CN106779636B - 一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包 - Google Patents

一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，由数字货币钱包硬件和手机组成；数字货币钱包硬件带有数字钱包硬件接口；手机内设置有数字货币钱包处理器；数字货币钱包处理器通过数字钱包硬件接口与数字货币钱包硬件相连接；数字货币钱包硬件包括密钥产生模块、密钥存储模块、数据签名加密模块、音频数据调解模块、音频数据调制模块、耳机音频插头。本发明通过耳机接口与手机相连，利用手机移动数据通讯能力和区块链网络进行数据交换，可以方便支持频繁的货币支付交易需求，并通过手机屏幕将钱包金额信息显示出来；能使数字货币私钥产生存储与网络分离，解决了数字货币私钥被网络黑客盗取的可能性，提高了数字货币钱包的安全性。

Description

一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包
技术领域
本发明涉及一种数字货币钱包，尤其涉及一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，属于区块链应用技术领域。
背景技术
区块链技术，也被称之为分布式账本技术，是一种互联网数据库技术，其特点是去中心化、公开透明，让每个人均可参与数据库记录。区块链的概念首次在自称中本聪(Satoshi Nakamoto)论文《比特币：一种点对点的电子现金系统(Bitcoin:A Peer-to-PeerElectronic Cash System)》中提出，因此可以把比特币看做首个运用区块链技术实现的数字货币。比特币是类似电子邮件的电子现金，交易双方需要类似电子邮箱的“比特币钱包”和类似电邮地址的“比特币地址”。和收发电子邮件一样，汇款方通过电脑或智能手机，按收款方地址将比特币直接付给对方。
公钥与私钥是通过一种算法得到的一个密钥对，公钥是密钥对中公开的部分，私钥则是非公开的部分。数字货币的交易支付，需要使用钱包地址所对应的私钥进行签名，一般来说私钥是一个256bits的数，拥有了这串数字就可以对相应钱包地址中的数字货币进行操作，所以必须被安全地保存起来。私钥经过SECP256K1算法可以处理生成公钥，而公钥已知时却无法反向计算出私钥，这是保障比特币安全的算法基础。
虽然数字货币钱包地址，是无法反向推导出私钥，现有的数字钱包软件功能都比较类似，它同时保存用户的比特币地址和私钥信息。因为装有数字钱包的计算机或手机必须接入互联网，这样的计算机或手机存在被黑客入侵或植入木马病毒的机会，如果数字货币的私钥被窃取，相当于钱包内所有财产被窃取。
目前有方案将数字货币钱包私钥单独存储在离线电脑或U盘甚至抄写在纸上然后进行保管，虽然这些方法可以杜绝黑客通过网络盗取私钥的可能性。但是给支付造成极大的不方便性，对应需要进行频繁的支付交易几乎没有实用价值。因此，设计一种能够方便进行支付交易签名又有效安全保管数字货币私钥的钱包成为了全新的需求。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，由数字货币钱包硬件和手机组成；数字货币钱包硬件带有数字钱包硬件接口；手机内设置有数字货币钱包处理器；数字货币钱包处理器通过数字钱包硬件接口与数字货币钱包硬件相连接；
数字货币钱包硬件包括密钥产生模块、密钥存储模块、数据签名加密模块、音频数据调解模块、音频数据调制模块、耳机音频插头；
密钥产生模块根据椭圆曲线算法成对产生数字货币的私钥和公钥，保证产生的私钥是真随机数；产生的私钥输入至密钥存储模块中，产生的公钥通过音频数据调制模块输送到数字货币钱包处理器；
