alchemy · 2020-03-06 · alchemy一体化state channel network架构 15 8.3....

Alchemy技术黄皮书

目录

目录1.前言� 3

2. 核心技术优势� 3

2.1.�区块链网络适配层� 3

2.2.�基于各种网络的商业化支付� 3

2.3.�PULLPAY 协议� 3

2.4.�基于 Atomic�Swap 跨链支付� 3

2.5.�基于机器学习的风控反欺诈及量化交易模型� 3

2.6.�智能合约模板引擎� 3

3. 核心业务体系� 4

3.1.�账户体系� 5

3.2.�支付业务体系� 5

4. 产品架构� 6

5. 技术架构� 7

5.1.�ALCHEMY去中心化支付网络� 8

5.2.�商户合作伙伴网络� 8

5.3.�外部服务网络� 8

5.4.�基础网络技术架构� 8

6.�ALCHEMY共识协议� 9

6.1.�接入层协议（ALCHEMY�Connect）� 10

6.2.�解决方案层协议（ALCHEMY�APP）� 10

6.3.�产品层协议（ALCHEMY�Component）� 11

6.4.�核心层协议（ALCHEMY�Core）� 11

6.5.�网络层协议（ALCHEMY�Net）� 12

7.�ALCHEMY共识协议典型收款流程� 13

8. 闪电支付网络� 14

8.1.�闪电支付网络商业化运营需求� 14

8.2.�Alchemy 一体化 State�Channel�Network 架构� 15

8.3.�Alchemy 闪电支付网络一体化轻钱包� 15

8.4.�Alchemy�Ecosystem�Hub� 16

8.4.1.�Alchemy 闪电支付网络Hub-and-Spoke 架构� 16

8.4.2.Alchemy�Ecosystem�Hub 的必要性� 18

8.4.3. 为何 Alchemy�Ecosystem�Hub�不是中心化设计� 18

8.4.4.�Alchemy�Ecosystem�Hub 对闪电支付网络的重点优化� 18

8.4.4.1. 更高效的路由机制� 18

8.4.4.2.�通道资金锁定导致的流动性问题� 19

8.4.4.3.�多种 Token 共用一条通道� 20

8.4.4.4.�对 PULLPAY 的支持� 20

8.4.4.5.� 集成 Lightning�Network、Raiden�Network、State�Channel�

Network�� 20

8.4.4.6.�更灵活的手续费收取策略� 21

9.�PULLPAY� 22

9.1.�PULLPAY�vs.�PUSHPAY� 22

9.2.�PULLPAY� 22

9.2.1.�PULLPAY�智能合约及DAPP� 22

9.2.2.�Off-Chain 应用及服务� 23

10.�参考资料� 24

1. 前言

2. 核心技术优势

3. 核心业务体系

4. 产品架构

5. 技术架构

6. ALCHEMY 共识协议

7. ALCHEMY 共识协议典型收款流程

8. 闪电支付网络

9. PULLPAY

10. 参考资料

1. 前言本文档描述 Alchemy 支付共识协议相关技术规范，供 Alchemy 生态圈

合作伙伴技术实现参考。

本文档主要描述了 Alchemy 产品架构、技术架构、Alchemy 共识协议、

闪电支付网络、PULLPAY 协议。


2.1.�区块链网络适配层• 通过区块链网络的适配层，ALCHEMY 支付共识协议可以在各种公链

无缝部署

• 整合 Lightning Network、Raiden Network、State Channel

Network 为一体化网络

2.2.�基于各种网络的商业化支付• 基于风控反欺诈引擎的算法，实现 Bitcoin、Bitcoin Cash、Litecoin

等公链的零区块确认，加速支付速度。

• 快速路由算法

• 多种 token 复用同一通道

• 闪电网络通道资金智能平衡

• 对各种支付模式的支持，包括 PULLPAY、组合支付、分账（split）、

批量收款 / 付款等

2.3.�PULLPAY 协议

• 支持区块链预授权 PULLPAY、闪电网络 PULLPAY 两种支付模式，以

满足各种订阅类、重复支付场景需求

2.4.�基于 Atomic�Swap 跨链支付• 通过 Atomic Swap 和 Payment Channel 实现跨链闪电支付。

• 将众多不支持闪电网络的币通过 Atomic Swap、Submarine Swaps

支持闪电网络，实现快速支付

• 多种区块链货币的跨链组合支付

2.5.�基于机器学习的风控反欺诈及量化交易模型• 基于机器学习、人工智能算法的支付风控反欺诈，保障支付网络安全；

• 基于大数据风控，保障智能合约安全；

• 基于量化交易模型将收取的加密币以多种量化策略转为稳定币或主流

币，对冲币价波动贬值风险基于机器学习、人工智能算法的支付风控

反欺诈，保障支付网络安全；

2.6.�智能合约模板引擎• 提供可视化、流程化的智能合约定制界面，用自然语言描述智能合约

业务规则，让业务人员都可以理解、验证智能合约实现逻辑。

• 提供对智能合约解决方案级、产品级、组件级、接口级封装，满足不

同层次的应用需求，降低智能合约使用门槛

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料


用户

商户

企业子企业

企业账户

账户绑定

账户绑定

账户绑定

资金归集(PULL)

用户主动付款(PUSH)

支付请求

商户主动收款(PULL)

资金拨付(PUSH)

支付请求

多级子账户智能合约账户

商户账户

普通账户

商户账户类型

会员账户

数字货币账户

信用账户

发行积分账户

发行优惠券账户......

企业账户类型

多级账户

企业信用账户

数字货币账户

资产证券化账户......

普通账户类型

数字货币账户

信用账户

积分账户

优惠券账户

其他数字资产账户......

支付类型

数字货币支付

信用支付

积分支付

组合支付

担保支付

定向支付

订阅支付（代扣）

批量收款/付款

分账

转账

跨境支付......

