CN106910051A - 一种基于联盟链的dns资源记录公证方法及系统 - Google Patents

一种基于联盟链的dns资源记录公证方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于联盟链的DNS资源记录公证方法及系统。本方法为：1)选取若干参与实体构建联盟链；2)用户提交一DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体；3)该参与实体对该DNS资源记录真实性进行验证通过后，生成该DNS资源记录的交易信息，并将该交易信息在该联盟链中进行广播；4)该联盟链中的参与实体将该交易收录进区块中，并将区块进行打包进该联盟链中；5)当DNS权威服务器收到DNS解析服务器的DNS资源记录请求时，发送应答的DNS资源记录给该DNS解析服务器；6)该DNS解析服务器对该DNS资源记录的真实性进行鉴定：若该联盟链中存在该DNS资源记录的相关信息，则该DNS资源记录为真。

Description

一种基于联盟链的DNS资源记录公证方法及系统
技术领域
本发明涉及一种公证方法及系统，尤其涉及一种基于联盟链的DNS资源记录公证方法及系统。
背景技术
随着比特币(Bitcoin)近年来的快速发展，其底层支撑架构——区块链(Blockchain)技术备受瞩目，其研究与应用热度也不断提高。
区块链技术起源于2008年由比特币之父，日裔美国人中本聪发表的论文《比特币：一种点对点电子现金系统》。文中提到，区块链是一种数据结构，也是该电子现金系统的核心技术。该系统的实现原理是，利用区块链让系统中的任意多个节点把一段时间内系统交互的数据，通过密码学算法计算并记录到一个区块(Block)，并且生成该区块的指纹以用于验证和链接下一个区块，系统所有参与节点共同认定记录的真实性。
在区块链中，一枚电子货币是一串数字签名：在进行交易时，每一位电子货币所有者通过对前一次交易和下一位拥有者的公钥(Public key)签署一个随机散列的数字签名，并将这个签名附加在这枚电子货币的末尾，电子货币就发送给了下一位所有者。而收款人通过对签名进行检验，就能够验证该链条的所有者。
在区块链中，为了解决交易信息如何写入区块的问题，区块链中引入了工作量证明机制如图1所示，通过区块中补增一个随机数，使得该给定区块的随机散列值满足所需的数目的0。而通过反复尝试来找到该随机数的过程，即构建了一个工作量证明机制。只要CPU耗费的工作量能够满足该工作量证明机制，那么除非重新完成相当的工作量，该区块的信息就不可更改。同时，如果要更改该区块中的信息，就需要重新完成之后所有区块的全部工作量。
工作量证明机制引入了对某一个特定值的扫描工作，比如采用SHA-256算法时，随机散列值以一个或多个0开始。那么随着0的数目的上升，找到这个解所需要的工作量将呈指数增长，而检验结果仅需要一次随机散列运算。在区块链中，区块的产生过程主要包括五个步骤：
1)新的交易向全网进行广播；
2)每一个节点都将收到的交易信息纳入一个区块中；
3)每个节点都尝试在自己的区块中找到一个具有足够难度的工作量证明；
4)当一个节点找到了一个工作量证明，它就向全网进行广播；
5)当且仅当包含在该区块中的所有交易都是有效的且之前未存在过的，其他节点才认同该区块的有效性；
区块链技术的核心优势是去中心化，能够通过运用数据加密、时间戳、分布式共识和经济激励等手段，在节点无需互相信任的分布式系统中实现基于去中心化信用的点对点交易、协调与协作，从而为解决中心化机构普遍存在的高成本、低效率和数据存储不安全等问题提供了解决方案。近年来，区块链的商业应用呈现出爆发式增长态势,被认为是继大型机、个人电脑、互联网、移动/社交网络之后计算范式的第五次颠覆式创新。
区块链技术中的两项重要的功能：哈希和安全时间戳，为文件真实性的验证和认证提供了新的可能。
所谓哈希就是针对计算机上任何内容的文件所运行的算法(一份文件、一个基因组文件、一张图片或者一段视频等)，运算结果将会根据内容压缩成一串数字字母组成的字符串，而这字符串将不能重新反向推出原来的内容。在任何时候如果需要重新确认内容，那么同样的哈希算法针对内容进行计算，只要文件没有任何变化，那么哈希算法所获得的字符串(签名)将不会有任何变化。
由于哈希散列非常短，足够放在区块链交易的文本内，因此当交易发生时可以把它作为一个安全时间戳作为交易证明。通过哈希，原始文件的内容基本可以编码进入区块链，则区块链能够成为一个文件登记表。