数据签名加密模块用于读取密钥存储模块中的数字货币私钥，对数字货币钱包处理器通过耳机接口输入的交易数据进行签名和加密；
耳机音频插头与手机或平板电脑的耳机接口相连接，然后分别通过音频数据调解模块、音频数据调制模块将数据调解、调制后进行数据传输；
数字货币钱包处理器中设置有音频信号调解模块、音频信号调制模块、数字货币钱包地址管理模块、区块链数据处理模块和网络数据传输与处理模块；
数字货币钱包处理器通过耳机接口接收音频信号，由音频信号调解模块对信号进行调解获得公钥原始数据，再传输给数字货币钱包地址管理模块；
数字货币钱包地址管理模块获取公钥原始数据，推导出钱包地址，然后将地址数据传输给音频信号调制模块；音频信号调制模块将地址数据调制为音频信号，再经音频数据调解模块调解成音频数据后反馈给数字货币钱包硬件中的密钥产生模块；
密钥产生模块将私钥和接收到的对应地址传输给密钥存储模块；密钥存储模块对数据进行加密写入Flash闪存器中；数据签名加密模块读取密钥存储模块中的私钥和地址，对交易进行签名，然后再依次经过音频数据调解模块、音频信号调制模块将签名信息传回至数字货币钱包地址管理模块；
数字货币钱包地址管理模块通过网络数据传输与处理模块将签名数据向区块链P2P网络传播；
区块链数据处理模块接收来自于网络的简单支付验证数据，将接收到与自己钱包地址相关的数据传输给数字货币钱包地址管理模块；
数字货币钱包地址管理模块收到来自于区块链数据处理模块传来的交易数据，使用公钥对交易签名进行验证。
数字货币钱包处理器仅在需要生成新的密钥或进行支付签名时，才需要与数字货币钱包硬件通过耳机接口相连接；数字货币钱包处理器在未连接数字货币钱包硬件时正常工作，用于接收区块链数据解析统计钱包金额。
密钥产生模块在存储空间允许的范围内，数字钱包密钥对的产生个数无限制，并保证所生产的密钥可以被正确存储。
密钥存储模块的存储器基于Flash闪存设备，在无供电的情况下不会丢失存储数据。
存储数据是经过加密写入的，即使设备丢失，已存储的数据也无法被窃取。
本发明通过耳机接口与手机相连，利用手机移动数据通讯能力和区块链网络进行数据交换，可以方便支持频繁的货币支付交易需求，并通过手机屏幕将钱包金额信息显示出来；能使数字货币私钥产生存储与网络分离，解决了数字货币私钥被网络黑客盗取的可能性，提高了数字货币钱包的安全性。
附图说明
图1为数字货币钱包硬件的结构框图。
图2为数字货币钱包处理器的结构框图。
图3为私钥-公钥-钱包地址之间的推导过程示意图。
图4为本发明在转账支付时的交易签名过程流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，本发明由数字货币钱包硬件和手机组成。数字货币钱包硬件带有数字钱包硬件接口；手机内设置有数字货币钱包处理器；数字货币钱包处理器通过数字钱包硬件接口与数字货币钱包硬件相连接。
数字货币钱包硬件包括密钥产生模块、密钥存储模块、数据签名加密模块、音频数据调解模块、音频数据调制模块、耳机音频插头；
手机的数字货币钱包处理器中设置有音频信号调解模块、音频信号调制模块、数字货币钱包地址管理模块、区块链数据处理模块和网络数据传输与处理模块；
用于生成数字货币钱包地址的私钥由密钥产生模块基于芯片随机数发生器而产生，它完全独立于计算机或手机，完全与互联网相隔离；再由椭圆曲线算法推导出对应的公钥。
产生的私钥输入至密钥存储模块中，产生的公钥通过音频数据调制模块输送到数字货币钱包处理器；
数据签名加密模块用于读取密钥存储模块中的数字货币私钥，对数字货币钱包处理器通过耳机接口输入的交易数据进行签名和加密；
耳机音频插头与手机或平板电脑耳机插口相连接，然后分别通过音频数据调解模块、音频数据调制模块对数据进行调解、调制后进行数据传输。