Alchemy 区块链账户体系及支付体系

智能合约账户类型

信用支付授信合约

去中心化托管合约

去中心化争议处理合约

去中心化信用评分合约

去中心化交易合约

跨链交易智能合约

商户保证金合约

清算合约

结算合约

安全基金合约

入网/退网合约......

信息流

资金流

ALCHEMY 核心业务体系包括账户体系、支付业务体系。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

如上图所示：ALCHEMY 支付网络的核心业务体系包括：账户体系、支付业务体系，其中：

3.1. 账户体系包括：普通账户、商户账户、企业账户、智能合约账户四大类。

普通账户：主要满足普通用户日常使用。普通账户依据资产类型（科目）

可以分为加密货币账户、信用账户、积分账户、优惠券账户、其他加密货币资

产账户。

商户账户：主要针对线上 / 线下提供服务的商家。商家账户分为：商家发

行的积分账户、商家发行的优惠券账户、信用账户、加密货币账户、会员账户。

企业账户：主要针对企业用户提供的账户。企业账户支持多级账户体系，

以满足企业多级管理体系需要。企业账户类型分为企业信用账户、加密货币账

户、企业资产证券化账户。

智能合约账户：为复杂交易及社区治理提供支撑，包括去中心化争议处理、

信用评分、去中心化交易所、跨链交易、清结算等。智能合约账户分为授信合约、

托管合约、去中心化争议处理合约、信用评分合约、去中心化交易合约、跨链

交易智能合约、商户保证金合约、清算合约、结算合约、安全基金合约、入网

/ 退网合约等。

同一用户可以拥有多类账户，例如一个企业，可以同时拥有普通账户、企

业账户、商户账户、智能合约账户，以满足不同业务场景需求。

3.2. 支付业务体系ALCHEMY 的支付业务支持主动付款的 PUSHPAY 模式、代扣的

PULLPAY 模式。

PUSHPAY 模式：付款人主动发起付款请求，用持有的私钥授权后完成支付。

类似目前在线支付的网银支付模式。

PULLPAY 模式：付款方提前授权收款方从指定账户自动扣款，后续支付

时候由收款人发起扣款请求，不需要付款人再次私钥授权。类似目前在线支付

的代扣模式。

基于这两种模式，ALCHEMY 支付业务体系提供了丰富的支付类型，包括：

• 加密货币支付

• 信用支付

• 积分支付

• 组合支付

• 担保支付

• 定向支付

• 订阅支付（代扣）

• 批量收款 / 付款

• 分账

• 转账

• 跨境支付

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

4. 产品架构

ALCHEMY支付网络的产品架构分为区块链网络层、核心层、产品层、解决方案层、接入层五层。

• 接入层

将 ALCHEMY 各种支付能力以 SDK、插件、支付网关、API 等形式对外提供，一方面满足各接入平台个性化需要，同时降低接入难度，实现快速接入。

• 解决方案层

针对不同的行业支付场景及需求，ALCHEMY 生态圈合作伙伴对标准产品、定制产品进行封装、定制、组合，形成不同行业的解决方案。

• 产品层

Alchemy产品架构Alchemy共识协议

标准产品定制产品

共识算法智能合约跨链（Atomic Swap）闪电网络

APP/智能POS（SDK接入）

建站软件（Plugin接入）

企业财务软件（支付网关接入）

IoT设备（API接入）

线上支付解决方案线下支付解决方案企业支付解决方案

支付共识协议引擎交易核心引擎自动清结算所去中心化运营

去中心化交易所会员忠诚度管理智能合约集市风控反欺诈

Level 5 接入层协议（Alchemy Connect）

Level 4 解决方案层协议 (Alchemy APP)

Level 2 核心层协议(Alchemy Core)

Level 1 网络层协议(Alchemy Net)

Level 3 产品层协议(Alchemy Component)

支付共识协议栈

产品层按照典型支付场景的产品形态对核心层服务组合、封装，形成标准化产品。基于标准化产品定制形成定制产品。

• 核心层

核心层将 ALCHEMY 各种能力以最细粒度的 SOA 服务形式公布，在此基础上封装为各种服务组件以方便外部调用。

• 区块链网络层

支撑 ALCHEMY 的区块链底层技术基础设施，包括区块链平台、共识协议、闪电支付网络、跨链等相关技术。具体参考“6.5 区块链基础网络”。

ALCHEMY 产品架构分为区块链网络层、核心层、产品层、解决方案层、接入层五层。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

5. 技术架构

ALCHEMY 技术架构

商户服务合作伙伴网络外部服务网络

Bitcoin、Ethereum等数字货币区块链

网络

数字资产支付网络

商户收单网关（SDK/插件/API）

数字货币支付通用积分等数字资产支付

物联网互联网移动互联网银行卡收单网络

Alchemy去中心化支付网络

交易核心引擎

支付共识协议引擎

会员忠诚度管理

风控反欺诈引擎

智能合约集市

去中心化运营

去中心化交易所

自动清结算所

Alchemy共识协议

On-Chain支付闪电网络支付

跨链资产转移

跨链实时支付

Bitcoin等数字货币网络

法币支付网络

钱包服务商

信用服务商

交易所

ALCHEMY 技术架构将整个生态圈网络分为：ALCHEMY 去中心化支付网络、商户合作伙伴网络、外部服务网络三大部分。

ALCHEMY 技术架构中，将 ALCHEMY 整个生态圈网络分为：ALCHEMY 去中心化支付网络、商户合作伙伴网络、外部服务网络三大部分。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

