萬玉晴 蔣東來

摘要：在數(shù)字化時代背景下，數(shù)據(jù)量呈指數(shù)型增長，這給司法取證體系帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。盡管基于區(qū)塊鏈的電子數(shù)據(jù)存證已經得到廣泛應用，但由于不同區(qū)塊鏈上的區(qū)塊鏈服務無法互通，導致不同應用之間無法實現(xiàn)價值互通。因此，本文對于面向司法區(qū)塊鏈服務的跨鏈通信技術進行了研究，并提出了適用于司法取證的跨鏈通信服務框架。該框架主要分為四部分，包括跨鏈通信模型、跨鏈通信流程、服務框架架構和共識選擇，這一框架能夠有效地解決電子數(shù)據(jù)大規(guī)模存儲和時效性要求的難題。

關鍵詞：司法取證體系；區(qū)塊鏈服務；跨鏈通信技術；電子數(shù)據(jù)；跨鏈子交易

一、引言

在數(shù)字化快速發(fā)展的背景下，數(shù)字化與人們的生活密不可分。中國互聯(lián)網絡信息中心（CNNIC）發(fā)布第52次《中國互聯(lián)網絡發(fā)展狀況統(tǒng)計報告》顯示，截至2023年6月，我國網民規(guī)模達10.79億人，較2022年12月增長1109萬人，互聯(lián)網普及率達76.4%^[1]。在司法取證體系中，電子證據(jù)占據(jù)了不可替代的地位。目前，電子證據(jù)被廣泛應用于各種交易活動，包括離婚財產分配、公司股份、金融體系、醫(yī)院病歷、聊天記錄等43種不同類型的場景^[2]。盡管我國司法體系對電子數(shù)據(jù)作出了一些相關規(guī)定，但在實際的司法實踐中仍存在許多問題。例如，在存證環(huán)節(jié)，由于電子數(shù)據(jù)數(shù)量大且實時性強，存儲成本高昂^[3]；在取證環(huán)節(jié)，電子數(shù)據(jù)的原件往往依存設備無法分離，給當事人的生活帶來不便；在示證環(huán)節(jié)和舉證環(huán)節(jié)，電子數(shù)據(jù)容易被當事人篡改。

基于區(qū)塊鏈的電子數(shù)據(jù)存證已經得到廣泛應用^[4]。通俗地講，區(qū)塊鏈是一種保障安全性的，可以指定共享對象的，去中心化的數(shù)據(jù)交流系統(tǒng)。區(qū)塊鏈采用互聯(lián)網、數(shù)學、加密算法和計算機編程等多種技術，通過系統(tǒng)中存儲數(shù)據(jù)的任意節(jié)點共享管理數(shù)據(jù)的權限，使系統(tǒng)的運行不依賴于可信第三方，具有全程留痕、查詢源頭、公開透明、無法修改、集體維護等優(yōu)點^[5-7]。2009年，比特幣的出現(xiàn)使區(qū)塊鏈項目得到了前所未有的重視和快速發(fā)展^[8]。然而，這些應用往往各自構建屬于自己的區(qū)塊鏈網絡，或使用由開發(fā)商提供的公共區(qū)塊鏈網絡^[9-10]。盡管這種模式能夠滿足不同應用的需求，但由于位于不同區(qū)塊鏈上的服務無法互通，彼此之間是絕對獨立的，導致無法流暢地進行價值互通，阻礙了區(qū)塊鏈的進一步發(fā)展和擴廣^[11-12]。

為了解決這個問題，跨鏈通信技術在區(qū)塊鏈服務研究中得到了重視。從技術層面出發(fā)，它貫穿整個異構鏈進行信息互通的整個過程，包括剛開始的消息響應和跨鏈信息傳遞規(guī)范等^[13]。

目前，區(qū)塊鏈跨鏈通信技術研究已經取得了一些成果，但針對司法取證體系的跨鏈通信技術研究仍然空白。因此，本文對于面向司法區(qū)塊鏈服務的跨鏈通信技術進行研究，并提出了適用于司法取證的跨鏈通信服務框架。

二、跨鏈通信分析

跨鏈通信技術是構建完善的司法取證體系中不可或缺的一部分，它可以維護用戶的司法權益，保障交易的合法性，當存在司法糾紛時，它可以通過調用交易過程中的相關信息進行處理。本節(jié)主要介紹區(qū)塊鏈跨鏈通信的基本組成，包括跨鏈通信模型、跨鏈通信流程和跨鏈通信服務框架。

