CN108880803A - 一种使用数字签名对区块链事务进行签名的方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种使用数字签名对区块链事务进行签名的方法及系统，包括：由处理服务器的生成模块生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备还用于接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；所述处理服务器的签名模块使用所述域私钥签署所述多个成员公钥中的每个成员公钥；处理服务器的接收设备接收来自区块链网络的特定成员的交易块，其中，交易块包括多个区块链交易值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列；处理服务器的签名模块使用域私钥签署接收的事务块；并且，由处理服务器的发送设备以电子方式发送签名的事务块。
Description
技术领域
本发明涉及分布式计算领域，具体而言，涉及一种使用数字签名对区块链事务进行签名的方法及系统。
背景技术
块链是分布式数据存储、点对点传输、共识机制、加密算法等计算机技术的新型应用模式。所谓共识机制是区块链系统中实现不同节点之间建立信任、获取权益的数学算法。一般说来，区块链系统由数据层、网络层、共识层、激励层、合约层和应用层组成。其中，数据层封装了底层数据区块以及相关的数据加密和时间戳等基础数据和基本算法；网络层则包括分布式组网机制、数据传播机制和数据验证机制等；共识层主要封装网络节点的各类共识算法；激励层将经济因素集成到区块链技术体系中来，主要包括经济激励的发行机制和分配机制等；合约层主要封装各类脚本、算法和智能合约，是区块链可编程特性的基础；应用层则封装了区块链的各种应用场景和案例。该模型中，基于时间戳的链式区块结构、分布式节点的共识机制、基于共识算力的经济激励和灵活可编程的智能合约是区块链技术最具代表性的创新点。由于使用分布式核算和存储，不存在中心化的硬件或管理机构，任意节点的权利和义务都是均等的，系统中的数据块由整个系统中具有维护功能的节点来共同维护。系统是开放的，除了交易各方的私有信息被加密外，区块链的数据对所有人公开，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明。区块链采用基于协商一致的规范和协议(比如一套公开透明的算法)使得整个系统中的所有节点能够在去信任的环境自由安全的交换数据，使得对“人”的信任改成了对机器的信任，任何人为的干预不起作用。一旦信息经过验证并添加至区块链，就会永久的存储起来，除非能够同时控制住系统中超过51％的节点，否则单个节点上对数据库的修改是无效的，因此区块链的数据稳定性和可靠性极高。由于节点之间的交换遵循固定的算法，其数据交互是无需信任的(区块链中的程序规则会自行判断活动是否有效)，因此交易对手无须通过公开身份的方式让对方对自己产生信任，对信用的累积非常有帮助。
区块链作为新一代计算机系统，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。
发明内容
本发明提出了一种使用数字签名对区块链事务进行签名的方法，包括：由处理服务器的生成模块生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其特征在于，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备还用于接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；所述处理服务器的签名模块使用所述域私钥签署所述多个成员公钥中的每个成员公钥；处理服务器的接收设备接收来自区块链网络的特定成员的交易块，其中，交易块包括多个区块链交易值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列；处理服务器的签名模块使用域私钥签署接收的事务块；并且，由处理服务器的发送设备以电子方式发送签名的事务块。
进一步的，还包括：由处理服务器的发送设备将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
进一步的，域公钥由公共权威机构签名。
进一步的，域公钥由处理服务器的签名模块签名。
进一步的，还包括：由处理服务器的接收设备从区块链网络的每个成员接收认证信息；在签署相关联的成员公钥之前，由处理服务器的认证模块使用所接收的认证信息认证区块链网络的每个成员。