5.1. ALCHEMY 去中心化支付网络ALCHEMY 核心服务网络，包含了：

• 支付网络：包含 On-Chain 支付网络、Off-Chain 闪电支付网络支付。

其中 On-Chain 支付网络指 Bitcoin、Ethereum 等加密货币的网络，

以链上形式完成支付。闪电支付网络以 Off-Chain 形式实现快速支

付，包括 Lightning Network、Raiden Network、State Channel

Network。

• 核心支付组件：包含了ALCHEMY去中心化支付网络的各种组件、服务，

包括：交易处理引擎、记账引擎、路由引擎、ACH 去中心化自动清

结算所、信用评分、去中心化交易所、去中心化运营、风控反欺诈引

擎、支付智能合约等。

5.2. 商户合作伙伴网络ALCHEMY 作为一个生态圈，生态圈的参与方在共同的治理体系下，分工

协作，最终实现共赢和生态圈的良性发展。

ALCHEMY 专注于生态圈治理体系建设、核心平台研发。

像 QFPAY 这样的支付合作伙伴距离市场更近，更能够对行业支付需求快

速响应，也更擅长商户拓展及服务。因此诸如商户接入网关、智能 POS、行

业软件对接、行业解决方案等都有这些商户合作伙伴来完成。

ALCHEMY 与生态圈合作伙伴一同为商户接入提供了包括 SDK、插件、

API、接入网关等各种类型的快速接入工具包，支持包括物联网、互联网、移

动互联网、银行卡收单网络在内的各种终端设备、应用的接入。在支付形式上

支持加密货币支付、信用支付、积分等加密货币资产的支付。

ALCHEMY 生态圈合作伙伴可以根据业务场景需要，基于 ALCHEMY 发

行自己的 Token 或建立自己的侧链。

5.3. 外部服务网络外部服务网络是 ALCHEMY 调用外部服务的各种接口服务集合。

外部服务网络接口包括各种加密货币发行商、加密货币交易所（去中心化、

中心化交易所）、信用服务商、钱包服务商、法币支付网络、软件服务商等接口。

5.4. 基础网络技术架构

ALCHEMY 区块链基础网络技术架构分为：区块链平台层、支付核心层、支付网络层、支付渠道层

ALCHEMY 区块链基础网络技术架构

支付渠道层Bitcoin/Ethereum/Stellar/EOS

等数字货币网络

支付核心层

Alchemy网络核心层

底层区块链网络适配层

支付网络层链上支付网络On-Chain

闪电支付网络Off-Chain

支付网络层 Ethereum EOS

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

ALCHEMY 区块链基础网络技术架构分为：区块链平台层、支付核心层、支付网络层、支付渠道层。

• 区块链平台

ALCHEMY 支付网络底层支撑的区块链平台，支持 Ethereum、EOS、

Stellar、Wanchain、Vite 等。

• 支付核心层：

包含了 ALCHEMY 最核心的各种支付业务组件、ALCHEMY 支付共识协议、

支付智能合约等业务支撑平台。

为实现支付核心层对底层区块链平台“无感”， ALCHEMY 抽象出区块链网

络适配层，以兼容主流区块链底层网络，可以随底层网络的演进，切换到最优

的底层网络。

• 支付网络层：

用于处理 On-Chain、Off-Chain 的支付交易，实现各种加密货币的快速、

安全支付。同时通过 Atomic Swap 机制处理跨链支付。

对 On-Chain 交易，ALCHEMY 的目标是市场上最全面的加密货币聚合支

付网络。

对于 Off-Chain，Alchemy 闪电支付网络同时支持 Lightning Network、

Raiden Network、State Channel Network 协议。不单纯只是支持 Payment

Channel，同时支持 State Channel。通过 Alchemy Ecosystem Hub 架构，

改进了 Lightning Network 大规模商业支付应用的诸多问题。

• 支付渠道层：

商户端接入网关。


ALCHEMY 共识协议（ALCHEMY Consensus Protocol）分为接入层协议（ALCHEMY Connect）、解决方案层协议（ALCHEMY APP）、产品层协议（ALCHEMY Component）、核心层协议（ALCHEMY Core）、网络层协议（ALCHEMY Net）5 层。每一层协议都通过“智能合约 + 共识协议”，实现在去信任化的环境下，将支付流程中大量需要人工参与的规则定义、执行、审计、仲裁等运营操作自动化、透明化。

ALCHEMY 支付网络要真正实现去中心化、可持续演化的目标，必须保证

平台的可扩展性。

考察电信网络及设备所遵照的 ISO/OSI 网络模型、TCP/IP 模型以及作为

互联网基石的 HTTP 协议发展史，我们可以领悟到：再完美的软件平台都会随

业务使用场景的变迁而淘汰，但一个基于共识的可扩展协议更具有持久的生命

力和进化能力。

因此在构建 ALCHEMY 平台时候，我们更注重基于共识的协议的构建，可

以说 ALCHEMY 共识协议是 ALCHEMY 平台最核心的要素，也是 ALCHEMY

生态圈的生命力所在。

与传统的接口协议主要围绕“协议共识”为核心相比，ALCHEMY 共识协议

充分发挥区块链智能合约的威力，在去信任化的环境下，通过“智能合约 + 共

识协议”结合方式，规范化支付网络协议定义，将支付流程中大量需要人工参

与的规则定义、执行、审计、仲裁等运营操作自动化、透明化，避免依然需要

中心化机构来干预协议的正常执行。

与产品架构对应，ALCHEMY 共识协议（ALCHEMY Consensus

Protocol）的协议也分为 5 层。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

基于这 5 个层次的支付共识协议，ALCHEMY 及社区开发者会提供标准化、

开箱即用的软件实现，软件代码都采用开源形式公开。社区开发者可以基于标

准化实现个性化定制或完全基于共识协议搭建自己的平台。

6.1. 接入层协议（ALCHEMY Connect）接入层协议包括接入 AAA 协议、接入网关协议、交易路由协议。

• 接入 AAA 协议

包括认证协议（Authentication）、授权协议（Authorization）、记账协议（Accounting）。接入 AAA 协议定义了物联网、互联网、移动互联网、POS 收单网络的各类终端、设备、应用、软件系统接入 ALCHEMY 网络协议。接入的终端、设备、应用包括各种物联网 IoT 设备、智能 POS、传统 POS、APP、Web 网站、HTML5 应用、传统 C/S 软件系统（例如财务软件）等。

为降低各类终端、设备、应用接入的难度，加快对接进度，ALCHEMY 及生态圈会提供 SDK、API、插件、网关等多种形式对接入协议进行封装。例如对电商网站常用的 WooCommerce、OpenCart、Magento、Shopify、ZenCart、OsCommerce、Wordpress 等建站软件，ALCHEMY 及社区会提供标准化的插件。

