链环境下去中心化金融借贷协议的风险管理，通过面板回归和OLS模型分析跨链互操作性解决方案，发现桥接体积对TVL和收入有显著影响，且效果方向异质性显著。
2026-08-14 cs.CR cs.SI q-fin.RM
A Multi-Party, Multi-Blockchain Atomic Swap Protocol with Universal Adaptor Secret
针对传统多方跨链原子交换易受恶意退出攻击、依赖链上操作的问题，提出基于类Schnorr签名与通用适配器密钥的全链下协议，无需智能合约与可信第三方，可抵御合谋与退出攻击，提升交换的安全性、效率与可扩展性。
2024-06-24 cs.CR cs.DC
CryptoMaze: Privacy-Preserving Splitting of Off-Chain Payments
为实现支付通道网络（PCN）中的链下交易而开发的支付协议假设底层路由算法通过单个路径传输支付，但是路径可能没有足够的容量来路由交易。不可避免地要将支付分成多个路径。如果我们在每个路径上运行协议的独立实例，则执行可能会在某些路径上失败，导致部分资金转移。付款人必须为剩余金额重新尝试整个过程。我们提出了一个安全和隐私保护的支付协议，CryptoMaze。而不是独立的路径，资金从发送者转移到接收者通过几个支付渠道负责路由，在广度优先的方式。与现有的最先进技术相比，支付解决速度更快，设置成本更低。部分支付之间的相关性被捕获，保证原子性。此外，双方ECDSA签名用于在参与支付的各方之间建立无脚本锁。它通过利用核心比特币脚本来减少空间开销。我们在通用可组合性框架中提供了一个正式的模型，并说明了CryptoMaze实现的隐私目标。我们比较我们的协议与现有的单路径为基础的支付协议，多跳HTLC，迭代应用在一个路径上的时间在几个实例的性能。据观察，CryptoMaze需要更少的通信开销和更低的执行时间，证明了效率和可扩展性。
2022-02-05 cs.CR
Calyx: Privacy-Preserving Multi-Token Optimistic-Rollup Protocol
Common Prefix；TU Wien（维也纳工业大学）
提出Calyx，首个隐私保护的多代币乐观Rollup协议，通过隐藏交易细节实现完全支付隐私，支持原子多交易和费用机制，采用单步欺诈证明确保正确性。
2026-06-16 cs.CR
Cross-Chain Sealed-Bid Auctions Using Confidential Compute Blockchains
Technical University of Munich（慕尼黑工业大学）
针对公有链透明性与密封拍卖保密性的冲突问题，提出基于TEE支撑的机密计算区块链与公有链结合的跨链密封拍卖协议，兼顾安全隐私与可扩展性，已在SUAVE和以太坊上实现并验证可行性。
2025-10-22 cs.CR
A Comprehensive Survey of Blockchain Scalability: Shaping Inner-Chain and Inter-Chain Perspectives
本文从链内与链间双视角，结合物理层、逻辑层及技术维度，系统综述区块链可扩展性，旨在帮助研究者全面理解架构、数据与协议以推动相关研究。
2024-09-04 cs.CR cs.DB
Automated Selfish Mining Analysis for DAG-Based PoW Consensus Protocols
针对DAG结构工作量证明协议中自私挖矿分析需手动构建MDP的问题，提出模块化通用攻击模型，自动推导并求解MDP，覆盖以太坊PoW、GhostDAG等协议。
2025-06-21 cs.CR cs.DC
Interchain Timestamping for Mesh Security
针对多链环境下的安全共享问题，提出跨链时间戳协议，通过读取和写入提供者链来最大化消费者链的经济安全性，并已在IBC连接的Cosmos链上可行实现。
2023-05-13 cs.CR
Retrieval Augmented Generation Based LLM Evaluation For Protocol State Machine Inference With Chain-of-Thought Reasoning
Faculty of Computer Science, MSA University（计算机科学学院，MSA大学）
本文提出一种结合RAG和思维链推理的智能体LLM架构，用于网络数据包种子生成与丰富化，通过动态参考RFC文档优化种子结构质量，在BLEU、ROUGE和WER指标上显著优于基线，提升了协议模糊测试发现隐藏漏洞的能力。
2025-06-27 cs.AI cs.CR cs.IR
The Hidden Shortcomings of (D)AOs -- An Empirical Study of On-Chain Governance