当带有数字钱包硬件接口的数字货币钱包硬件插入装有数字货币钱包处理器的手机时，由用户发起数字钱包密钥生成请求。密钥产生模块调用芯片随机生成功能产生密钥对，具体包括以下步骤：
a、产生符合椭圆曲线算法(EGC)的私钥；
b、使用椭圆曲线算法计算出公钥；
c、将公钥通过音频数据调制模块调制为音频信号传输到手机端；
d、手机端接收音频信号由音频信号调解模块对信号进行调解获得公钥原始数据，传给数字货币钱包地址管理模块；
e、数字货币钱包地址管理模块取得公钥，推导出钱包地址；
f、数字货币钱包地址管理模块，通过音频信号调制模块反向按步骤e-c的顺序，将成功导出钱包地址消息反馈给密钥产生模块；
g、密钥产生模块收到成功消息，将私钥与对应地址传给密钥存储模块；
h、密钥存储模块对数据进行加密写入Flash闪存器中。
本发明在Flash闪存器存储容量允许范围内可以无限制生成密钥对数量。
私钥是一个256bits的随机数字，通过椭圆SECP256K1曲线算法，一个已知私钥可以算得公钥，而公钥已知时却无法反向计算出私钥，这是保障比特币安全的算法基础。通过RIPEMD160算法，由公钥可以计算得到公钥哈希，而后将一个字节的地址版本号连接到公钥哈希头部然后对其进行两次SHA256运算，将结果的前四字节作为公钥哈希的校验值，连接在其尾部。将上一步结果使用BASE58进行编码，得到数字货币钱包地址。私钥-公钥-钱包地址三者的推导过程如图3所示。
区块链本质上是一个去中心化的数据库，同时作为比特币的底层技术。区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了一次数字货币网络交易的信息，用于验证其信息的有效性(防伪)和生成下一个区块，数据通过P2P网络传播。本发明的数字货币钱包处理器中的区块链数据处理模块，负责接收来自网络的数据，但因为手机存储空间所限，本发明的数字货币钱包处理器仅接收与自己钱包地址相关的简单支付验证数据。然后将接收到与自己钱包地址相关的数据，传输给数字货币钱包地址管理模块。数字货币钱包地址管理模块保存所有钱包包含的地址及所对应公钥，当收到来自区块链数据处理模块传来的交易数据时，会使用公钥对交易签名进行验证。数字货币钱包地址管理模块钱包拥有的数字货币金额进行管理及统计。
本发明中的数字货币钱包处理器还包括以下特征：
a、接受用户对钱包的人机交互；
b、管理数字钱包所有数字货币地址及金额统计；
c、可以通过手机屏幕显示钱包信息；
d、向数字货币钱包硬件发起密钥生成指令；
e、向数字货币钱包硬件发起交易签名和加密指令；
f、通过网络接收区块链数据及发送交易请求。
钱包间的支付转账是通过交易实现的。交易数据必须是由转出钱包“私钥”的所有者签名才可生效，也就是说有了“私钥”就可以花费该钱包的货币余额，因此“私钥”安全性至关重要。本发明可以将“私钥”有效的与网络隔离开，在不连接带有数字钱包硬件接口的数字货币钱包硬件的情况下，数字货币钱包处理器也可以正常监听和接收转入的交易可以方便使用“私钥”对交易进行签名，从而保证私钥的安全性；此外，本发明还可以方便地使用“私钥”对交易进行签名。
如图4所示，本钱包数字货币转账支付交易所需要的交易签名过程包含以下步骤：
a、数字货币钱包地址管理模块选取输入交易构建新的对外转帐交易，并将数据输送给音频信号调制模块；
b、音频信号调制模块将数据调制为音频信号，再通过耳机接口将数据输送到数字货币钱包硬件；
c、数字货币钱包硬件接收数据后，由音频数据调解模块解调后传给数据签名加密模块；
d、数据签名加密模块接收数据后从密钥存储模块读取对应地址私钥，对交易进行签名；
e、数据签名加密模块在签名后将数据按步骤c-a的顺序反向传回手机的数字货币钱包处理器；
f、数字货币钱包处理器将签名数据通过网络数据传输与处理模块向区块链P2P网络广播。
