CN113225189A - 一种基于量子抗性的环形保密业务方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于量子抗性的环形保密业务方法，以区块链技术和基于格的密码学为支撑，综合可链接环签名，同态承诺方案和范围证明，开发出一种全新的具有量子抗性的协议方式。在积分转移的过程中实现双向加密，匿名发送者的身份，隐藏业务名称，还可以应用到很多其他对业务隐私要求极高的领域，同时还将实现区块链与非区块链分布式账本之间的加密通信。

Description

一种基于量子抗性的环形保密业务方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，涉及一种基于量子抗性的环形保密业务方法。
背景技术
随着量子计算机的出现，作为区块链底层安全支撑技术之一的传统公钥密码的安全性将受到严峻的挑战。人们可以很容易地从比特币业务所呈现的公钥中计算得出密钥，当业务向网络广播时，在被纳入区块链之前业务都处会于危险之中。攻击者可能会拦截业务，获得公钥并计算相应的密钥，然后修改业务内容并生成修改业务的有效签名。如果由攻击者产生的新业务在原始业务之前被纳入区块链，那么攻击者可以从原始输出地址盗取比特币。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的基于量子抗性的环形保密业务方法。
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种基于量子抗性的环形保密业务方法，包含以下内容：方法一：基于量子抗性的环形保密业务方法应用于区块链系统中，区块链系统包括积分转移节点、转移协同节点、验证节点；积分转移节点是需要将积分进行转移的用户；转移协同节点是积分转移节点选出的区块链系统中的其他用户；转移协同节点包括第一转移协同节点，第二转移协同节点，……，第N转移协同节点，N是转移协同节点的数量，N由积分转移节点确定；验证节点是区块链系统中具有投票权的节点；方法二：基于量子抗性的环形保密业务方法的处理步骤包括：步骤一：积分转移节点从区块链系统中挑选出N个转移协同节点；步骤二：积分转移节点用私钥签名业务并广播，积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址也包含在业务中；步骤三：验证节点验证接收到的N+1个公钥地址是否存在，如果不全部存在，则打包空白业务，如果全部存在，则再分别验证接收到的N+1个公钥地址对应的私钥是否生成其他业务，如果接收到的N+1个公钥地址中存在对应的私钥产生其他业务的节点，则打包空白业务；N+1个公钥地址包括积分转移节点公钥地址和积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址；步骤四：验证节点向接收到的N+1个公钥地址发起环形签名请求，得到闭环签名，过程为：接收到的N+1个公钥地址对应的用户都有两个区块链积分存储包，对应的用户用两个区块链积分存储包的公钥同时对环形签名请求签名后，得到公钥对(PK11,PK12),(PK21,PK22),……,(PKN1,PKN2), (PKπ1,PKπ2)，PK11和PK12是第一转移协同节点的公钥地址，PK21和PK22是第二转移协同节点的公钥地址，PKN1和PKN2是第N转移协同节点的公钥地址，PKπ1和PKπ2是积分转移节点的公钥地址；验证节点将得到的公钥对汇总得到闭环签名 {(PK11,PK12),(PK21,PK22),……,(PKN1,PKN2),(PKπ1,PKπ2)}；步骤五：验证节点向接收到的N+1个公钥地址发送闭环签名，对应的用户对业务做出同态承诺，同态承诺中包括所规定的业务能获得的积分多少，验证节点将接收到的同态承诺排列为{(PK11,PK12,CN1),(PK21,PK22,CN2),……,(PKN1,PKN2,CNN), (PKπ1,PKπ2,CNπ)}，CN1是第一转移协同节点的同态承诺，CN2是第二转移协同节点的同态承诺，CNN是第N转移协同节点的同态承诺，CNπ是积分转移节点的同态承诺；将接收到的同态承诺用公式一计算得到同态承诺输出值CNout：公式一：
Figure BDA0002883175920000021