• 接入网关协议

接入网关主要完成协议解析、接入管理、交易拆分、交易路由、支付处理结果通知、负载均衡等。其中协议解析按照接入 AAA 协议对接入终端设备及应用的请求进行解析。接入管理对接入的终端设备及应用的接入会话进行管理，包括Session 创建销毁、Session 并发数、有效期、请求缓存等。交易路由对支付请求进行拆分，将支付请求拆分成不同的子请求，并路由到对应的节点处理。负载均衡对请求报文按照各个节点的负荷进行负载均衡，同时保证接入网关的高可用。

• 交易拆分协议

对诸如组合支付、批量收款 / 批量付款这样复杂交易类型的订单，一笔业务支付请求实际涉及多种类型账户、多种交易类型，接入网关会对这些复杂交易按照拆分协议拆分，分解成更细粒度的子订单。

• 交易路由协议

由于是去中心化网络，并不是所有的节点都支持所有业务类型，交易路由协议定义了各节点支持业务的广播协议、路由协议。

6.2. 解决方案层协议（ALCHEMY APP）解决方案层协议包括产品组合协议、服务协议、服务流程及规则

协议、服务合约协议。

• 产品组合协议

接入层协议（Alchemy Connect）

解决方案层协议 (Alchemy APP)

网络层协议(Alchemy Net)

核心层协议(Alchemy Core)

产品层协议(Alchemy Component)

Level 4

Level 3

Level 2

Level 1

Level 5

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

产品组合协议定义了组合产品的信息、产品授权类型、产品资费概述、产品准入条件、产品担保类型等基础信息。

• 服务流程及业务规则协议

服务流程及业务规范协议定义了解决方案层组合产品的业务流程描述规范、业务规则描述规范。

• 服务协议

服务协议定义了解决方案层产品接口定义、接口调用规范。

• 服务合约协议

服务合约协议定义了解决方案层相关的智能合约的业务规范，例如产品组合资费、订阅类组合产品授权协议、托管类组合产品服务协议、定向支付类组合产品服务协议、组合产品清结算规则合约、组合产品信用评分合约等。

6.3. 产品层协议（ALCHEMY Component）产品层协议包括产品定义协议、服务协议、服务流程及规则协议、

服务合约协议。

• 产品定义协议

产品定义协议定义了产品信息、产品授权类型、产品资费概述、产品准入条件、产品担保类型等基础信息。

• 服务流程及业务规则协议

服务流程及业务规范协议定义了产品层产品业务流程描述规范、业务规则描述规范。

• 服务协议

服务协议定义了产品接口规范、接口调用规范。

• 服务合约协议

服务合约协议定义了产品层相关的智能合约的业务规范，例如产品资费、订阅类产品授权协议、托管类产品服务协议、定向支付类产品服

务协议、产品清结算规则合约、产品信用评分合约、产品准入合约等。

6.4. 核心层协议（ALCHEMY Core）核心层协议定义账户、核心交易协议、核心支付接口协议、核心

支付组件、风控反欺诈协议、信用评分协议、争议仲裁协议、托管类交易协议、多渠道路由协议、核心支付智能合约协议、计费及清结算协议。

• 账户协议

账户协议借鉴商业社会广泛采用的“复式记账法”的会计科目规范对账户进行分类定义，但基于区块链“不可更改的特征”，在记账法上没有采用“复式记账法”，而是采用区块链记账法。参考 3.1 账户体系可以看出，账户体系是 ALCHEMY 支付网络最核心的元素之一。通过账户协议以满足商业化支付应用的需求：对复杂账户体系的支持，对复杂支付模式的支持，对复杂交易类型的支持。

• 核心交易协议

核心交易协议定义了核心交易系统的处理规范。包括交易授权、组合支付交易处理、重复支付、跨链支付交易、交易补单、交易查询、交易记账等相关协议。

• 核心支付接口协议

核心支付接口协议将各种交易拆分成最细粒度的接口，以适应不同业务流、业务规则组合定义需求，供支付组件、产品等调用。

• 核心支付组件协议

核心层的系统遵循 SOA 架构，核心支付组件定义了各种标准支付组件的接口规范，调用规范。

• 风控反欺诈协议

定义了风控反欺诈引擎规则定义规范、调用规范、调用外部系统接口规范。

• 信用评分协议

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

定义了信用评分引擎接口规范、调用规范。

• 争议仲裁协议

定义了去中心化争议仲裁引擎接口规范、调用规范。

• 托管类交易协议

定义了托管类交易引擎接口规范、调用规范。

• 多渠道路由协议

多渠道路由协议定义了外部各种渠道的路由协议，包括：

• Bitcoin、Ethereum 等加密货币网络

• 币安、火币等中心化交易所，0x、Loopring、Kyber 等去中心化交易所，

OTC 交易所

• 信用服务商

• 钱包服务商、数字身份服务商

• 法币支付网络，包括 Visa/MasterCard/UnionPay 卡网络，Paypal、

Alipay 第三方支付网络，银行等金融机构网络；

• 风控反欺诈服务商

• 征信服务商

• 核心支付智能合约协议

核心支付智能合约协议定义了核心层相关的智能合约的业务规范，例如账户开通、计费协议、信用评分协议、订阅类接口授权协议、托管类接口服务协议、定向支付类接口服务协议、清结算合约、产品信用评分合约、产品准入合约等。

• 计费及清结算协议

定义了交易计费、清结算相关的智能合约协议。

6.5. 网络层协议（ALCHEMY Net）

网络层协议是区块链网络层的共识协议，主要涉及闪电支付网络、跨链交易。

• 闪电支付网络

ALCHEMY 闪电支付网络基于标准的闪电支付网络协议，但基于ALCHEMY 商业化支付网络需求，对闪电支付网络做了扩展，包括多账户类型、多币种支持、账户充值、快速路由、HTLC Atomic Swap、大额支付、订阅支付、担保支付等。

