CN107425982B - 一种实现智能合约数据加密的方法和区块链 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种实现智能合约数据加密的方法，其包括步骤：(1)交易发起方节点在本地对智能合约执行交易，所述智能合约在执行该交易之前的状态为S1，在执行该交易之后的状态为S2；(2)交易发起方节点将S1到S2的变化以及交易发送给各相关节点；(3)各相关节点分别验证状态是否从S1变为S2，如果是，则向交易发起方节点返回签名；(4)当交易发起方节点收集到所有相关节点的签名时，将从S1到S2的变化以及各相关节点的签名发送给所有节点。此外，本发明还公开了一种区块链。本发明能保证所有参与共识的节点对智能合约状态的变更达成共识，同时对智能合约数据进行加密，以达到保护隐私数据的要求。

Description

一种实现智能合约数据加密的方法和区块链
技术领域
本发明涉及一种数据加密方法和区块链，尤其涉及一种智能合约数据加密方法和区块链。
背景技术
广义上的区块链是指利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全的一种全新的分布式基础架构与计算范式。区块链技术通过去中心化、去信任的方式集体维护一个可靠数据库，解决交易的信任和安全问题。
区块链技术并不是一种单一的技术，而是多种技术整合的结果，这些技术以新的结构组合在一起，形成了一种新的数据记录、存储和表达的方式，主要涉及以下四种技术：
一、分布式账本。即交易记账由分布在不同地方的多个节点共同完成，而且每一个节点都记录的是完整的账目，因此它们都可以参与监督交易合法性，同时也可以共同为其作证。不同于传统的中心化记账方案，没有任何一个节点可以单独记录账目，从而避免了单一记账人被控制或者被贿赂而记假账的可能性。另一方面，由于记账节点足够多，理论上讲除非所有的节点被破坏，否则账目就不会丢失，从而保证了账目数据的安全性。
二、非对称加密和授权技术。存储在区块链上的交易信息是公开的，但是账户身份信息是高度加密的，只有在数据拥有者授权的情况下才能访问到，从而保证了数据的安全和个人的隐私。
三、共识机制。即所有记账节点之间如何达成共识，去认定一个记录的有效性，这既是认定的手段，也是防止篡改的手段。
此外，区块链还可以利用由自动化脚本代码组成的智能合约来编程和操作数据。智能合约是基于可信的不可篡改的数据，可以自动化地执行一些预先定义好的规则和条款。
隐私性一直是区块链领域一个重要的话题。区块链作为一门新兴的技术，必要的隐私保护是推广的关键。绝大部分的应用场景，比如交易，都需要有弹性的隐私保护。如何更好地在区块链中加入隐私的元素一直是被不断探索的问题。
在当前的区块链系统中，所有参与共识的节点必须拥有交易和智能合约的真实数据，才能完成计算，并对状态达成共识。然而在实际应用当中，企业所发出的交易随时可能会包含了对其自身而言重要的商业机密，所以如果交易的隐私得不到应有的保护，区块链的实用性将大打折扣。因此，需要提出一种方法，其能保证所有参与共识的节点对智能合约状态的变更达成共识，同时对智能合约数据进行加密，以达到保护隐私数据的要求。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种实现智能合约数据加密的方法，该方法能保证所有参与共识的节点对智能合约状态的变更达成共识，同时对智能合约数据进行加密，以达到保护隐私数据的要求。
根据上述目的，本发明提出了一种实现智能合约数据加密的方法，其包括步骤：
(1)区块链上的交易发起方节点在本地对智能合约执行交易，所述智能合约在执行该交易之前的状态为S1，所述智能合约在执行该交易之后的状态为S2；
(2)交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化以及所述交易发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点；
(3)各相关节点分别验证智能合约在执行交易后其状态是否从S1变为S2，如果是，则相关节点向交易发起方节点返回表征通过该相关节点验证的签名；如果否，则相关节点不向交易发起方节点返回所述签名；
(4)当交易发起方节点收集到所有相关节点的签名时，交易发起方将智能合约的状态从S1到S2的变化以及各相关节点的签名发送给区块链上所有节点。
本发明所述的实现智能合约数据加密的方法，其将参与共识的所有节点分为与智能合约相关的各相关节点和与智能合约无关的其他非相关节点，并且仅在各相关节点范围内验证智能合约状态的变更是否符合相应的交易，这样就首先在各相关节点范围内对智能合约状态的变更发表意见，这种意见具有一票否决权，以防止多数方预谋联手损坏少数方利益。由于其他非相关节点与智能合约无关，因此不必直接验证智能合约状态的变更是否符合相应的交易，而是可以信任各相关节点的验证结果，即通过检查各相关节点验证产生的签名来间接验证智能合约状态的变更是否符合相应的交易，这样就可以在所有节点范围内对智能合约状态的变更达成共识。其他非相关节点由于没有参与直接验证，无法获得智能合约和交易的原始数据，从而实现了对智能合约的加密，主要体现在对其他非相关节点的智能合约和交易的保密，达到了保护隐私数据的要求。
所述智能合约状态通常是指智能合约的哈希值。
进一步地，本发明所述的实现智能合约数据加密的方法中，所述交易为经过加密的隐私交易，在步骤(1)中，所述交易发起方节点先将经过加密的隐私交易解密后，再在本地对智能合约执行隐私交易。
上述方案中，为了更好地保护隐私，避免交易数据泄漏导致损失，将交易加密为隐私交易，仅在需要调用执行时被临时解密。
进一步地，本发明所述的实现智能合约数据加密的方法中，在步骤(2)中，交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化以及经过加密的隐私交易发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点。
上述方案中，优选地，交易发起方节点和各相关节点需要有加密或解密所述隐私交易的密钥。