其中，a、b为计算系数，由工作人员根据经验调整，取值在0-1之间；j为转移协同节点的编号，CN是移协同节点的同态承诺,CNj是编号为j的转移协同节点的同态承诺；i为转移协同节点的编号，PK为转移协同节点的公钥地址，PKi1、PKi2是编号为i的转移协同节点的公钥地址；步骤六：区块链系统利用Base58算法为积分转移节点公钥地址和积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址计算二次公钥得到PKπ'和PKk'，k是转移协同节点的公钥地址的编号，PKk'是编号为k的转移协同节点的二次公钥，PKπ'是积分转移节点的二次公钥；算法的输入量为积分转移节点的同态承诺CNπ和编号为k的转移协同节点的同态承诺CNk；步骤七：区块链系统排列出拓展可链接地址环 {(PK11,PK12,PK1'),(PK21,PK22,PK2'),……,(PKN1,PKN2,PKN'),(PKπ1,PKπ2,PKπ')}，积分转移节点和积分转移节点挑出的N个转移协同节点用私钥对拓展可链接地址环进行签名并给出输出承诺；步骤八：验证节点验证积分转移节点公钥和积分转移节点挑出的N个转移协同节点对拓展可链接地址环的签名，验证不成功则打包空白业务，签名验证成功后，计算得到同态承诺与输出承诺的差值为积分证明范式(MK1,MK2,,……,MKN,MKπ),MK1是第一转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，MK2是第二转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，MKN是第N转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，MKπ是积分转移节点的同态承诺与输出承诺的差值；只有积分证明范式中所有元素都在许可范围内时，业务才能被打包发布，否则打包空白业务，许可范围是不超过同态承诺输出值CNout的80％。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于量子抗性的环形保密业务方法，以区块链技术和基于格的密码学为支撑，综合可链接环签名，同态承诺方案和范围证明，开发出一种全新的具有量子抗性的协议方式。在积分转移的过程中实现双向加密，匿名发送者的身份，隐藏业务名称，还可以应用到很多其他对业务隐私要求极高的领域，同时还将实现区块链与非区块链分布式账本之间的加密通信。
具体实施方法
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例：本实施例具体说明了基于量子抗性的环形保密业务方法的内容：
基于量子抗性的环形保密业务方法应用于区块链系统中，区块链系统包括积分转移节点、转移协同节点、验证节点；
积分转移节点是需要将积分进行转移的用户；转移协同节点是积分转移节点选出的区块链系统中的其他用户；转移协同节点包括第一转移协同节点，第二转移协同节点，……，第N转移协同节点，N是转移协同节点的数量，N由积分转移节点确定；验证节点是区块链系统中具有投票权的节点；
基于量子抗性的环形保密业务方法的处理步骤包括：
步骤一：积分转移节点从区块链系统中挑选出N个转移协同节点；
步骤二：积分转移节点用私钥签名业务并广播，积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址也包含在业务中；
步骤三：验证节点验证接收到的N+1个公钥地址是否存在，如果不全部存在，则打包空白业务，如果全部存在，则再分别验证接收到的N+1个公钥地址对应的私钥是否生成其他业务，如果接收到的N+1个公钥地址中存在对应的私钥产生其他业务的节点，则打包空白业务；N+1个公钥地址包括积分转移节点公钥地址和积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址；
步骤四：验证节点向接收到的N+1个公钥地址发起环形签名请求，得到闭环签名，过程为：接收到的N+1个公钥地址对应的用户都有两个区块链积分存储包，对应的用户用两个区块链积分存储包的公钥同时对环形签名请求签名后，得到公钥对(PK11,PK12),(PK21,PK22),……,(PKN1,PKN2),(PKπ1,PKπ2)，PK11和 PK12是第一转移协同节点的公钥地址，PK21和PK22是第二转移协同节点的公钥地址，PKN1和PKN2是第N转移协同节点的公钥地址，PKπ1和PKπ2是积分转移节点的公钥地址；验证节点将得到的公钥对汇总得到闭环签名{(PK11,PK12),
(PK21,PK22),……,(PKN1,PKN2),(PKπ1,PKπ2)}；
