CN107730280A

CN107730280A - 一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现

Info

Publication number: CN107730280A
Application number: CN201710968186.3A
Authority: CN
Inventors: 陆扬
Original assignee: Shanghai Chain Mdt Infotech Ltd
Current assignee: Shanghai Chain Mdt Infotech Ltd
Priority date: 2017-10-18
Filing date: 2017-10-18
Publication date: 2018-02-23

Abstract

本发明涉及一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现，系统分为防伪证书的发行模块与防伪证书的验证模块，防伪证书的发行模块与所述防伪证书的验证模块之间相互交互，并且采用多通道通信模式，并进行数据的传递，将防伪证书按验证的次数进行分类，规划防伪证书的发行模块与防伪证书的验证模块以及其之间的通讯，完成通讯数据的加密以及解密。

Description

一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现

技术领域

本发明涉及区块链防伪领域，为一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现。

背景技术

多年以来，假冒伪劣产品的出现和泛滥一直严重影响了正常的企业生产经营，还有一些假冒证件、证书、票据更是给人民生活工作带来非常恶劣的影响，扰乱社会和市场经济的秩序。特别是一些国家级、省部级的名优产品和流通货币，假冒伪劣一直如阴影一样尾随左右，使消费者、企业和国家蒙受了难以估计的损失。长久以来，企业和政府打击假冒伪劣的决心和态度从未软弱过，投入了大量的人力物力财力去提高仿冒难度和打假，但是“道高一尺，魔高一丈”，制造经营假冒伪劣产品的违法行为仍然屡禁不止，假冒伪劣很难得到有力的控制。究其原因，主要有以下三个方面：一是防伪手段落后容易复制；二是标识过于复杂消费者无法辨识；三是管理漏洞难以杜绝。因此，如何实现更有效的防伪手段，探索一种全新的打假途径，提高防伪技术水平，具备更快的市场反应速度，更加人性化适合普遍消费者辨别等方面成为了防伪业界的研究热点。而区块链技术作为一个非中心化的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，在国家的支持下大力发展，区块链技术与防伪系统的结合具有很大的实际以及现实意义。

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区块链技术的防伪系统的设计与实现。

为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现，包含以下步骤：

系统分为防伪证书的发行模块与防伪证书的验证模块；防伪证书的发行模块用于防伪证书的生成，防伪证书的验证模块用于防伪证书的验证；防伪证书被分为一次性防伪证书、N次防伪证书、永久防伪证书三种；一次性防伪证书只能被防伪证书的验证模块验证一次，其后如果一次性防伪证书再被发送给防伪证书的验证模块进行验证，防伪证书的验证模块直接给出其无效的信息；N次防伪证书只能被防伪证书的验证模块验证N次，N为大于1的自然数，被防伪证书的发行模块指定N的值；永久防伪证书可以被防伪证书的验证模块永久验证；防伪证书的ID为唯一的，通过ID能够区别防伪证书；

防伪证书的发行模块与防伪证书的验证模块之间相互交互，并且采用多通道通信模式，即两者之间采用多个通讯通道，多个通讯通道能够同时进行通讯，通讯的机制采用公用时钟与私有时钟并行模式，公用时钟负责从通讯的开始计时，计时的单位为毫秒，只有被重置再重新计时，否则公用时钟一直计时，私有时钟与公用时钟交互，即私有时钟为通讯通道单独拥有，每次通讯都重新计时，私有时钟计时的开始时间点等于通讯开始时公用时钟的计时时间，私有时钟计时的结束时间等于通讯结束时公用时钟的计时时间；通讯通道只传递防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息，传递的过程在防伪证书的发行模块与防伪证书的验证模块之间；

传递的过程为，首先提取防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息，防伪证书信息为一串符号的不规则排列，符号中加入|作为防伪证书信息中的分割符，符号包含26个大写字母、26个小写字母以及从0到9的数字，将一串符号依据ASII码表转换成一串数字，将一串数字相加得到一个大数字，将大数字作为防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息的标志码s，即标志码s能够代表防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息；防伪证书的发行模块生成三个大素数，三个大素数各不相同，分别为R₁、R₂、R₃，并且不属于同一个范围，即三个大素数的位数不同或者头一位不同，R为素数；三个大素数在不同的传递的过程都不相同，并且不对防伪证书的验证模块公开；