根据实际应用场景和需求，区块链技术已经演化出三种应用模式，即公共链、联盟链和私有链。其中，公共链是完全去中心化的区块链，分布式系统的任何节点均可参与链上数据的读写、验证和共识过程，其中比特币是公共链的典型代表。联盟链则是部分去中心化(或称多中心化)的区块链，适用于多个实体构成的组织或联盟，其共识过程受到预定义的一组节点控制，例如生成区块需要获得10个预选的共识节点中的5个节点确认。私有链则是完全中心化的区块链，适用于特定机构的内部数据管理与审计等,其写入权限由中心机构控制,而读取权限可视需求有选择性地对外开放。
作为第一批将区块链技术运用于非货币领域的应用之一，Namecoin能够用于检验DNS注册，并能够免于网络审查。其基本思想是将域名注册信息永久性的写入区块链中，而不会被任何政府控制域名。Namecoin通过点对点网络来共享一张DNS查询表，只需运行去中心化DNS服务器软件，在该系统中注册的域名即可以被访问。Namecoin目前只能用作.bit域名的注册，除此之外在当前互联网中，浏览器默认不支持解析.bit网址，需要安装插件，这个问题会导致大部分人无法访问.bit网站。另外，根据工信部发布的有关规定，.bit无法备案就不能在中国境内机房托管，进一步造成.bit网站无法使用。由于Namecoin的匿名、低成本、无法审查的特性，给非法行为也提供了便利。综合各种因素，Namecoin难以向大众普及。
作为一种中心化的互联网关键基础设施，DNS(Domain Name System，域名管理系统)是一种实现域名与IP地址相互映射的分布式数据库，具有较高的查询和管理效率，是网民访问网络应用的唯一入口。
在DNS中，每个区域数据库文件都是由资源记录构成的，包括SOA记录、NS记录、A记录、CNAME记录、MX记录和PTR记录。但作为互联网中的早期协议，DNS是建立在互信模型之上的开放体系结构，缺乏适当的DNS信息的保障和认证机制。因此，攻击者可发动中间人攻击注入错误的响应信息，并在检验其合法的情况下被查询者接收，该类攻击被称作DNS欺骗攻击(DNS Spoofing)。因此如何保障查询者接收到的DNS资源记录的真实性是保障DNS系统安全的根本。
DNS安全扩展(Domain Name System Security Extention，DNSSEC)是互联网工程任务组(Internet Engineering Task Force,IETF)于1997年提出的技术体系，用来保障DNS数据在传输过程中不被更改。通过使用公钥基础设施(Public Key Infrastructure，PKI)在DNS原有的体系结构上添加数字签名，对DNS消息提供权限认证和信息完整性验证。
然而DNSSEC机制中签署域名过程复杂，通过DNSSEC签署的域名可能造成内容泄露、题，导致DNSSEC部署代价高，最终造成全球DNSSEC部署缓慢。因此，亟待提出一种创新的方案，在能保证DNS请求者所接收应答报文的真实性的同时，又可以免去由于DNSSEC造成的诸如密钥管理、资源记录签名及签名验证所带来的巨大开销。
发明内容
针对现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于联盟链的DNS资源记录公证方法及系统，用于DNS资源记录的存储和真实性验证。
本发明的技术方案为：
一种基于联盟链的DNS资源记录公证方法，其步骤为：
1)选取若干参与实体构建联盟链；
2)用户提交一DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体；
3)该参与实体对该DNS资源记录真实性进行验证通过后，生成该DNS资源记录的交易信息，并将该交易信息在该联盟链中进行广播；
4)该联盟链中的参与实体将该交易收录进区块中，并将区块进行打包进该联盟链中；
5)当DNS权威服务器收到DNS解析服务器的DNS资源记录请求时，发送应答的DNS资源记录给该DNS解析服务器；
6)该DNS解析服务器对该DNS资源记录的真实性进行鉴定：若该联盟链中存在该DNS资源记录的相关信息，则该DNS资源记录为真，否则该DNS资源记录发生了伪造或者篡改。
进一步的，生成该DNS资源记录的交易信息的方法为：首先对该DNS资源记录进行哈希计算，得到该DNS资源记录的哈希值；然后生成该哈希值和安全时间戳的摘要，然后根据该摘要生成该DNS资源记录的交易信息。
