CN107832624A - 一种基于区块链的可视化签名系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于区块链的可视化签名系统和方法，涉及区块链和信息安全技术领域，结合数字签名技术、二维码技术和区块链技术，将电子文档格式化生成PDF文档，再将摘要作为交易进行签名发布到区块链中；并将区块信息、时间戳信息、摘要信息、签名信息以二维码图片形式，添加到PDF扩展项中形成签名文档；利用移动APP扫描二维码直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证。本发明有效的解决电子文档可信性和完整性问题，将电子文档统一格式化为PDF格式，便于文档的保存和传播；提供了去中心化的签名解决方案，安全性更高；PDF签名以二维码图片的方式保存在电子文档扩展中，更好的与移动APP相结合，可视化更直观便捷。

Description

一种基于区块链的可视化签名系统和方法

技术领域

本发明涉及区块链和信息安全技术领域，具体的说是一种基于区块链的可视化签名系统和方法。

背景技术

区块链技术，又称为“分布式账本技术”，是一种去中心化、集体维护分布式账本的技术方案，其本质是由多个节点集体参与通过多方存储、多方计算的方式来实现数据不可篡改、计算结果可信的分布式数据库系统。区块链不是一种单一的技术，而是多种技术整合的结果，利用区块链技术维护一个可靠的、难以篡改的账本记录，可以降低信任的风险，并能有效的降低众参与方协作的维护成本。

近年来，互联网和电子商务发展迅速，传统的纸质文档渐渐都被数字化文档所替代，无纸化办公、无纸化申报、无纸化交易等应用日益广泛与深入。在交易过程中，会涉及到文档的可信性和完整性问题，基于PKI公钥密码技术的数字签名、身份认证等有关加密技术，在某程度上解决了部分问题。然而随着移动互联网的发展、智能终端的普及、海量移动APP应用的出现以及区块链技术的发展，文档数字化带来了新的模式，特别是整个网络都在向去中心化、去中心信任化的趋势发展。在互联网全球化的大环境下，如何能综合各种因素，在分布式环境下，提供更高效、便捷、安全、互信的可视化文档签名成为亟需解决的问题。

发明内容

本发明针对目前技术发展的需求和不足之处，提供一种基于区块链的可视化签名方法。

本发明所述一种基于区块链的可视化签名方法，解决上述技术问题采用的技术方案如下：所述基于区块链的可视化签名方法，结合数字签名技术、二维码技术和区块链技术，将电子文档进行格式化生成PDF文档；再将摘要作为交易进行签名，发布到区块链中；并将区块信息、时间戳信息、摘要信息、签名信息以二维码图片形式，添加到PDF扩展项中形成签名文档；利用移动APP扫描二维码直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证；

具体实现流程如下：

步骤一，电子文档签名；

步骤二，电子文档签名验证。

进一步，所述步骤一，电子文档签名的具体流程如下：

步骤101、客户端生成ECC密钥对，并产生证书申请书，向第三方CA认证中心提出申请证书请求；

步骤102、第三方CA认证中心审核并签发数字证书，返回给客户端；这里数字证书可以采用X509格式；

步骤103、客户端将证书公钥作为其区块链账户身份标识发布出去；

步骤104、客户端将需要签名的电子文档进行格式化，生成PDF格式的数字文档；

步骤105、客户端计算步骤104生成的PDF文档的摘要值，并将PDF文档的摘要保存在区块链中；

步骤106、客户端获取电子文档接收方的身份标识及数字证书，并验证其合法性；

步骤107、客户端利用本地私钥将PDF摘要、发送方身份标识、接收方身份标识信息进行数字签名，作为区块链交易发布到P2P共识网络进行广播；

步骤108、区块链记账节点验证交易合法性，并通过P2P网络达成共识，生成新区块，更新各自本地账本记录；

步骤109、客户端获取交易所在区块信息，并将公钥信息、时间戳信息、签名信息、PDF摘要信息以及区块信息生成二维码图片，作为PDF的扩展信息，生成PDF签名文档。

进一步，客户端使用密码硬件设备或者采用密钥分割技术生成ECC密钥对。

进一步，客户端采用SM3国密算法计算步骤104生成的PDF文档的摘要值。

进一步，客户端可以采用SM3SM2国密算法进行数字签名。

进一步，所述步骤二，电子文档签名验证的具体流程如下：

步骤201、客户端将PDF签名文档的内容计算摘要值，利用移动APP扫描二维码得到摘要值，并对比摘要值是否相同，确定文档是否有篡改；若摘要值相同，则文档没有被篡改，否则，PDF签名文档无效；