将三个大素数相乘，得到的结果赋予变量W，W为整数，对防伪证书的验证模块公开；

定义一个线性函数Q(x)＝Ax+B,其中，x为自变量，Q(x)为因变量，Q为线性函数，A、B为任意一个实数，不大于10；将三个大素数分别赋予x，即将三个大素数分别带入线性函数Q(x)，得到Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)，将Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)相乘，将相乘的结果q存在临时存储区；临时存储区为临时的存储区域，当不需要时可以被收回；接着，防伪证书的发行模块生成一个随机整数i，随机整数i不大于Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)任何一个数，并且和Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)没有公约数，随机整数i对防伪证书的验证模块公开；防伪证书的发行模块计算传递的私有数w为对标志码s进加密组成密文p发送防伪证书的验证模块，将标志码s加密，加密的公式为p＝sⁱmod q；防伪证书的验证模块根据对其公开的数对密文进行解密。

本发明的有益成果为：本发明提供了一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现，对防伪系统的功能进行了划分，并且对防伪证书进行了分类以满足不同的需要，对防伪系统中不同模块之间的通讯过程的加密过程进行详细描述，本发明可以应用到不同的行业中，以适应不同行业的加密的需要。

具体实施方式

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1：防伪技术一般可分为两种类别，内容方位和形式防伪。内容防伪是指产品自身无法被仿冒，内容防伪是依靠独有的技术垄断来达到产品无法被仿制假冒，这类产品一般是高科技的产品，数量不多。而且当技术被突破公开以后这种保护就会失效。形式防伪一般具有很强的普适性，通常产品的生命周期很长。这种防伪必须依靠产品以外的技术手段来实现，一般来说防伪载体与产品或产品包装同时出现，甚至是密不可分的。日常生活中更多出现的是形式防伪，形式防伪适用领域更广，需求范围更大，所以更具有实际意义。防伪技术主要预防可能产生的伪装仿造或者简单复制假冒正规品牌产品，以次充好欺骗市场和消费者的违法行为。另外还有一种防范的是仿变造，主要指防范涂改篡改局部来非法伪造。如身份证件、毕业证件的个人资料修改，更换照片个人信息等等。

加密体制的介绍：

密码学就是通过各种安全的密码技术来解决信息安全问题，加密体制至今为止应用最广泛最早的密码技术。发送者用预先约定好的方式对被称为明文的消息进行转换，这个过程叫做加密，转换生成得到的消息被称为密文。

实际在通讯信道中传输的就是密文，接收者接收到密文后，按照规则做出对应的逆变换，把密文恢复成明文，这个过程叫做解密。密码学中对这个消息转换成密文或密文转换成明文的变换就称为算法。加密者在对明文转换成密文所用到的变换规则称为加密算法，相应的解密者就要用到解密算法。加密和解密算法通常都跟一个叫做密钥的东西分不开，加密需要加密秘钥而解密需要解密密钥。

1976年之后，出现了一种全新的密码体制，其加密秘钥和解密密钥并不相同，且由于加密秘钥和解密密钥之间难于相互导出，加密过程和解密过程可以分开操作，因此被称为非对称加密体制，又称为公钥密码体制。

运用非对称密码体制实现加密通信的基本过程如下：

(1)A首先生成一对密钥并将其中的一把作为公钥向传给B；

(2)得到该公钥的B使用该密钥对机密信息加密后再发送给A；

(3)A用自己保存的另一把私钥对收到加密后的信息进行解密。因为密文使用A的公钥加密，所以只有A的私钥可以解开，私钥是保密的因而只有A可以读取密文；

(4)另一方面，A可以使用自己的私密钥对信息进行签名后再发送给B；

(5)B再用A的公钥对签名后的信息进行验证，因为只有B手中A的公钥才能检验A私钥签名的信息，所以可以确定信息是由A发出的。

非对称加密算法依据其数学理论可以大致分为大数分解类体制、离散对数类体制、椭圆曲线类体制、背包体制、基于格的公钥体制、基于纠错码的公钥体制等，但到目前为止，安全有效使用最广泛的公钥密码体制仅是前三类体制，有时也把椭圆曲线类归为离散对数类。其代表的加密算法分别是RSA、DSA、ECIES。

总结以上两种加密体制的原理，分析可得有下面几个方面的不同：

(1)在密钥交换方面：非对称加密优势在于双方不需要事先约定共享密钥就能完成保密通道。

(2)在管理方面：密钥管理独立方便，相比对称密码体制，保证安全就是保证密钥的安全，而非对称密码体制有两个密钥，其中一个公开，不需要对称密码那样传输对方密钥，安全性大大提升。非对称加密算法消耗较少的资源就可以满足同样的效果，在密钥的分配上，指数级别的差距更体现了非对称加密的优势。所以对称加密算法在广域网中使用起来显现劣势，更糟糕的一点是数字签名它无法支持。