• 跨链交易

ALCHEMY 跨链交易基于 Atomic Swap 技术，实现跨链支付的需求。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

7.ALCHEMY 共识协议典型收款流程

⑥ 实时生成二维码，含收集地址和金额

⑦ 消费者扫码支付加密币BTC/ETH/TOKEN等消费者

交易所

② 实时查询法币对加密币实时价格

③ 实时返回价格查询信息

⑨ Alchemy在收到商户加密币本金后，即将加密币本金实时兑换为USDT/DAI等稳定币，以减少币值波动（此兑换成本由商户承担）

① 商户输入法币金额

⑧ 实时返回交易成功信息并记账

⑩ 按约定的周期和币种向商户结算本金（稳定币转换成清算币种的兑换成本由商户承担）

商户

区块链⑤ 实时返回推荐转账手续费信息

（即矿工费，由消费者承担）

④ 实时查询各币种推荐转账手续费

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料


ALCHEMY 基于闪电支付网络及类似相关技术进行优化，以满足大规模商业化支付应用需要。

闪电支付网络最初作为 Bitcoin 性能提升的二层网络解决方案提出，包括

BlockStream、Lightning Labs、ACINQ 以及 Stellar、Ethererum Raiden

等项目在内的社区开发者都投入了大量资源进行研发，推动了闪电支付网络的

快速发展。

闪电支付网络通道类型为 Payment Channel，State Channel 与闪电支

付网络类似，也是二层网络解决方案，但应用场景比 Payment Channel 更为

广泛，例如多游戏玩家的 RPG 游戏状态同步。

Alchemy 支付网络也会将闪电支付网络（包括 Ethereum Raiden

Network）、State Channel Network 作为最核心的基础设施之一进行建设。

8.1. 闪电支付网络商业化运营需求目前 Lightning Network/Raiden Network 尚未大规模商业化应

用，要满足 Alchemy 支付网络的各种需求场景，还存在诸多问题，例如：

• 更高效的路由机制

• 通道资金锁定导致的流动性问题

• 多种币种共用一条通道，例如各种 Ethereum Token

• 对 PULLPAY 的支持

• 更灵活的通道充值策略

• 大额支付支持

• 更灵活的手续费收取策略，例如由收款人支付手续费、付款人支付手

续费、零手续费

• 集成 Lightning Network、Raiden Network、State Channel

Network，以支持不同币种、不同二层网络间的无缝支付

• 支持 Lightning Network、Raiden Network、State Channel

Network 的一体化钱包

• 支持 Light Client，避免 Client 端，尤其是移动端用户，需要同步节

点数据

• 闪电支付网络通道更好的备份策略

• 支持信用支付

• 对诸如组合支付、拆单支付、批量收款、批量付款、订阅支付、企业

支付等复杂支付类型的支持

ALCHEMY 针对这些实际商业应用支付场景，对闪电支付网络进行扩展，

通过核心的技术推动闪电支付网络的普及。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

Raiden Network

Raiden Network Node

State ChannelNetwork

State Channel Network Node

State Channel

Lighting Network

Lighting Network Node

All-In-One Light Wallet



Payment Channel

Payment Channel

AlchemyEcosystem Hub

Smart Contract

Atomic Swap

Payment Channel

Lighting Network ProtocolRaiden Network ProtocolState Channel Protocol



Alchemy 一体化 State Channel Network 架构

为解决 7.1 章节描述的闪电支付网络商业化运营的需求，Alchemy 闪电

支付网络采用了一体化 State Channel Network 架构。

Alchemy 一体化 State Channel Network 包含 Alchemy 闪电支付网络

一体化轻钱包、Alchemy Ecosystem Hub 两部分。

8.3. Alchemy 闪电支付网络一体化轻钱包Alchemy 闪电支付网络一体化轻钱包协议同时支持 Lightning Network、

Raiden Network、State Channel Network 协议。

Alchemy 闪电支付网络一体化轻钱包既包括商户端 APP，也包括用户端

APP。

8.2. Alchemy 一体化 State Channel Network 架构

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

商户 / 用户在 Alchemy 一体化轻钱包使用 Bitcoin、Litecoin 通过

Lightning Network 支付，也可以使用 Ethereum 以及 ERC20 Token 通过

Raiden Network 支付，同时还可以使用 TNC（Trinity Network Credit）、

STKtoken 等支持 State Channel 的 Coin/Token 通过 State Channel

Network 支付或者发送消息、同步状态等操作。

Alchemy 一体化钱包支持不同 Payment Channel Network 或 State

Channel Network 间跨网络、跨 Coin/Token 支付。例如付款人使用 Bitcoin

Lightning Network 付款给 Raiden Network 的收款人。

Alchemy 一体化钱包支持 PUSHPAY、PULLPAY 模式。

Alchemy 一体化钱包与 Alchemy Ecosystem Hub 间建立 Virtual State

Channel，支持多种 Coin/Token、多种网络复用同一条通道。

Alchemy 一体化钱包秉承 Lightning Network 去中心化、去信任化

的架构理念，遵循标准的 Lightning Network BOLT Protocol 及 State

Channel Protocol，支持用户直接与 Lightning Network、Raiden Network、

State Channel Network 节点建立 channel，不强制用户只能与 Alchemy

Ecosystem Hub 建立 channel。给与用户最大的选择权，避免因采用 Hub-

and-Spoke 而引发的中心化、隐私性担忧。

为提升用户体验，Alchemy 一体化轻钱包采用 Light Client 架构，避免

移动端用户同步节点数据导致的过长等待。

Alchemy 闪电支付网络 Hub-and-Spoke 架构

8.4. Alchemy Ecosystem Hub8.4.1. Alchemy 闪电支付网络 Hub-and-Spoke 架构