步骤202、使用移动APP扫描PDF签名文档中的区块信息二维码，获得区块信息，客户端根据区块信息查询区块链，查看所在区块交易信息是否一致；若一致，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效；

步骤203、使用APP扫描PDF签名文档中的时间戳二维码，获取时间戳信息，与区块链所在区块的时间戳对比，若一致，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效；

步骤204、使用移动APP扫描PDF签名文档的公钥信息和签名信息，获取公钥和签名，验证区块链所在区块交易的数字签名，若签名验证通过，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效。

本发明还提出一种基于区块链的可视化签名系统，结合数字签名技术、二维码技术和区块链技术，将电子文档进行格式化生成PDF文档；再将摘要作为交易进行签名，发布到区块链中；并将区块信息、时间戳信息、摘要信息、签名信息以二维码图片形式，添加到PDF扩展项中形成签名文档；利用移动APP扫描二维码直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证；其系统架构包括：

客户端，负责生成ECC密钥和证书请求、将需要签名的电子文档格式化并生成交易，发布到P2P共识网络，

具体的，客户端可以是移动设备，也可以是PC计算机，必须保证私钥的安全性。

第三方CA认证中心，负责签发数字证书；

P2P共识网络，是没有中心节点、通过用户群进行消息交换的网络体系；

记账节点，负责区块记录交易的验证以及在P2P共识网络上达成共识，生成新的区块。

本发明所述一种基于区块链的可视化签名系统和方法，与现有技术相比具有的有益效果是：本发明在互联网的开放环境下，有效的解决电子文档可信性和完整性问题，将电子文档统一格式化为PDF格式，便于文档的保存和传播，并将PDF文档的摘要保存在区块链中，一方面，相对于传统的集中式方式，提供了去中心化的签名解决方案，安全性更高；另一方面，区块链中仅仅保存摘要而不保存原始文档，保护了电子文档的隐私；

PDF签名以二维码图片的方式保存在电子文档扩展中，更好的与移动APP相结合，可视化的方式更直观，便捷；另外，密钥生成和计算基于硬件设备或者采用密钥分割的方式，也保证了密钥的强度，有效的保护了密钥的安全性。

附图说明

为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术内容，下面对本发明实施例或现有技术中所需要的附图做简单介绍。显而易见的，下面所描述附图仅仅是本发明的一部分实施例，对于本领域技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，但均在本发明的保护范围之内。

附图1为PDF文档的示意图；

附图2为区块链结构的示意图；

附图3是实施例2电子文档签名流程图；

附图4是实施例3电子文档签名验证的流程图；

附图5为基于区块链的可视化签名系统的示意图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案、解决的技术问题和技术效果更加清楚明白，以下结合具体实施例，对本发明的技术方案进行清查、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下获得的所有实施例,都在本发明的保护范围之内。

实施例1:

本实施例提出一种基于区块链的可视化签名方法，结合数字签名技术、二维码技术和区块链技术，将电子文档进行格式化生成PDF文档；再将摘要作为交易进行签名，发布到区块链中；并将区块信息、时间戳信息、摘要信息、签名信息以二维码图片形式，添加到PDF扩展项中形成签名文档；利用移动APP扫描二维码直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证；

具体实现流程如下：

步骤一，电子文档签名；

步骤二，电子文档签名验证。

本实施例基于区块链的可视化签名方法，

附图1为PDF文档的示意图，如附图1所示，PDF文档数据结构如下：内容：PDF电子文档的文档内容；摘要：对内容进行摘要计算得到的摘要值(二维码格式)；公钥：文档所有者的公钥(二维码格式)；区块：PDF电子文档作为交易的所在区块信息(二维码格式)；签名：PDF电子文档作为交易的签名值(二维码格式)；时间戳：PDF电子文档作为交易的区块链时间(二维码格式)。

附图2为区块链结构的示意图，如附图2所示，区块链结构，区块(Block)结构如下：版本号：描述区块链的版本；时间戳：本次区块生成的时间；交易Merkle树根摘要：本区块的所有交易生成Merkle树的树根摘要值；交易执行结果：本区块链关联的所有交易的执行结果；前区块摘要值：上一区块链的摘要值；本区块摘要值：计算本区块内容得到的摘要值；