(3)在安全方面：哪怕公钥在网上被截获，如果没有与其匹配的私钥，也无法解密，所截获的公钥是没有任何用处的。这是由于非对称加密算法的单向性，是基于未解决的复杂数学难题，所以算法强度非常大，要想破解几乎不可能。而对称加密算法，就算是新一代的AES算法虽从理论来说也是无法破解的，但从计算机的发展角度来看，还是非对称加密更胜一筹。

(4)加解密速度：AES的软件实现速度非常迅速，已经达到了每秒数M或数十兆Byte，这个速度是非对称加密的100倍，而且用硬件来实现AES的话这个差距将扩大到1000倍。所以从速度方面考虑采用哪种加密算法更好，两种机制各有所长。由于非对称加密算法的速度慢很多，那么在需要加密大量的数据时，建议采用对称加密算法，以保证加解密速度。当数据量很小时，我们可以考虑采用非对称加密算法。

(5)对称加密算法不能实现签名，因此签名只能用非对称算法。

在实际的操作过程中，面对保护通信安全方面的需求，只有非对称加密算法才能更好地满足要求。我们通常采用的方式是：用对称加密算法加密数据，然后基于密钥数据量小的特点，把密钥采用非对称加密算法加密以后传输，这样二者结合优势互补，既能实现加密解密速度快，又能保障密钥的安全管理。

实施例2：一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现，分为防伪证书的发行模块和防伪证书的验证系统，参与方：证书提供方、真伪鉴定方、购买方；防伪证书的发行模块主要实现系统初始化、证书信息录入、防伪证书生成、防伪证书发行、芯片卡管理等功能；

其中，系统初始化、证书信息录入主要的流程如下：

证书提供方对出厂卡片进行验证,并且初始化,提供给客户进行写卡；客户对初始化后的卡片进行防伪验证,验证初始化后的卡片是否确实是提供的芯片卡,验证通过,则对芯片卡进行写卡操作，写入的信息包含需要防伪的物品的基本信息、发卡信息、写入的时间、证书摘要；写卡完成之后,就会生成每个产品对应的证书,客户将证书摘要通过交易放进以太坊区块链上,证书就存储在区块链上了；证书摘要为芯片卡信息进行哈希值求值所得；

防伪证书生成以及发行流程如下：

1)获取防伪证书发行者的区块链地址；

2)调用芯片卡提供的生成密钥对接口,生成密钥对,导出公钥,并生成芯片卡的区块链地址；

3)获取防伪证书的源文件；

4)对防伪证书发行者的区块链地址、芯片卡的区块链地址、防伪证书的源文件进行组包；

5)将步骤4)生成的组包信息先进行SHA3运算计算其摘要值,然后利用防伪证书发行者的私钥对摘要值进行ECDSA签名,生成签名信息；

6)调用芯片卡提供的写数据接口,将上述步骤得到的数据写入芯片卡中；信息一经写入不可更改，将芯片卡附在实体的防伪证书上；

真伪鉴定方负责防伪证书的验证，调用防伪证书的验证系统，其包含芯片卡在线验证与离线验证的功能，离线验证方式流程如下:

1)调用芯片卡提供的接口获取防伪证书信息,并对防伪证书信息进行解析,获取证书原始信息、签名信息、防伪证书发行者的区块链地址、芯片卡的区块链地址，之间使用|作为分割符来进行分割；

2)调用芯片卡提供的导出公钥接口,保存公钥后期使用,生成区块链地址,并与步骤1)中的芯片卡的区块链地址比较,如果一致,则继续下一步,否则验证失败；

3)验证调用芯片卡提供的数字签名接口,产生随机数，使用芯片卡私钥对随机数进行数字签名,返回签名结果给防伪证书的验证系统；

4)验证从利用芯片卡的公钥对步骤5)中的数字签名进行验证,验证通过则该证书为真,否则验证失败；

5)验证利用内置的公钥信息生成区块链地址,并与步骤1)中的防伪证书发行者的区块链地址比较,如果一致,则继续下一步,否则验证失败；

6)验证利用内置的公钥将步骤1)中的信息作为原文,验证签名信息的正确性,验证通过继续下一步,否则验证失败；

在线验证方式流程如下:

1)验证调用芯片卡提供的读取数据接口,获取防伪证书信息,并对防伪证书信息进行解析，获取证书原始信息、签名信息、防伪证书发行者的区块链地址、芯片卡的区块链地址；

2)验证调用芯片卡提供的读取数据接口,获取防伪证书信息(或摘要值)和签名信息；

3)验证调用芯片卡提供的导出公钥接口,生成区块链地址,并与步骤1)中的芯片卡的区块链地址比较,如果一致,则继续下一步,否则验证失败；

4)验证利用内置的公钥信息生成区块链地址,并与步骤1)中的防伪证书发行者的区块链地址比较,如果一致,则继续下一步,否则验证失败；

5)验证通过芯片卡的区块链地址在区块链中查找该笔交易的信息,验证该笔交易中嵌入的信息是否与步骤1)中的防伪证书信息(或摘要值)、步骤2)中的防伪证书信息(或摘要值)是否一致,如果一致,则继续下一步,否则验证失败；

6)验证调用芯片卡提供的读取数据接口,读取签名信息,利用内置的公钥将步骤1)中的信息作为原文,验证签名信息的正确性,验证通过继续下一步,否则验证失败；

7)验证调用芯片卡提供的数字签名接口,使用芯片卡私钥对随机数进行签名,返回签名结果给防伪证书的验证系统；

8)验证从芯片卡的区块链地址中计算出公钥,利用此公钥对步骤6)中的数字签名进行验证,验证通过则该证书为真,否则验证失败。

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

1.一种基于区块链技术的防伪系统的设计与实现，其特征在于，包含以下内容：

所述系统分为防伪证书的发行模块与防伪证书的验证模块；所述防伪证书的发行模块用于防伪证书的生成，所述防伪证书的验证模块用于防伪证书的验证；所述防伪证书被分为一次性防伪证书、N次防伪证书、永久防伪证书三种；所述一次性防伪证书只能被所述防伪证书的验证模块验证一次，其后如果所述一次性防伪证书再被发送给所述防伪证书的验证模块进行验证，所述防伪证书的验证模块直接给出其无效的验证信息；所述N次防伪证书只能被所述防伪证书的验证模块验证N次，N为大于1的自然数，被所述防伪证书的发行模块指定N的值；所述永久防伪证书可以被所述防伪证书的验证模块无数次地验证；所述防伪证书的ID为唯一的，通过所述ID能够区别所述防伪证书；

所述防伪证书的发行模块与所述防伪证书的验证模块之间相互交互通讯，并且采用多通道通信模式，即两者之间采用多个通讯通道，多个所述通讯通道能够同时进行通讯，通讯的机制采用公用时钟与私有时钟并行模式，所述公用时钟负责从通讯的开始计时，计时的单位为毫秒，只有被重置再重新计时，否则所述公用时钟一直计时，所述私有时钟与公用时钟交互，即所述私有时钟为单个所述通讯通道单独拥有，每次通讯都重新计时，所述私有时钟计时的开始时间点等于通讯开始时所述公用时钟的开始计时时间，所述私有时钟计时的结束时间等于通讯结束时所述公用时钟的结束计时时间；所述通讯通道只传递所述防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息，传递的过程在所述防伪证书的发行模块与所述防伪证书的验证模块两者之间；

传递的过程为，首先提取所述防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息，所述防伪证书信息为一串符号的不规则排列，在所述不规则排列中加入符号|作为所述防伪证书信息的分割符，所述不规则排列包含26个大写字母、26个小写字母以及从0到9的数字，将所述不规则排列依据ASII码表转换成一串数字，将一串数字累计相加得到一个大数字，将所述大数字作为所述防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息的标志码s，即所述标志码s能够代表所述防伪证书的验证模块中验证的防伪证书信息；所述防伪证书的发行模块生成三个大素数，所述三个大素数各不相同，分别为R₁、R₂、R₃，并且不属于同一个范围，即所述三个大素数的位数不同或者头一位不同，R为素数；所述三个大素数在不同的所述传递的过程都不相同，并且不对所述防伪证书的验证模块公开；

将所述三个大素数相乘，得到的结果赋予变量W，W为整数，对所述防伪证书的验证模块公开；

定义一个线性函数Q(x)＝Ax+B,其中，x为自变量，Q(x)为因变量，Q为线性函数，A、B为任意一个实数，不大于10；将所述三个大素数分别赋予x，即将所述三个大素数分别带入线性函数Q(x)，得到Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)，将Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)相乘，将相乘的结果q存在临时存储区；所述临时存储区为临时的存储区域，当不需要时可以被收回；接着，所述防伪证书的发行模块生成一个随机整数i，随机整数i不大于Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)任何一个数，并且和Q(R₁)、Q(R₂)、Q(R₃)之间没有公约数，随机整数i对所述防伪证书的验证模块公开；所述防伪证书的发行模块计算所述传递的私有数e为对所述标志码s加密组成密文p发送所述防伪证书的验证模块，将所述标志码s加密，加密的公式为p＝sⁱ mod q；所述防伪证书的验证模块根据对其公开的数W对所述密文进行解密。