进一步地，本发明所述的实现智能合约数据加密的方法还包括步骤(5)：所有节点检查是否所有的相关节点均提供了签名，如果是，则将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池，如果否，则拒绝将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池。
上述方案中，所有节点基于所有相关节点的数字签名来达成共识。
更进一步地，上述实现智能合约数据加密的方法还包括步骤(6)：所述交易池中的交易被打包为区块。
更进一步地，上述实现智能合约数据加密的方法中，在步骤(3)中，各相关节点分别验证智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2的步骤包括：相关节点将经过加密的隐私交易解密；相关节点对智能合约执行隐私交易；相关节点判断智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2。
进一步地，本发明所述的实现智能合约数据加密的方法中，所述智能合约为内容经过加密的智能合约。
上述方案中，为了更好地保护隐私，避免智能合约数据泄漏导致损失，将智能合约的内容进行加密。交易发起方节点和各相关节点需要有加密或解密所述智能合约的密钥。
本发明的另一目的是提供一种区块链，该区块链能保证所有参与共识的节点对智能合约状态的变更达成共识，同时对智能合约数据进行加密，以达到保护隐私数据的要求。
根据上述目的，本发明提出了一种区块链，其执行上述任一方案所述的实现智能合约数据加密的方法。
本发明所述的区块链，其由于采用了上述任一方案所述的实现智能合约数据加密的方法，因此同样能保证所有参与共识的节点对智能合约状态的变更达成共识，同时对智能合约数据进行加密，以达到保护隐私数据的要求。其原理上述方法相应部分已详述，在此不再赘述。
本发明所述的实现智能合约数据加密的方法，其具有以下优点和有益效果：
(1)能保证所有参与共识的节点对智能合约状态的变更达成共识，同时对智能合约数据进行加密，以达到保护隐私数据的要求。
(2)为区块链的应用场景提供弹性的隐私保护，提高区块链的实用性。
(3)可以有效保护企业的商业机密和交易隐私。
本发明所述的区块链，其同样具有上述优点和有益效果。
附图说明
图1为本发明所述的实现智能合约数据加密的方法在一种实施方式下的流程示意图。
图2为本发明所述的实现智能合约数据加密的方法的实施例1的流程图。
图3为从用户角度简略显示的本发明所述的实现智能合约数据加密的方法的实施例2的流程图。
图4为执行交易前加密前的智能合约示意图。
图5为执行交易前加密后的智能合约示意图。
图6为执行交易后加密前的智能合约示意图。
图7为执行交易后加密后的智能合约示意图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图和具体的实施例来对本发明所述的实现智能合约数据加密的方法和区块链进行进一步地详细说明，但是该详细说明不构成对本发明的限制。
图1显示了本发明所述的实现智能合约数据加密的方法在一种实施方式下的流程。如图1所示，该实现智能合约数据加密的方法包括步骤：
(1)区块链上的交易发起方节点在本地对智能合约执行交易，智能合约在执行该交易之前的状态为S1，智能合约在执行该交易之后的状态为S2；
(2)交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化以及交易发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点；
(3)各相关节点分别验证智能合约在执行交易后其状态是否从S1变为S2，如果是，则相关节点向交易发起方节点返回表征通过该相关节点验证的签名；如果否，则相关节点不向交易发起方节点返回签名；
(4)当交易发起方节点收集到所有相关节点的签名时，交易发起方将智能合约的状态从S1到S2的变化以及各相关节点的签名发送给区块链上与智能合约无关的其他非相关节点。
在某些实施方式中，交易为经过加密的隐私交易，在步骤(1)中，交易发起方节点先将经过加密的隐私交易解密后，再在本地对智能合约执行隐私交易。其中，还可以进一步地在步骤(2)中交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化以及经过加密的隐私交易发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点。其中，在步骤(3)中，各相关节点分别验证智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2的步骤可以包括：相关节点将经过加密的隐私交易解密；相关节点对智能合约执行隐私交易；相关节点判断智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2。
在某些实施方式中，还包括步骤(5)：所有节点检查是否所有的相关节点均提供了签名，如果是，则将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池，如果否，则拒绝将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池。其中，还可以进一步地包括步骤(6)：交易池中的交易被打包为区块。
在某些实施方式中，智能合约为内容经过加密的智能合约。
下面通过具体的实施例对本发明进行进一步的说明。
实施例1
图2显示了本发明实施例1的流程。
如图2所示，本实施例根据上述方法在一区块链上实现下述步骤：
步骤110：区块链上的交易发起方节点在本地对智能合约执行交易，智能合约在执行该交易之前的状态为S1，智能合约在执行该交易之后的状态为S2。其中，交易为经过加密的隐私交易Enc(Tx)。智能合约为内容经过加密的智能合约。
执行交易前：智能合约如图5所示，在本实施例中，其是通过函数Enckey()加密过的智能合约，其哈希值为智能合约状态S1；
执行交易：交易发起方节点先将如图5所示的智能合约解密，得到如图4所示的经过解密的智能合约，再在本地对智能合约执行隐私交易Tx。执行交易后的智能合约如图6所示，其中X的值由执行交易前的10变为了执行交易后的20。