此外本发明还给出了一种使用数字签名对区块链事务进行签名的系统，其特征在于，包括：处理服务器的发送设备；处理服务器的生成模块，用于生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其中，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备，被配置为接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；处理服务器的签名模块，用于使用域私钥对多个成员公钥中的每个成员公钥进行签名，其中，处理服务器的接收设备还用于从特定成员接收交易块；其中事务块包括多个区块链事务值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列，处理服务器的签名模块还用于使用域私钥对接收到的事务块进行签名；所述处理服务器的发送装置，还用于电子传输签名的事务块。
进一步的，处理服务器的发送设备还被配置为将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
进一步的，所述域公钥由公共权威机构签名。
进一步的，域公钥由处理服务器的签名模块签名。
进一步的，还包括：处理服务器的认证模块，其中，处理服务器的接收设备还被配置为从区块链网络的每个成员接收认证信息；并且处理服务器的认证模块被配置为在签署关联的成员公钥之前使用所接收的认证信息来认证区块链网络的每个成员。
本发明给出了一种基于区块链进行数字签名的系统和或方法，以解决本领域存在的所述问题。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明。图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在示出实施例的原理上。在图中，在不同的视图中，相同的附图标记指定对应的部分。
图1是本发明的数字签名框图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
实施例一。
本实施例解释了所述的一种使用数字签名对区块链事务进行签名的方法，包括：由处理服务器的生成模块生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其特征在于，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备还用于接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；所述处理服务器的签名模块使用所述域私钥签署所述多个成员公钥中的每个成员公钥；处理服务器的接收设备接收来自区块链网络的特定成员的交易块，其中，交易块包括多个区块链交易值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列；处理服务器的签名模块使用域私钥签署接收的事务块；并且，由处理服务器的发送设备以电子方式发送签名的事务块。还包括：由处理服务器的发送设备将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
域公钥由公共权威机构签名。或者，域公钥由处理服务器的签名模块签名。或者由二者共同签名。
由处理服务器的接收设备从区块链网络的每个成员接收认证信息；在签署相关联的成员公钥之前，由处理服务器的认证模块使用所接收的认证信息认证区块链网络的每个成员。
实施例二。
本实施例提供了一种使用数字签名对区块链事务进行签名的系统以进一步解释本发明的构思或方案，其包括：处理服务器的发送设备；处理服务器的生成模块，用于生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其中，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备，被配置为接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；处理服务器的签名模块，用于使用域私钥对多个成员公钥中的每个成员公钥进行签名，其中，处理服务器的接收设备还用于从特定成员接收交易块；其中事务块包括多个区块链事务值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列，处理服务器的签名模块还用于使用域私钥对接收到的事务块进行签名；所述处理服务器的发送装置，还用于电子传输签名的事务块。处理服务器的发送设备还被配置为将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
进一步的，所述域公钥由公共权威机构签名。或者，域公钥由处理服务器的签名模块签名。或者由二者共同签名。
进一步的本系统还包括：处理服务器的认证模块，其中，处理服务器的接收设备还被配置为从区块链网络的每个成员接收认证信息；并且处理服务器的认证模块被配置为在签署关联的成员公钥之前使用所接收的认证信息来认证区块链网络的每个成员。
实施例三。
