自2008年比特币诞生以来,作为比特币底层技术的区块链,在金融、医疗和保险等众多领域得到了广泛的应用。但由于区块链技术本身的特点,大多数的区块链应用都是一个个独立的网络,不同的区块链之间难以进行有效的资产或者数据的流通,所以产生了区块链跨链技术来解决不同区块链之间的价值交换的问题,在当前的跨链技术中,应用最广泛的是原子交换技术,但当前的原子交换技术还存在着安全性低、交易速度慢等问题,针对此类问题,本文对当前的原子交换技术进行改进,并将其应用于去中心化的区块链数字资产交易系统中。本文的主要工作如下:首先,对区块链技术和相关理论进行了深入的研究,并详细介绍和对比了公证人机制、侧链/中继技术、原子交换技术和分布式私钥技术等区块链跨链技术,同时对基于原子交换技术的哈希时间锁定协议进行了深入研究,为本文对区块链跨链技术的研究与应用提供了理论和技术支撑。其次,针对哈希时间锁定协议的安全性问题进行分析,结合Schnorr协议和中继技术,提出了一种改进的跨链协议,该协议通过引入中继链作为跨链交换信息的匹配方,但中继链不参与跨链交换的具体步骤,只为参与跨链交换的双方提供路由转发,由双方根据Schnorr协议进行身份认证来验证路由是否正确,再通过哈希锁完成跨链交换。通过将跨链交易信息静态化并交与中继链进行链下匹配,对哈希时间锁定协议中出现的恶意参与者创建大量超时通道堵塞网络的安全性问题提出了一种解决方案。最后,针对现有的区块链数字资产跨链交易去中心化程度低且跨链速度慢等问题,通过本文提出的改进的跨链协议和智能合约技术的结合,设计并开发了一个去中心化的区块链数字资产交易系统,任何支持智能合约的区块链网络都可以在系统中的中继链上进行资产区块链的注册,用户可以通过中继链提供的路由直接与各个资产区块链智能合约节点建立连接并完成跨链交易,验证了改进的跨链协议在实际业务场景下可以高效且稳定的支持系统的跨链业务。