步骤五：验证节点向接收到的N+1个公钥地址发送闭环签名，对应的用户对业务做出同态承诺，同态承诺中包括所规定的业务能获得的积分多少，验证节点将接收到的同态承诺排列为{(PK11,PK12,CN1),(PK21,PK22,CN2),……,
(PKN1,PKN2,CNN),(PKπ1,PKπ2,CNπ)}，CN1是第一转移协同节点的同态承诺， CN2是第二转移协同节点的同态承诺，CNN是第N转移协同节点的同态承诺，CNπ是积分转移节点的同态承诺；将接收到的同态承诺用公式一计算得到同态承诺输出值CNout：
公式一：
Figure BDA0002883175920000051
其中，a、b为计算系数，由工作人员根据经验调整，取值在0-1之间；j为转移协同节点的编号，CN是移协同节点的同态承诺,CNj是编号为j的转移协同节点的同态承诺；i为转移协同节点的编号，PK为转移协同节点的公钥地址， PKi1、PKi2是编号为i的转移协同节点的公钥地址；
步骤六：区块链系统利用Base58算法为积分转移节点公钥地址和积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址计算二次公钥得到PKπ'和PKk'，k是转移协同节点的公钥地址的编号，PKk'是编号为k的转移协同节点的二次公钥，PKπ'是积分转移节点的二次公钥；算法的输入量为积分转移节点的同态承诺CNπ和编号为k的转移协同节点的同态承诺CNk；
步骤七：区块链系统排列出拓展可链接地址环{(PK11,PK12,PK1'),(PK21,PK22,PK2'),……,(PKN1,PKN2,PKN'),(PKπ1,PKπ2,PKπ')}，积分转移节点和积分转移节点挑出的N个转移协同节点用私钥对拓展可链接地址环进行签名并给出输出承诺；
步骤八：验证节点验证积分转移节点公钥和积分转移节点挑出的N个转移协同节点对拓展可链接地址环的签名，验证不成功则打包空白业务，签名验证成功后，计算得到同态承诺与输出承诺的差值为积分证明范式(MK1,MK2,,……,MKN, MKπ),MK1是第一转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，MK2是第二转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，MKN是第N转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，MKπ是积分转移节点的同态承诺与输出承诺的差值；只有积分证明范式中所有元素都在许可范围内时，业务才能被打包发布，否则打包空白业务，许可范围是不超过同态承诺输出值CNout的80％。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于量子抗性的环形保密业务方法，以区块链技术和基于格的密码学为支撑，综合可链接环签名，同态承诺方案和范围证明，开发出一种全新的具有量子抗性的协议方式。在积分转移的过程中实现双向加密，匿名发送者的身份，隐藏业务名称，还可以应用到很多其他对业务隐私要求极高的领域，同时还将实现区块链与非区块链分布式账本之间的加密通信。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。

Claims (1)

1.一种基于量子抗性的环形保密业务方法，其特征在于，包含有：过程一：所述基于量子抗性的环形保密业务方法应用于区块链系统中，所述区块链系统包括积分转移节点、转移协同节点、验证节点；所述积分转移节点是需要将积分进行转移的用户；所述转移协同节点是所述积分转移节点选出的区块链系统中的其他用户；所述转移协同节点包括第一转移协同节点，第二转移协同节点，……，第N转移协同节点，所述N是所述转移协同节点的数量，所述N由所述积分转移节点确定；所述验证节点是所述区块链系统中具有投票权的节点；过程二：所述基于量子抗性的环形保密业务方法的处理步骤包括：步骤一：所述积分转移节点从所述区块链系统中挑选出N个转移协同节点；步骤二：所述积分转移节点用私钥签名业务并广播，积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址也包含在所述业务中；步骤三：所述验证节点验证接收到的N+1个公钥地址是否存在，如果不全部存在，则打包空白业务，如果全部存在，则再分别验证所述接收到的N+1个公钥地址对应的私钥是