进一步的，该DNS资源记录的相关信息为该DNS资源记录的哈希值。
进一步的，该DNS解析服务器通过DNS资源记录查询API对该DNS资源记录的真实性进行鉴定。
进一步的，所述参与实体为域名注册管理机构或者互联网管理机构。
进一步的，用户首先提供电子货币DNScoin，然后提交该DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体。
一种基于联盟链的DNS资源记录公证系统，其特征在于，包括用户层、审核层、DNS资源记录编码层和联盟链；其中，联盟链由若干参与实体构建；
用户层，用于用户提交DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体；
审核层，用于对DNS资源记录真实性进行验证，验证通过将该DNS资源记录发送给DNS资源记录编码层；
DNS资源记录编码层，用于生成该DNS资源记录的交易信息，并将该交易信息在该联盟链中进行广播；
联盟链，用于将该交易收录进参与实体的区块中，并将区块进行打包进该联盟链中。
如图2所示，该系统包含用户层、审核层、DNS资源记录编码层和联盟链四层机构，在当前DNS系统架构不被改变的情形下，既保证DNS请求者所接收应答报文的真实性，又可以免去由于DNSSEC造成的诸如密钥管理、资源记录签名及签名验证所带来的巨大开销。
(1)用户层：用户支付电子货币DNScoin，通过系统接口提交DNS资源记录；
(2)审核层：审核层对用户层中提交的DNS资源记录信息真实性进行验证，审核通过后，DNS资源记录则提交至DNS资源记录编码层；
(3)DNS资源记录编码层：经人工审核系统提交的DNS资源记录，对该DNS资源记录进行哈希后添加安全时间戳，然后生成其摘要信息，然后根据摘要信息构造成“交易”，并将“交易”在联盟链中进行广播；
(4)联盟链：联盟链中的节点(即参与实体)将交易收录进区块中，并将区块进行打包进联盟链中，在本系统中联盟链的参与实体为国内外的域名注册管理机构或者互联网管理机构。
基于DNS资源记录公证系统的域名解析流程如下：
(1)DNS解析服务器发送DNS资源记录请求，；
(2)DNS权威服务器发送DNS资源记录应答；
(3)DNS解析服务器通过DNS资源记录查询API(Application ProgrammingInterface,应用程序编程接口)对资源记录的真实性进行鉴定；
鉴定时，DNS解析服务器将DNS资源记录发送给联盟链；若联盟链中存在应答DNS资源记录的哈希值，则应答DNS资源记录为真，否则，应答DNS资源记录发生了伪造或者篡改。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
(1)本发明提出了一种去中心化的DNS资源记录存储及真实性验证机制，在不存在中心化的硬件或管理机构的情况下，防止了黑客对DNS数据的攻击和篡改；
(2)本发明通过调用DNS资源记录真实性查询API即可验证记录的真实性，避免了DNSSEC机制中签名、验证签名交互过程的造成DNS报文长度过大等一系列问题；
(3)本发明利用联盟链的机制实现DNS资源记录的存储和公证，且联盟链的实体由国内外域名注册管理机构及互联网管理机构构成。也就是说，DNS资源记录的真实性由相关互联网管理机构共同进行公证，对于互联网的治理具有积极作用；
(4)本发明所提出方法中，由构成联盟链的实体节点负责完成区块的形成(即“挖矿”)，并随着区块的产生获得相应的收入。与此同时，用户需支付相应的DNScoin才能提交记录。因此本发明对于域名产业新经济体系的形成具有良好的促进作用。
附图说明
图1为工作量证明结构图；
图2为本发明基于联盟区块链的DNS资源记录公证系统架构；
图3为本发明基于DNS资源记录公证系统的域名解析流程。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，可以理解的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
DNS资源记录在该系统中的存储流程：
(1)用户层：用户支付0.1个DNScoin，通过系统接口提交一条域名blockchain.cn的A记录；
(2)审核层：审核层对用户层中提交的记录信息真实性进行验证，审核通过后，该条A记录则提交至DNS资源记录编码层；
