区块链技术作为推动信息互联网向价值互联网转变的核心技术,广泛应用于金融、供应链和电子政务等重点行业。垂直行业信息融合与价值传递是充分激活区块链内生价值属性和潜力的重要一环。目前,区块链呈现布局碎片化、数据隔离化特征,难以实现垂直行业信息融合需求,使得信息价值阻塞,造成数据孤岛问题严重。然而,各行业区块链系统呈现差异化需求、定制化设计和异构化平台等特征,使得跨链数据交互与价值传递难以实现。现有区块链跨链交互方案依赖中继技术或哈希时间锁技术,存在通用性差、跨链交易确认延迟长、跨链交易吞吐量低等问题。上述问题存在的关键原因是:异构区块链跨链交互时共识协议、数据结构、智能合约等关键技术耦合性高,使得现有跨链方案中跨链交易证明原语通用性差;跨链交互时存在中继路由作恶、伪造跨链原语成本低、公钥泄露等问题,导致跨链交易信息泄露或被篡改等问题。本文面向联盟链的主链账本状态转移任务,设计通用的跨链交易证明原语,实现安全的联盟链主侧链跨链交互方案。本文采用可验证延迟函数确保跨链交易成功上链,并结合零知识证明和签名技术降低区块链跨链关键技术的耦合性。本文开发了联盟链主侧链交互原型系统,以验证所提出的跨链交互方案的有效性,并与现有跨链方案在跨链交易确认延迟、跨链交易吞吐量、cpu占用率等性能指标进行对比。基于上述思路,本文的主要工作内容如下:1.设计实现面向联盟链的通用侧链方案。首先借鉴公有链侧链交互思想,并分析异构链在共识和结构上的相似性和差异性,设计面向联盟链的通用跨链模型。其次对跨链模型进行分解,分别从主链和侧链两部分设计跨链模型和跨链交互协议。最后,通过输入输出自动机形式化方法对跨链总体模型的安全性及正确性进行分析。2.设计实现通用轻量级跨链原语生成方案。为支持面向联盟链的通用侧链方案实现,结合异构联盟链之间的异同点,本文提出了与联盟链链型解耦的通用轻量级跨链原语生成方案。首先从密码学角度给出跨链原语的正式定义,采用零知识证明与可验证函数来设计轻量级跨链原语生成和可信上链方法。其次针对跨链原语定义的签名算法、公钥签名聚合算法、可验证延迟函数等,构建完整统一的跨链原语生成算法体系。然后对接收端原语验证过程进行细粒度分析,设计轻量级原语验证算法。最后借助于随机预言机安全模型分析证明原语满足安全性、正确性、稳健性等性质。3.实现本文设计的面向联盟链的通用侧链方法,并与现有方案进行性能比对。首先本文选取跨链专利转移作为场景,设计实现采用通用侧链方案的跨链交互系统。随后选取主流的联盟链跨链平台（WeCross和BitXhub）,与本方案进行性能比较。最后经过多组同构及异构链跨链性能对比实验,每组实验中生成100-10000笔交易不等,记录跨链交易的吞吐量及交易时延。结果表明本方案的吞吐量峰值超过WeCross和BitXhub的吞吐量50%,并且拥有更低的交易时延、更低的cpu占用率。