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

Alchemy 闪电支付网络 Hub-and-Spoke 架构具有如下特点：

• Alchemy 生态圈合作伙伴搭建 Hub 节点，其拓展的商户和用户使

用遵循 Alchemy 闪电支付网络一体化轻钱包协议的 APP 与 Hub

建立 channel。Hub 与 Light Wallet 间的 channel 类型为 Virtual

Channel，也即 channel 的 open/close 操作都可以不与区块链交互。

• 每一个 Hub 节点缺省都集成了 Lightning Network、Raiden

Network、State Channel Network 节点，也即一个 Hub 就能够支

持不同类型的 State Channel 网络。Hub 可以根据 Light Wallet 的

请求报文的目标节点网络类型做智能路由。

• Hub 节点集成的 Lightning Network、Raiden Network、State

Channel Network 节点间通过 atomic swap 实现不同网络间的跨链

/ 跨网支付。

• Hub 节点与其他 Lightning Network 节点和 Raiden Network 节

点间的 channel 类型为 Payment Channel。与 State Channel

Network 节点间的 channel 类型为 State Channel。

• 每一个 Alchemy Ecosystem Hub 节点都与其他 Alchemy

Ecosystem Hub 节点自动建立 channel，所建立的 channel 为

virtual channel。

• 除了支持与 Hub 建立 channel 外，Light Client 也可以直接与其他

Lightning Network 节点和 Raiden Network 节点建立 Payment

Channel。与 State Channel Network 节点建立 State Channel。

• 用户资金存放在智能合约中，必须在用户授权的情况下 Hub 及其他

人才可能动用资金，并非以集中化方式托管在 Hub 节点。

Alchemy 闪电支付网络 Hub-and-Spoke 的 channel 包括如下几种类

型：

Channel 类型功能说明

Lightning

Network

Payment

Channel

Payment

Channel

Bitcoin、LiteCoin 等遵守 BOLT 协议的闪电支

付网络通道。

Channel 的 open/close 需要与 Blockchain 交互。

Raiden

Network

Payment

Channel

Payment

Channel

遵守 BOLT 协议，但主要针对 ERC20 Token

的通道。Channel 的 open/close 需要与

Blockchain 交互。

Ledger

Channel

Payment

Channel

对支持 State Channel 的 Coin/Token 的

Payment Channel 的别名。Channel 的 open/

close 需要与 Blockchain 交互。

Virtual

ChannelState Channel

与 Ledger Channel 的差异在于 Virtual

Channel 的 open/close/update 等操作可以不

用与 Blockchain 交互。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

8.4.2.Alchemy Ecosystem Hub 的必要性

闪电支付网络及相关解决方案要达到大规模商业化运营的目标，必须提供

相对于现有成熟法币支付更低成本、更灵活、更开放的解决方案。7.1 章节描

述的需求，正是现实支付场景下的典型需求，现有闪电支付网络及相关解决方

案很难满足这些需求。究其原因，在于闪电支付网络设计目标是通用网络，因

此必须在去中心化、去信任化、效率以及网络安全、隐私性间平衡。

而 Alchemy 生态圈合作伙伴拓展的商户 / 用户与合作伙伴间存在一定程

度的信任关系。Alchemy 生态圈合作伙伴与商户有商业合作关系，彼此的合

作关系由商业契约约束，生态圈合作伙伴为商户提供支付服务。用户愿意使用

商户服务，意味着用户对商户有一定的信任关系，因此会使用商家集成的支付

服务。

因此在这样的商业应用场景下，采用 Alchemy Ecosystem Hub 并不会

对闪电支付网络去中心化、网络安全、用户隐私性等造成危害，可以极大简化

闪电支付网络路由、充值、watch-tower 等机制，同时可以优化通道资金锁

定导致的流动性、通道复用等问题。

8.4.3. 为何 Alchemy Ecosystem Hub 不是中心化设计

对于 Hub-and-Spoke 设计，很容易引发“中心化”的担忧。

辨别 Visa、银行这样“中心化”平台或网络的特征：

• 谁真正拥有资金，资金的支配权由谁真正控制？

• 有无中心化的管理机构？

• 网络的治理规则是否开放透明？

• 用户是否有自由选择权利，用户是否能够不经过某个特定节点，自主

与其他节点建立连接？

Hub-and-Spoke 设计并不是中心化设计，原因如下：

• 商户 / 用户与 Alchemy Ecosystem Hub 建立的 channel 的资金存

放在智能合约中，资金所有权归属商户 / 用户所有，商户 / 用户可以

随时主动关闭通道以取回资金。Hub 不能直接动用商户 / 用户通道

资金。

• Alchemy Ecosystem Hub 基于 Lightning Network、Raiden

Network、State Channel Network 构建，遵守对应 Off-Chain 网

络的标准规范。每一个 Alchemy Ecosystem Hub 最核心的功能就

是标准的 Lightning Network/Raiden Network/State Channel

Network 节点功能。

• Alchemy Ecosystem Hub 不存在中心化的管理机构。网络治理规则

基于智能合约和区块链共识协议，开放透明。

• 商户 / 用户可以与 Hub 建立 channel，以享受 Alchemy Ecosystem

Hub 带来的优化。同时商户 / 用户可以与其它 Hub 或 Lightning

Network、Raiden Network、State Channel Network 节点建立

channel。

8.4.4. Alchemy Ecosystem Hub 对闪电支付网络的重点优化

8.4.4.1. 更高效的路由机制

Lightning Network 等类似网络节点间的 channel 为 2-Party channel，

通过节点间的路由机制可以实现两个没有建立 channel 的节点间完成支付。这

对于保证 Lightning Network 去中心化、去信任化的网络特征极为重要。但

由此带来路由机制复杂，路由效率不高的问题。

Alchemy Ecosystem Hub 与 Light client 节点间为 N-Party channel。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