本发明可以将数字钱包地址的私钥存储与网络做有效的隔离，解决了数字货币私钥被网络黑客盗取的可能性，提高了数字货币钱包的安全性；当需要支付时只需将设备插到手机耳机口上，不需支付时抽离即可，操作简单，方便携带和保管。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，其特征在于：它由数字货币钱包硬件和手机组成；所述数字货币钱包硬件带有数字钱包硬件接口；所述手机内设置有数字货币钱包处理器；所述数字货币钱包处理器通过数字钱包硬件接口与数字货币钱包硬件相连接；
所述数字货币钱包硬件包括密钥产生模块、密钥存储模块、数据签名加密模块、音频数据调解模块、音频数据调制模块、耳机音频插头；
所述密钥产生模块根据椭圆曲线算法成对产生数字货币的私钥和公钥，保证产生的私钥是真随机数；产生的私钥输入至密钥存储模块中，产生的公钥通过音频数据调制模块输送到数字货币钱包处理器；
所述数据签名加密模块用于读取密钥存储模块中的数字货币私钥，对数字货币钱包处理器通过耳机接口输入的交易数据进行签名和加密；
所述耳机音频插头与手机或平板电脑的耳机接口相连接，然后分别通过音频数据调解模块、音频数据调制模块将数据调解、调制后进行数据传输；
所述数字货币钱包处理器中设置有音频信号调解模块、音频信号调制模块、数字货币钱包地址管理模块、区块链数据处理模块和网络数据传输与处理模块；
所述数字货币钱包处理器通过耳机接口接收音频信号，由音频信号调解模块对信号进行调解获得公钥原始数据，再传输给数字货币钱包地址管理模块；
所述数字货币钱包地址管理模块获取公钥原始数据，推导出钱包地址，然后将地址数据传输给音频信号调制模块；所述音频信号调制模块将地址数据调制为音频信号，再经音频数据调解模块调解成音频数据后反馈给数字货币钱包硬件中的密钥产生模块；
所述密钥产生模块将私钥和接收到的对应地址传输给密钥存储模块；所述密钥存储模块对数据进行加密写入Flash闪存器中；所述数据签名加密模块读取密钥存储模块中的私钥和地址，对交易进行签名，然后再依次经过音频数据调解模块、音频信号调制模块将签名信息传回至数字货币钱包地址管理模块；
所述数字货币钱包地址管理模块通过网络数据传输与处理模块将签名数据向区块链P2P网络传播；
所述区块链数据处理模块接收来自于网络的简单支付验证数据，将接收到与自己钱包地址相关的数据传输给数字货币钱包地址管理模块；
所述数字货币钱包地址管理模块收到来自于区块链数据处理模块传来的交易数据，使用公钥对交易签名进行验证。
2.根据权利要求1所述的基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，其特征在于：所述数字货币钱包处理器仅在需要生成新的密钥或进行支付签名时，才需要与数字货币钱包硬件通过耳机接口相连接；所述数字货币钱包处理器在未连接数字货币钱包硬件时正常工作，用于接收区块链数据解析统计钱包金额。
3.根据权利要求1所述的基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，其特征在于：所述密钥产生模块在存储空间允许的范围内，数字钱包密钥对的产生个数无限制，并保证所生产的密钥可以被正确存储。
4.根据权利要求1所述的基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，其特征在于：所述密钥存储模块的存储器基于Flash闪存设备，在无供电的情况下不会丢失存储数据。
5.根据权利要求4所述的基于手机耳机接口的区块链数字货币钱包，其特征在于：所述存储数据是经过加密写入的，即使设备丢失，已存储的数据也无法被窃取。
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