否生成其他业务，如果所述接收到的N+1个公钥地址中存在对应的私钥产生其他业务的节点，则打包空白业务；所述N+1个公钥地址包括所述积分转移节点公钥地址和所述积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址；步骤四：所述验证节点向所述接收到的N+1个公钥地址发起环形签名请求，得到闭环签名，过程为：所述接收到的N+1个公钥地址对应的用户都有两个区块链积分存储包，所述对应的用户用所述两个区块链积分存储包的公钥同时对所述环形签名请求签名后，得到公钥对(PK11,PK12),(PK21,PK22),……,(PKN1,PKN2),(PKπ1,PKπ2)，所述PK11和所述PK12是第一转移协同节点的公钥地址，所述PK21和所述PK22是第二转移协同节点的公钥地址，所述PKN1和所述PKN2是第N转移协同节点的公钥地址，所述PKπ1和所述PKπ2是积分转移节点的公钥地址；所述验证节点将得到的公钥对汇总得到所述闭环签名{(PK11,PK12),(PK21,PK22),……,(PKN1,PKN2),(PKπ1,PKπ2)}；步骤五：所述验证节点向所述接收到的N+1个公钥地址发送所述闭环签名，所述对应的用户对所述业务做出同态承诺，所述同态承诺中包括所规定的业务能获得的积分多少，所述验证节点将接收到的同态承诺排列为{(PK11,PK12,CN1),(PK21,PK22,CN2),……,(PKN1,PKN2,CNN),(PKπ1,PKπ2,CNπ)}，所述CN1是第一转移协同节点的同态承诺，所述CN2是第二转移协同节点的同态承诺，所述CNN是第N转移协同节点的同态承诺，所述CNπ是积分转移节点的同态承诺；将所述接收到的同态承诺用公式一计算得到同态承诺输出值CNout：公式一：
Figure FDA0002883175910000021
其中，a、b为计算系数，由所述工作人员根据经验调整，取值在0-1之间；j为所述转移协同节点的编号，CN是所述移协同节点的同态承诺,CNj是编号为j的所述转移协同节点的同态承诺；i为所述转移协同节点的编号，PK为所述转移协同节点的公钥地址，PKi1、PKi2是编号为i的所述转移协同节点的公钥地址；步骤六：所述区块链系统利用Base58算法为所述积分转移节点公钥地址和所述积分转移节点挑出的N个转移协同节点的公钥地址计算二次公钥得到PKπ'和PKk'，所述k是所述转移协同节点的公钥地址的编号，所述PKk'是编号为k的转移协同节点的二次公钥，PKπ'是积分转移节点的二次公钥；算法的输入量为所述积分转移节点的同态承诺CNπ和编号为k的转移协同节点的同态承诺CNk；步骤七：所述区块链系统排列出拓展可链接地址环{(PK11,PK12,PK1'),(PK21,PK22,PK2'),……,(PKN1,PKN2,PKN'),(PKπ1,PKπ2,PKπ')}，所述积分转移节点和所述积分转移节点挑出的N个转移协同节点用私钥对所述拓展可链接地址环进行签名并给出输出承诺；步骤八：所述验证节点验证所述积分转移节点公钥和所述积分转移节点挑出的N个转移协同节点对所述拓展可链接地址环的签名，验证不成功则打包空白业务，签名验证成功后，计算得到所述同态承诺与所述输出承诺的差值为积分证明范式(MK1,MK2,,……,MKN,MKπ),所述MK1是第一转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，所述MK2是第二转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，所述MKN是第N转移协同节点的同态承诺与输出承诺的差值，所述MKπ是积分转移节点的同态承诺与输出承诺的差值；只有所述积分证明范式中所有元素都在许可范围内时，所述业务才能被打包发布，否则打包空白业务，所述许可范围是不超过所述同态承诺输出值CNout的80％。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN115314351A (zh) * 2022-07-25 2022-11-08 北京航空航天大学 基于可链接环签名和滑动窗口的无抵押秘密选举方法
CN115314351B (zh) * 2022-07-25 2024-02-02 北京航空航天大学 基于可链接环签名和滑动窗口的无抵押秘密选举方法

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