本实施例提供了一种使用数字签名对区块链事务进行签名的系统以进一步解释本发明的构思或方案，其包括：处理服务器的发送设备；处理服务器的生成模块，用于生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其中，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备，被配置为接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；处理服务器的签名模块，用于使用域私钥对多个成员公钥中的每个成员公钥进行签名，其中，处理服务器的接收设备还用于从特定成员接收交易块；其中事务块包括多个区块链事务值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列，处理服务器的签名模块还用于使用域私钥对接收到的事务块进行签名；所述处理服务器的发送装置，还用于电子传输签名的事务块。处理服务器的发送设备还被配置为将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
进一步的，所述域公钥由公共权威机构签名。或者，域公钥由处理服务器的签名模块签名。或者由二者共同签名。
进一步的本系统还包括：处理服务器的认证模块，其中，处理服务器的接收设备还被配置为从区块链网络的每个成员接收认证信息；并且处理服务器的认证模块被配置为在签署关联的成员公钥之前使用所接收的认证信息来认证区块链网络的每个成员。
在本实施例中，所述公钥对使用对称加密算法，公钥和私钥对应用非对称加密算法，其中对称加密算法从以下算法中选择：DES(Data Encryption Standard)、3DES(TripleDES)、AES(Advanced Encryption Standard)。而非对称加密算法选用ECC(EllipticCurves Cryptography)：椭圆曲线密码编码学。椭圆曲线因为用二元三次方程y^2＝x^3+ax+b来表示，类似椭圆周长计算方程而得名。公开秘钥算法要基于一个数学难题，椭圆曲线算法就是基于离散对数问题。有限域Fp上的椭圆曲线同样有加法，但已经不能给以几何意义的解释。其中椭圆曲线上的加法如下定义：
无穷远点O∞是零元，有O∞+O∞＝O∞，O∞+P＝P
P(x,y)的负元是-P(x,-y)，有P+(-P)＝O∞
P(x1,y1),Q(x2,y2)和R(x3,y3)有如下关系：
x3≡k2-x1-x2(mod p)
y3≡k(x1-x3)-y1(mod p)
其中若P＝Q则k＝(3x2+a)/2y1若P≠Q，则k＝(y2-y1)/(x2-x1)
考虑如下等式：
K＝kG，其中K,G为Ep(a,b)上的点，k为小于n(n是点G的阶)的整数，不难发现，给定k和G，根据加法法则，计算K很容易；但给定K和G，求k就相对困难了。这就是椭圆曲线加密算法采用的难题，我们通常称作离散对数问题。我们把点G称为基点(base point)，k(k<n，n为基点G的阶)称为私有密钥(privte key)，K称为公开密钥(public key)。
其中ECC和RSA相比，在许多方面都有对绝对的优势，主要体现在：抗攻击性强；计算量小，处理速度快；存储空间占用小；带宽要求低。ECC的这些特点使它必将取代RSA，成为通用的公钥加密算法，所以区块链也使用了ECC。
并且本实施例中区块链中用到的签名算法SECP256K1，其是一种椭圆曲线的标准化表达方式，其中256表示该椭圆曲线是256位，K代表Koblitz curve，相对应的椭圆曲线的标准换表达还有，SECP192K1，SECP192R1，SECP224K1，SECP224R1，SECP256R1，SECP384R1，SECP521R1等。
SECP256K1曲线由下述函数定义，该函数可产生一条椭圆曲线：
Y^2＝(x^3+7)}over(Fp)
如此选取的原因，也是为了和哈希算法SHA256的输出值相一致，以及求解离散对数的困难性。现在描述一个利用椭圆曲线进行加密通信的过程：
用户A选定一条椭圆曲线Ep(a,b)，并取椭圆曲线上一点，作为基点G。
用户A选择一个私有密钥k，并生成公开密钥K＝kG。
用户A将Ep(a,b)和点K、G传给用户B。
用户B接到信息后，将待传输的明文编码到Ep(a,b)上一点M(编码方法很多，这里不作讨论)，并产生一个随机整数r(r<n)。
用户B计算点C1＝M+rK；C2＝rG。
用户B将C1、C2传给用户A。
用户A接到信息后，计算C1-kC2，结果就是点M。因为C1-kC2＝M+rK-k(rG)＝M+rK-r(kG)＝M
再对点M进行解码就可以得到明文，这是区块链中用到签名算法SECP256K1的基本原理。
在本实施例中还通过将所述一个或多个散列算法应用于所接收的新事务块来生成所述第二散列值。由处理服务器的发送设备将认证信息电子地发送到签名机构，还包括：由处理服务器的接收设备从签名机构接收签名的事务块和签名的域公钥，其中签名的事务块包括新的事务块和签名的第二散列值。使用与签名域公钥对应的域私钥进行签名；并且，由处理服务器的验证模块使用成员公钥和签名域公钥来验证签名的事务块。验证签名的事务块包括：将签名的域公钥应用于签名的事务块以产生新的事务块和签名的第二散列值；将成员公钥应用于签名的第二散列值以产生第二散列值；并且将所产生的第二散列值验证为对应于所生成的第二散列值。
实施例四。