(3)DNS资源记录编码层：经人工审核系统提交的A记录，经过哈希和安全时间戳生成该DNS资源记录的摘要，然后根据摘要构造成“交易”，并将“交易”在联盟链中进行广播；
(4)联盟链：联盟链中的节点将交易收录进区块中，并将区块进行打包进联盟链中，在本系统中联盟链的参与实体为国内外的域名注册管理机构或者互联网管理机构。
基于DNS资源记录公证系统的域名解析流程，如图3所示，其步骤为：
(1)DNS解析服务器向权威服务器发送域名blockchain.cn的A记录请求；
(2)DNS权威服务器向DNS解析服务器返回blockchain.cn的A记录；
(3)DNS解析服务器通过DNS资源记录查询API对返回的blockchain.cn的A记录的真实性进行鉴定；
(4)经查询，联盟链中存在blockchain.cn的A记录的哈希值，表明该条记录没有被篡改。

Claims (10)

1.一种基于联盟链的DNS资源记录公证方法，其步骤为：
1)选取若干参与实体构建联盟链；
2)用户提交一DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体；
3)该参与实体对该DNS资源记录真实性进行验证通过后，生成该DNS资源记录的交易信息，并将该交易信息在该联盟链中进行广播；
4)该联盟链中的参与实体将该交易收录进区块中，并将区块进行打包进该联盟链中；
5)当DNS权威服务器收到DNS解析服务器的DNS资源记录请求时，发送应答的DNS资源记录给该DNS解析服务器；
6)该DNS解析服务器对该DNS资源记录的真实性进行鉴定：若该联盟链中存在该DNS资源记录的相关信息，则该DNS资源记录为真，否则该DNS资源记录发生了伪造或者篡改。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，生成该DNS资源记录的交易信息的方法为：首先对该DNS资源记录进行哈希计算，得到该DNS资源记录的哈希值；然后生成该哈希值和安全时间戳的摘要，然后根据该摘要生成该DNS资源记录的交易信息。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，该DNS资源记录的相关信息为该DNS资源记录的哈希值。
4.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，该DNS解析服务器通过DNS资源记录查询API对该DNS资源记录的真实性进行鉴定。
5.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，所述参与实体为域名注册管理机构或者互联网管理机构。
6.如权利要求1或2或3所述的方法，其特征在于，用户首先提供电子货币DNScoin，然后提交该DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体。
7.一种基于联盟链的DNS资源记录公证系统，其特征在于，包括用户层、审核层、DNS资源记录编码层和联盟链；其中，联盟链由若干参与实体构建；
用户层，用于用户提交DNS资源记录给该联盟链网络中的一参与实体；
审核层，用于对DNS资源记录真实性进行验证，验证通过将该DNS资源记录发送给DNS资源记录编码层；
DNS资源记录编码层，用于生成该DNS资源记录的交易信息，并将该交易信息在该联盟链中进行广播；
联盟链，用于将该交易收录进参与实体的区块中，并将区块进行打包进该联盟链中。
8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，DNS资源记录编码层首先对该DNS资源记录进行哈希计算，得到该DNS资源记录的哈希值；然后生成该哈希值和安全时间戳的摘要，然后根据该摘要生成该DNS资源记录的交易信息。
9.如权利要求8所述的系统，其特征在于，DNS解析服务器对DNS权威服务器返回的DNS资源记录的真实性进行鉴定时，该DNS解析服务器向该联盟链查询是否存在该DNS资源记录的相哈希值，如果存在，则判定该DNS资源记录为真，否则该DNS资源记录发生了伪造或者篡改。
10.如权利要求7或8或9所述的系统，其特征在于，所述参与实体为域名注册管理机构或者互联网管理机构。
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