（一）跨鏈通信模型

由于電子數(shù)據(jù)產生量大且實時性強，因此，本文在區(qū)塊鏈服務間選用星型拓撲結構。圖1為司法取證體系中的星形拓撲結構的示意圖?？梢钥闯?，該結構將所有第三方媒介構成一個交互的中繼鏈/集中器，使得所有接入的區(qū)塊鏈之間實現(xiàn)信息互通。

跨鏈通信模型不僅需要根據(jù)任務特點確定跨鏈通訊的結構，而且在設計之前還需要通過前期調研決定信任轉移模型、交易驗證機制和資產鎖定方式。其中，信任轉移模型是區(qū)塊鏈服務雙方建立信任的一種方式。目前常用的方式有人工模式、中繼模式和公證人模式。由于司法區(qū)塊鏈具有底層難以變動、花費較大等特點，因此，在跨鏈通信的信任轉移模型中選用公證人模式。交易驗證機制的作用是檢查區(qū)塊鏈服務雙方的交易是否真實、合法，它決定交易是否執(zhí)行，包括直接觀察法、協(xié)調人法和博弈驗證法共三種方式。本文在綜合考慮司法數(shù)據(jù)的特點之后，采用博弈驗證法驗證客戶鏈上跨鏈子交易的真實性與合法性。

資產鎖定是為了在整個司法過程中保護受害人的財產不受侵害，在交易過程中對司法雙方的財產進行鎖定，包括協(xié)調人資產鎖定、委員會決策、多重簽名合約、密碼學資產鎖定等方式。由于密碼學資產鎖定比其他方式更加智能化，因此本文采用密碼學資產鎖定的方式來保障資產的安全。

（二）跨鏈通信流程

星形拓撲結構示意圖可以看出，一次完整的跨鏈通信包括四部分，即跨鏈請求階段、中繼請求階段、跨鏈響應階段和中繼響應階段。

首先，提供電子數(shù)據(jù)的甲方向請求鏈發(fā)起跨鏈子交易，交易入鏈后，收集者對該交易的真實性進行驗證，并構建相應的默克爾證明，發(fā)送至服務鏈。此時服務鏈的職責是驗證交易請求的合法性，并構建跨鏈交易記錄。

其次，第三方參與服務鏈上的跨鏈交易，并據(jù)此在響應鏈上發(fā)起第二個跨鏈子交易。經過與第一個跨鏈子交易相同的過程，最后由服務鏈更新跨鏈交易狀態(tài)。

再次，乙方通過響應鏈發(fā)起響應，并發(fā)起第三個跨鏈子交易，經過與前兩個跨鏈子交易相同的步驟，跨鏈交易狀態(tài)完成第三次更新。

最后，跨鏈交易狀態(tài)被更新，觸發(fā)第三方發(fā)起第四次跨鏈子交易，與前三次過程相同，跨鏈交易狀態(tài)進行第三次更新，至此，一次完整的跨鏈通信過程展示完成。需要注意的是，在整個跨鏈通信過程中，對所有跨鏈子交易的證明進行了存儲。

（三）跨鏈通信服務框架

跨鏈通信服務架構的功能是構建跨鏈通道，使甲方或乙方實現(xiàn)交流和價值增長。圖2展示了司法取證體系中的跨鏈通信服務框架架構。

服務框架在整個跨鏈通信中扮演著跨鏈樞紐的角色。本文設計的框架采用模塊化設計，使得框架功能靈活、耦合性降低，并且擴展能力增強。該框架按照操作順序包括三個部分，以及訪問控制層和數(shù)據(jù)服務層。

第一部分是實體部分，包括用戶、第三方媒介、客服連接點、管理員等，是跨鏈通信請求方。當請求發(fā)出后，激勵訪問控制層校驗他們的權限，通過后將信息轉入第二部分開啟跨鏈功能。