属于同一 Hub 的节点间只需要通过 Hub 来做路由，不涉及复杂的路由。属于

不同的 Hub 的节点通过两个 Hub 间的 channel，既可路由到目标节点。Hub

节点要与 Lightning Network、Raiden Network、State Channel Network

节点建立联系，通过 Hub 节点集成的对应网络本地节点做代理。

属于同一 Hub 的节点间路由机制

属于不同 Hub 节点间路由机制

Hub 节点与闪电支付网络节点间路由机制

同时由于 Alchemy Ecosystem Hub 的通道资金不需要锁定在特定

channel 中，因此在路由选择时候，可以最大限度利用各节点的资金，有效降

低因支付金额额度导致的路由复杂度。

8.4.4.2. 通道资金锁定导致的流动性问题

在 Lightning Network、Raiden Network、State Channel Network

设计中，与对端节点 open payment channel 时候，需要双方往 channel 存

入一定的 Coin/Token。同一用户和不同的节点 open 多个 channel，这些

channel 的资金不能复用，此种设计并不是经济学最优方案。

Alchemy Ecosystem Hub 采用 Revive [7] 协议来实现 off-chain 下通道

资金动态平衡，从而解决通道资金锁定导致的流动性问题。基于 Revive 协议

也可以支持更灵活的通道充值策略。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

Rebalancing Protocol of Revive

8.4.4.3. 多种 Token 共用一条通道

类似 Raiden Network、State Channel Network 设计中，使用

Ethereum ERC20 Token 与 peer 节点建立通道，针对每一种 Token 都需要单

独 open channel，这样导致对同一个用户，在 Raiden Network 使用多个基

于 ERC20 协议的 Token，都需要建立一堆通道。这对普通用户体验较差，同

时还涉及 open channel/close channel 以及通道路由等的成本，

Alchemy Ecosystem Hub 通过 Multiple-tokens-Smart Contracts 来

实现基于同一区块链的不同 Token（例如 ERC20）公用同一 channel。

8.4.4.4. 对 PULLPAY 的支持

针对 Subscription 和 Recurring Payment 场景，Alchemy Ecosystem

Leader

Signal Rebalancing

Rebalancing Init Req

Participation Confirmation

Channel Freeze Request

Full Rebalancing Transaction Set

Signed Commitment

Full Signed Commitment Set

Dispute

Frozen Channels ConfirmationRebalance Objectives

Blockchain Participant

Hub 对 ERC20 标准协议和 Raiden Network 进行扩展，以支持 PULLPAY 协议。

Alchemy PULLPAY 分为两类：基于 Ethereum Blockchain 的 PULLAY；

基于 Raiden Network 的 PULLPAY。

关于 PULLPAY 支持，具体参考章节 9.PULLPAY 。

8.4.4.5. 集成 Lightning Network、Raiden Network、State Channel Network

每一个 Alchemy Ecosystem Hub 缺省安装都集成了主流的 Off-Chain

解决方案，包括 Lightning Network、Raiden Network、State Channel

Network。

Alchemy Ecosystem Hub 的 Off-Chain 集成解决方案具有如下特点：

• 对 Light Client 协议透明

Light Client 与 Hub 建立的 channel 类型为 Virtual Channel，Virtual Channel 同时支持 Lightning Network BOLT 协议（包括 Bitcoin Lightning Network、Raiden Network）和主流 State Channel Network。Light Client 与各种类型的 Off-Chain 网络的通道管理、支付路由等由 Hub 智能处理，降低 Light Client 端的难度。

• 遵守标准规范

Hub 集成的 Lightning Network、Raiden Network、State Channel Network 都可以视为对应网络标准节点。

• 不同 Off-Chain、On-Chain 的网络可以跨网络、跨链支付

通过 Atomic Swap，Alchemy Ecosystem Hub 支持不同 Off-Chain 间的用户进行支付。例如用户使用 Bitcoin Lightning Network 向 Raiden Network 的商户付款。同时通过 Submarine Swaps，可以实现 On-Chain 与 Alchemy

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

Ecosystem Hub 的 Off-Chain 网络间的跨链支付。

• 同时支持 Payment Channel 和 State Channel

通过支持 State Channel，可以更好满足支付场景下非支付类互动需求，例如状态同步、实时位置分享、即时消息、消息推送等。典型应用场景：买家和卖家在产生交易前，需要利用已经建立的通道进行沟通。

8.4.4.6. 更灵活的手续费收取策略

对 Ethereum 这样的平台，每一笔交易都需要付款人支付 gas 费用。在这现实支付场景下存在很多问题，例如：

A、与消费者固有习惯冲突

按照现有电子支付习惯，大部分场景下支付手续费由商家承担。由付款人

支付 gas 费用，会导致很多问题。

典型例子：商家收款 1 ETH，顾客按照 1 ETH 付款，由于 gas 费用由付

款人支付，而大部分钱包采用内扣方式（从支付费用中自动扣除手续费），商

家收到的款项小于 1 ETH。

B、消费者要使用 Token，钱包中必须有足够支付 gas 费用的 ETH

典型例子：消费者要与 Alchemy Ecosystem Hub 建立 channel，钱包

中必须有足够数量的 ETH。

C、需要能够支持“父账户 - 子账户”模式，子账户不持有资金，父账户持

有资金，费用都由父账户支付。

典型应用场景包括企业 / 个人信用卡子账户。

Alchemy Ecosystem Hub 通过与 DAPP/Light Client 间的智能合约来实现：

• DAPP/ Light Client 和 Hub 间统一的身份认证体系。

• 由 Hub 来代理 DAPP/Light Client 支付 gas 费用。这样 DAPP/

Light Client 不用持有 ETH 就可以和 Hub 交互，例如和 Hub 建立

Channel。

• DAPP/ Light Client 可以分级授权多个 Ethereum 地址或多台设备

使用其托管在智能合约中的资金及授权资金限额。

• 支持灵活的手续费收取策略，包括由付款人支付，由收款人支付，收

款人 / 付款人按一定比例分摊，免手续费等。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

9. PULLPAY

9.1. PULLPAY vs. PUSHPAY

信息流资金流

Alchemy PULLPAY模式1: 预授权模式

Alchemy

第一次使用需付款人授权ACHPAY扣款

获取已授权列表

定期发起扣款请求

查看授权列表取消授权

定期扣款（PULL模式）

付款人钱包收款人钱包

付款人主动发起转账（PUSH模式）

付款人钱包 > 收款人钱包


Alchemy PUSHPAY(付款人主动发起转账)