去中心化自治组织（DAO）是组织结构中的一项最新创新，已经广泛应用于区块链生态系统中。我们实证研究了21个DAO的链上治理系统，并开源了实时数据集。我们研究的DAO具有不同的规模和活动，并管理着广泛的协议和服务，例如去中心化交易所，借贷协议，基础设施项目和共同商品融资。我们的分析揭示了投票权的高度集中，链上治理系统的巨大隐藏货币成本，以及大量无意义的治理活动。
2023-02-28 cs.CR cs.CY
Cross-chain between a Parent Chain and Multiple Side Chains
提出一种主链与多侧链协同的跨链机制，通过见证者安全管理代币跨链转移与兑换，并解耦各方共识算法，同时探讨主链代币与侧链原生代币共存。
2023-08-18 cs.CR
Generic Selfish Mining MDP for DAG Protocols
针对DAG协议自私挖矿分析复杂且难以比较的问题，提出通用模块化攻击空间，将协议指定为程序并自动推导MDPs，支持Ethereum等多种DAG协议。
2024-04-30 cs.CR cs.DC
Eden: An Provably Secure, Ultra-Fast, and Fully Decentralized Blockchain Interoperability Protocol
针对区块链生态系统发展中网络间无缝互操作性的需求，本文提出基于零知识MapReduce框架的弹性去中心化 envoy 网络Eden协议，实现超快速、安全且完全去中心化的跨链通信，探讨其设计、安全模型及创新机制。
2024-11-28 cs.CR
DAG-Oriented Protocols PHANTOM and GHOSTDAG under Incentive Attack via Transaction Selection Strategy
为了应对单链PoW区块链固有的处理吞吐量瓶颈，有几个提议已经用单链代替了有向无环图（DAG）。在这项工作中，我们研究了两个显着的DAG为导向的设计。我们专注于PHANTOM（及其优化GHOSTDAG），它提出了一个自定义的事务选择策略，可以提高网络的吞吐量。然而，相关的工作缺乏一个彻底的调查角落的情况下，偏离协议的交易选择策略。因此，我们构建了一个自定义模拟器，扩展了开源模拟工具，以支持多个链，并使我们能够调查这种角落的情况。我们的实验表明，与诚实的矿工相比，偏离所提出的交易选择策略的恶意行为者获得了更多的利润。此外，它们对PHANTOM（和GHOSTDAG）的处理吞吐量有不利影响，因为相同的交易包含在不同链的多个块中。最后，我们发现，不遵循交易选择策略的多个矿工被激励创建一个共享的矿池，而不是独立挖矿，这对去中心化产生了负面影响。
2021-09-02 cs.CR cs.DC
CrossLink: A Decentralized Framework for Secure Cross-Chain Smart Contract Execution
Syracuse University（雪城大学）；University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校）
针对现有跨链方案依赖中心化中介、仅支持资产转移的局限，研究提出去中心化框架CrossLink，通过紧凑链存证、安全跨链消息及抵押机制实现安全的跨链智能合约执行，经形式化分析验证其抗攻击能力。
2025-04-12 cs.CR
Modeling Resources in Permissionless Longest-chain Total-order Broadcast
区块链协议在无权限设置中实现了全序广播，其中进程可以自由加入和离开。在这样的设置中，为了防止Sybil攻击，正确的流程依赖于与特定类型的资源绑定的加密证明，以使它们有资格订购事务。例如，在工作量证明（PoW）的情况下，这个资源是计算，证明是一个计算难题的解决方案。相反，在权益证明（PoS）中，资源对应于系统中每个进程拥有的硬币数量，安全彩票选择与其硬币持有量成比例的进程参与。尽管许多基于资源的区块链协议在文献中被正式证明是安全的，但现有的安全证明未能证明为什么特定类型的资源会导致区块链协议容易受到不同类型的攻击。例如，PoS系统比工作证明和存储证明系统更容易受到远程攻击，其中对手破坏过去的流程以重写历史。与基于工作量证明的协议相比，基于权益证明的协议和基于权益证明的协议都更容易受到私人双重支出攻击;在这种情况下，攻击者秘密地挖掘其链，而不与其他进程共享其块，直到攻击结束。在本文中，我们正式通过一个抽象的资源分配器的资源属性的特征，并给出了一个框架，了解基于不同的底层资源的最长链共识协议。此外，我们使用这个资源分配器来展示各种资源之间的安全权衡，重点是众所周知的攻击（例如，远程攻击和无风险攻击）。
2022-11-22 cs.CR cs.DC