第二部分包括跨鏈基礎設施組件、密碼學組件和服務組件三部分?？珂溁A設施組件包括收集者模塊、收集者接口、第三方模塊和第三方接口四部分。密碼學組件包括服務組件包括身份管理模塊、權限管理模塊服務管理模塊等三大部分。第二部分負責對電子數(shù)據(jù)進行真實性驗證、狀態(tài)更新、證明存儲、加密傳輸、服務管理等操作，之后將電子數(shù)據(jù)的跨鏈通信信息傳入數(shù)據(jù)服務層，經過數(shù)據(jù)服務層的合法性判斷，通過共識后，將跨鏈通信操作的相關結果傳輸?shù)降谌糠帧?/p>

第三部分包括存儲組件和服務鏈組件兩部分。存儲組件包括數(shù)據(jù)庫、硬盤等信息存儲設備，服務鏈組件包括各種服務鏈節(jié)點和它們之間的關系。存儲組件和服務鏈組件是區(qū)塊鏈跨通信服務中的核心部件。存儲組件負責存儲跨鏈過程中產生的隱私數(shù)據(jù)和狀態(tài)，特別是將一些重要的緩存信息存儲在存儲組件的數(shù)據(jù)庫中，這些數(shù)據(jù)在后續(xù)決策中可能隨時用到。服務鏈組件是區(qū)塊鏈服務中的信息載體和服務功能提供者，只有被各節(jié)點共識后的數(shù)據(jù)才可被存儲于區(qū)塊鏈中。

三、跨鏈通信服務鏈

（一）數(shù)據(jù)要求

為了提高運算效率，本文采用基于AVL樹和Merkle樹開發(fā)的多版本狀態(tài)庫IAVL^[14]對數(shù)據(jù)進行存儲，該庫具有快速響應和高效反饋整棵樹的根節(jié)點哈希的優(yōu)點。設計服務響應樹分為5棵子樹，即跨鏈賬戶子樹CrossAccRoot、區(qū)塊鏈管理子樹BCMngRoot、中間人管理子樹MidMngRoot、服務管理子樹SrvMngRoot、跨鏈交易子樹CrossTxRoot。

（二） 共識選擇

共識選擇可以理解為一系列分工明確的規(guī)章制度及操作流程，旨在保障賬本的安全有效性^[15]。本文采用拜占庭容錯共識協(xié)議，該協(xié)議具有快速、可擴展、修正性較強等特點。在不超過三分之一的機器出現(xiàn)問題時^[16]，能夠保障數(shù)據(jù)的安全記錄和對應輸出的響應。

（三）合約功能

在司法取證體系中，合約功能包括中間人管理、客戶鏈管理、賬戶管理、服務管理和跨鏈交易管理。相關解釋如下：

中間人管理允許框架管理模塊調用，主要用于管理中間人及其賬戶信息，中間人需要在服務鏈上注冊自己的賬戶才可以享受相應的司法服務。

客戶鏈管理功能由框架管理模塊和權限管理模塊調用?？蚣芄芾砟K主要負責創(chuàng)建和管理相關賬戶信息，并且在創(chuàng)建和管理相關信息時需要驗證管理員信息。而權限管理模塊是對于框架管理模塊的補充，用于驗證用戶在客戶鏈上的權限。

賬戶管理由身份管理模塊調用，能夠進行賬戶的增、刪、改、查等操作。在進行這些操作時需要對相關參數(shù)進行驗證，以確保用戶的合法性。

服務管理功能由服務管理模塊和信息交互模塊共同實現(xiàn)。服務管理模塊主要用于存儲客戶鏈上用戶的價值轉移規(guī)則，而信息交互模塊允許用戶在合約規(guī)則下獲取或發(fā)布留言，與相關賬戶通信，以解決傳統(tǒng)跨鏈方案中鏈下溝通無法存證的問題。

跨鏈交易相關業(yè)務的管理通過調用框架管理模塊來實現(xiàn)，可以全程記錄跨鏈交易的信息。

四、結束語

在數(shù)字化時代，電子數(shù)據(jù)量呈指數(shù)型增長，如何快速高效地提取真實有效的電子證據(jù)是目前司法取證體系所面臨的難題。為了這一問題，本文對面向司法區(qū)塊鏈服務的跨鏈通信技術進行研究，提出一種基于跨鏈通信服務的司法應用框架，包括通信分析和通信服務鏈兩部分。結果表明，跨鏈通信服務在司法應用領域經濟價值顯著，能夠為司法取證體系提供有力支持。

作者單位：萬玉晴 蔣東來 太極計算機股份有限公司智慧政法事業(yè)部

參? 考? 文? 獻

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