最后对隐私交易Tx和智能合约再进行加密：通过函数Enckey()对如图6的智能合约加密，加密后的智能合约如图7所示，其哈希值为智能合约状态S2,。
步骤120：交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化[S1→S2]以及经过加密的隐私交易Enc(Tx)发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点。
步骤130：各相关节点分别验证智能合约在执行交易后其状态是否从S1变为S2，如果是，则相关节点向交易发起方节点返回表征通过该相关节点验证的签名；如果否，则相关节点不向交易发起方节点返回签名。其中，各相关节点分别验证智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2的步骤包括：
1.判断当前智能合约状态是否为S1，若是，解密经过加密的隐私交易Enc(Tx)，否则拒绝签名；
2.基于函数Enckey()解密当前智能合约中的加密内容；
3.对解密后的智能合约执行隐私交易Tx；
4.再用Enckey()对此时的智能合约进行加密，计算此时智能合约的哈希值S2’；
5.观察S2’是否等于S2，若是，则验证通过，返回签名，否则不返回签名。
步骤140：当交易发起方节点收集到所有相关节点的签名时，交易发起方将智能合约的状态从S1到S2的变化[S1→S2]以及各相关节点的签名发送给区块链上所有节点。
步骤150：所有节点检查是否所有的相关节点均提供了签名，如果是，则将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池，如果否，则拒绝将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池。
步骤160：交易池中的交易被打包为区块。
实施例2
图3从用户角度示意性地显示了本发明实施例2的流程。
如图3所示，本实施例与实施例1基本相同，其收集所有签名之后进行全网广播，即同时把智能合约的状态从S1到S2的变化[S1→S2]以及各相关节点的签名发送给所有节点。简略步骤如下：
用户A通过交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化[S1→S2]以及经过加密的隐私交易Enc(Tx)发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点V0～V2。
各相关节点分别验证智能合约在执行交易后其状态是否从S1变为S2，如果是，则相关节点向交易发起方节点返回表征通过该相关节点验证的签名。
当交易发起方节点收集到所有相关节点的签名时，交易发起方将智能合约的状态从S1到S2的变化[S1→S2]以及各相关节点的签名通过全网广播发送给区块链上与智能合约相关的各相关节点V0～V2和与智能合约无关的其他非相关节点V3～Vn。
需要注意的是，以上列举的仅为本发明的具体实施例，显然本发明不限于以上实施例，随之有着许多的类似变化。本领域的技术人员如果从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应属于本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，包括步骤：
(1)区块链上的交易发起方节点在本地对智能合约执行交易，所述智能合约在执行该交易之前的状态为S1，所述智能合约在执行该交易之后的状态为S2；其中区块链上的节点被分为与智能合约相关的各相关节点和与智能合约无关的其他非相关节点；
(2)交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化以及所述交易发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点；
(3)各相关节点分别验证智能合约在执行交易后其状态是否从S1变为S2，如果是，则相关节点向交易发起方节点返回表征通过该相关节点验证的签名；如果否，则相关节点不向交易发起方节点返回所述签名；
(4)当交易发起方节点收集到所有相关节点的签名时，交易发起方将智能合约的状态从S1到S2的变化以及各相关节点的签名发送给区块链上所有节点。
2.如权利要求1所述的实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，所述交易为经过加密的隐私交易，在步骤(1)中，所述交易发起方节点先将经过加密的隐私交易解密后，再在本地对智能合约执行隐私交易。
3.如权利要求2所述的实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，在步骤(2)中，交易发起方节点将智能合约的状态从S1到S2的变化以及经过加密的隐私交易发送给区块链上的与智能合约相关的各相关节点。
4.如权利要求1所述的实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，还包括步骤(5)：所有节点检查是否所有的相关节点均提供了签名，如果是，则将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池，如果否，则拒绝将智能合约的状态从S1到S2的变化放入区块链的交易池。
5.如权利要求4所述的实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，还包括步骤(6)：所述交易池中的交易被打包为区块。
6.如权利要求3所述的实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，在步骤(3)中，各相关节点分别验证智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2的步骤包括：相关节点将经过加密的隐私交易解密；相关节点对智能合约执行隐私交易；相关节点判断智能合约在执行隐私交易后其状态是否从S1变为S2。
7.如权利要求1所述的实现智能合约数据加密的方法，其特征在于，所述智能合约为内容经过加密的智能合约。
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