Alchemy PULLPAY模式2: 闪电网络模式

闪电网络节点

与闪电网络节点建立双向通道与闪电网络节点建立通道

查看通道列表关闭通道

主动发起扣款请求

查看通道列表关闭通道

主动扣款（PULL模式）


9.2. PULLPAY

Alchemy PULLPAY 系统架构

Alchemy PULLPAY 协议主要由 PULLPAY 智能合约及 DAPP、Off-Chain

的应用及服务两部分组成。

9.2.1. PULLPAY 智能合约及 DAPP

PULLPAY 智能合约及 DAPP 提供了 PULLPAY 基础架构，包括：

• 商家 Product、Plan、Promotion 管理

提供商家对产品（Product）、营销计划（Plan）、促销计划（Promotion）管理。产品（Product）是商家供用户订阅的产品属性描述，产品（Product）不包含价格相关信息。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

营销计划（Plan）是订阅产品的价格、有效期、订阅条件等规则描述。促销计划（Promotion）是商家对产品订阅的优惠、打折等相关信息。

• 用户订阅管理

用户对商家 Product、Plan 的订阅信息管理。用户订阅管理包括批量订阅（Batch PULLPAY）、重复订阅（Recurring PULLPAY）、基于具体使用情况的订阅（Usage Based PULLPAY）几种类型。批量订阅（Batch PULLPAY）主要用于批量用户订阅信息的管理，例如集团用户的套餐订阅。重复订阅（Recurring PULLPAY）也就是通常所说的 Subscription/Recurring 订阅，每次扣费金额固定，例如订阅一年的视频服务，按月扣费。基于具体使用情况的订阅（Usage Based PULLPAY），每次扣费金额不固定，根据具体使用情况的金额扣费。例如 Uber 打车后扣费。

• Authorization Registry

要支持 Alchemy PULLPAY，需要用户主动授权 Alchemy 平台的地址可以发起对其钱包的扣款，把 Alchemy 平台加入到信任列表中。技术底层依赖于平台的智能合约机制，例如 ERC20 中的 approve/allowance/ transferFrom/transfer 等。Authorization Registry 用于存储用户授权信息，包括商家标识、Alchemy Transaction 代理地址、授权类型、授权总金额、开始时间、结束时间、扣款周期、扣款金额、订阅类型、订阅标识等信息。

• Scheduler

基于区块链的任务定时调度器。用于调度 Job processor 等 DAPP/智能合约执行定时任务。

• PULLPAY Job processor

Scheduler 会定时调度 PULLPAY Job Processor 轮询用户订阅信息，生成下一周期的 invoice 及扣款调度任务。对符合当前周期的invoice 及任务则调动 PULLPAY Job Execution Engine 执行扣款任务。

Usage Based PULLPAY 由商户平台通过调用 API 主动发起扣款请求，由 PULLPAY Job Processor 生成当次扣款 invoice 并调动 Job Execution Engine 执行扣款任务。

• PULLPAY Job Execution Engine

分为 Batch Execution Engine 和 Execution Engine 两类。Batch Execution Engine 用于执行批量订阅任务扣款操作。Execution Engine 用于执行单次订阅任务扣款操作。

• Transaction Proxy

Transaction Proxy 是 Alchemy PULLPAY 协议发起对区块链 / 二层区块链扣款 / 授权操作时候统一的代理服务。用户在发起授权操作时候（包括区块链，闪电支付网络等二层网络），授权的地址为 Transaction Proxy 地址。PULLPAY Job Execution Engine 通过 Transaction Proxy 发起实际的扣款操作。

• Oracle

提供区块链与外部数据及服务的交互服务，供 PULLPAY 调用。例如获取竞猜结果，发起扣款。

9.2.2.Off-Chain 应用及服务

Off-Chain 应用及服务包括风控反欺诈和应用接口（API）两部分。

风控反欺诈主要对商户端的订阅请求、扣款请求等进行风控反欺诈，杜绝

商户端恶意扣费、非法订阅情况的发生

应用接口以 API、SDK、Plugin 等形式封装 PULLPAY 协议及相关产品功能，

以降低商户接入难度。包括产品管理、产品计划管理、促销计划管理、订阅管

理等接口。

1. 前言



4. 产品架构

5. 技术架构




9. PULLPAY

10. 参考资料

10. 参考资料[1] Joseph Poon and Thaddeus Dryja. The bitcoin lightning network:

Scalable off-chain instant payments, 2015.

[2] Raiden network. http://raiden.network/.

[3] Stefan Dziembowski, Lisa Eckey, Sebastian Faust and Daniel Malinowski.

Perun: Virtual Payment Hubs over Cryptocurrencies

[4] Satoshi Nakamoto. Bitcoin: A peer-to-peer electronic cash system, 2008.

[5] Vitalik Buterin. Ethereum: A next-generation smart contract and

decentralized application platform.

[6] Gavin Wood. Ethereum: A secure decentralised generalised transaction

ledger. Ethereum Project Yellow Paper, 2014.

[7] Rami Khalil, Arthur Gervais. Revive: Rebalancing Off-Blockchain Payment

Networks

[8] R. Khalil and A. Gervais. Revive poc implementation on ethereum.

https://github.com/rami-khalil/revive .

[9] Andrew Miller, Iddo Bentov, Ranjit Kumaresan, and Patrick McCorry.

Sprites:Payment channels that go faster than lightning.

[10] Christian Decker and Roger Wattenhofer. A fast and scalable payment

network with bitcoin duplex micropayment channels.

[11] Kevin Owocki . EIP-948 : Recurring Subscription Models are a Good

Thing and should be viable on Ethereum (Merit + Architecture ERC) . URL

https://github.com/ethereum/EIPs/issues/948

alchemy · 2020-03-06 · alchemy一体化state channel network架构 15 8.3....

Documents