本实施例继续解释所述的一种使用数字签名对区块链事务进行签名的系统，包括：处理服务器的签名模块；处理服务器的存储器，被配置为存储区块链，其中区块链包括多个交易块，每个交易块包括至少多个区块链交易值；处理服务器的生成模块，用于生成包含成员私钥和成员公钥的成员密钥对；处理服务器的发送设备，被配置为将所生成的成员公钥电子地发送到与区块链网络相关联的签名机构；处理服务器的接收设备，被配置为接收包括新事务块的多个区块链事务值；处理服务器的散列模块，用于通过将一个或多个散列算法应用于区块链中包含的多个交易块的特定块，生成第一散列值，其中，处理服务器的生成模块还用于：生成第二散列值，其中第二散列值对应第一散列值，处理服务器的签名模块用于使用生成的成员私钥对生成的第二散列值进行签名，处理服务器的发送设备为被配置为以电子方式将新的事务块和签名的第二散列值发送到签名机构。
进一步的，通过将所述一个或多个散列算法应用于所接收的新事务块来生成所述第二散列值。进一步的，处理服务器的发送设备还被配置为将认证信息电子地发送到签名机构。进一步的，还包括：处理服务器的验证模块，其中，处理服务器的接收设备还用于从签名机构接收签名的交易块和签名域公钥，其中签名的交易块包括：新事务块和已签名的第二个散列值，并使用与签名域公钥对应的域私钥进行签名，并且处理服务器的验证模块配置为使用成员公钥和签名域公共验证已签名的事务块键。进一步的，验证签名的事务块包括：将签名的域公钥应用于签名的事务块以产生新的事务块和签名的第二散列值；将成员公钥应用于签名的第二散列值以产生第二散列值；并且将所产生的第二散列值验证为对应于所生成的第二散列值。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。因此，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (10)
1.一种使用数字签名对区块链事务进行签名的方法，包括：由处理服务器的生成模块生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其特征在于，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备还用于接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；所述处理服务器的签名模块使用所述域私钥签署所述多个成员公钥中的每个成员公钥；处理服务器的接收设备接收来自区块链网络的特定成员的交易块，其中，交易块包括多个区块链交易值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列；处理服务器的签名模块使用域私钥签署接收的事务块；并且，由处理服务器的发送设备以电子方式发送签名的事务块。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：由处理服务器的发送设备将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，域公钥由公共权威机构签名。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，域公钥由处理服务器的签名模块签名。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：由处理服务器的接收设备从区块链网络的每个成员接收认证信息；在签署相关联的成员公钥之前，由处理服务器的认证模块使用所接收的认证信息认证区块链网络的每个成员。
6.一种使用数字签名对区块链事务进行签名的系统，其特征在于，包括：处理服务器的发送设备；处理服务器的生成模块，用于生成包括域私钥和域公钥的域密钥对，其中，域公钥在生成后进行签名；处理服务器的接收设备，被配置为接收多个成员公钥，其中每个成员公钥是从区块链网络的关联成员接收的；处理服务器的签名模块，用于使用域私钥对多个成员公钥中的每个成员公钥进行签名，其中，处理服务器的接收设备还用于从特定成员接收交易块；其中事务块包括多个区块链事务值和使用与特定成员对应的成员私钥签名的散列，处理服务器的签名模块还用于使用域私钥对接收到的事务块进行签名；所述处理服务器的发送装置，还用于电子传输签名的事务块。
7.如权利要求6所述的系统，其特征在于，处理服务器的发送设备还被配置为将每个签名的成员公钥电子地发送到区块链网络的一个或多个成员。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，所述域公钥由公共权威机构签名。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，域公钥由处理服务器的签名模块签名。
10.如权利要求9所述的系统，其特征在于，还包括：处理服务器的认证模块，其中，处理服务器的接收设备还被配置为从区块链网络的每个成员接收认证信息；并且处理服务器的认证模块被配置为在签署关联的成员公钥之前使用所接收的认证信息来认证区块链网络的每个成员。
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