交易(transaction)结构如下：ID号：交易唯一标识号；发起方：文档所有者公钥摘要值；Nonce：唯一码；PDF摘要：PDF原始文档摘要值；签名值：文档所有者私钥进行签名；账联代码：对应所在区块的标识；接收方标识：文档接收方公钥摘要值。

实施例2：

本实施例提出的一种基于区块链的可视化签名方法，在实施例1的基础上，给出步骤一电子文档签名的一种详细技术方案，进一步说明本发明的技术方案和技术效果。

附图3是实施例2电子文档签名流程图，如附图4所示，电子文档签名的具体流程如下：

步骤101、客户端生成ECC密钥对，并产生证书申请书，向第三方CA认证中心提出申请证书请求；

具体的，客户端使用密码硬件设备或者采用密钥分割技术生成ECC密钥对；密钥生成和计算基于硬件设备或者采用密钥分割的方式，保证了密钥的强度，有效的保护了密钥的安全性。

步骤102、第三方CA认证中心审核并签发数字证书，返回给客户端；这里数字证书可以采用X509格式；

步骤103、客户端将证书公钥作为其区块链账户身份标识发布出去；

步骤104、客户端将需要签名的电子文档进行格式化，生成PDF格式的数字文档，便于文档的保存和传播；

步骤105、客户端计算步骤104生成的PDF文档的摘要值，并将PDF文档的摘要保存在区块链中；一方面，相对于传统的集中式方式，提供了去中心化的签名解决方案，安全性更高，另一方面，区块链中仅仅保存摘要而不保存原始文档，保护了电子文档的隐私；

具体的，客户端采用SM3国密算法计算步骤104生成的PDF文档的摘要值，其他算法满足本实施例的目的实现，均在本实施例的公开范围之内。

步骤106、客户端获取电子文档接收方的身份标识及数字证书，并验证其合法性；

步骤107、客户端利用本地私钥将PDF摘要、发送方身份标识、接收方身份标识信息进行数字签名，作为区块链交易发布到P2P共识网络进行广播；

具体的，客户端可以采用SM3SM2国密算法进行数字签名，其他签名算法满足本实施例的目的实现，均在本实施例的公开范围之内。

步骤108、区块链记账节点验证交易合法性，并通过P2P网络达成共识，生成新区块，更新各自本地账本记录；

步骤109、客户端获取交易所在区块信息，并将公钥信息、时间戳信息、签名信息、PDF摘要信息以及区块信息生成二维码图片，作为PDF的扩展信息，生成PDF签名文档；PDF签名以二维码图片的方式保存在电子文档扩展中，更好的与移动APP相结合，可视化的方式更直观，便捷。

实施例3：

本实施例提出的一种基于区块链的可视化签名方法，在实施例1的基础上，给出步骤二电子文档签名验证的一种详细技术方案，进一步完善本发明所述基于区块链的可视化签名方法的技术方案。

附图4是实施例3电子文档签名验证的流程图，如附图5所示，电子文档签名验证的具体流程如下：

步骤201、客户端将PDF签名文档的内容计算摘要值，利用移动APP扫描二维码得到摘要值，并对比摘要值是否相同，确定文档是否有篡改；若摘要值相同，则文档没有被篡改，否则，PDF签名文档无效；

步骤202、使用移动APP扫描PDF签名文档中的区块信息二维码，获得区块信息，客户端根据区块信息查询区块链，查看所在区块交易信息是否一致；若一致，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效；

步骤203、使用APP扫描PDF签名文档中的时间戳二维码，获取时间戳信息，与区块链所在区块的时间戳对比，若一致，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效；

步骤204、使用移动APP扫描PDF签名文档的公钥信息和签名信息，获取公钥和签名，验证区块链所在区块交易的数字签名，若签名验证通过，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效。

本发明还提出一种基于区块链的可视化签名系统，其系统架构如附图5所示，包括：

客户端，负责生成ECC密钥和证书请求、将需要签名的电子文档格式化并生成交易，发布到P2P共识网络，

具体的，客户端可以是移动设备，也可以是PC计算机，必须保证私钥的安全性。

第三方CA认证中心，负责签发数字证书；

P2P共识网络，是没有中心节点、通过用户群进行消息交换的网络体系；

记账节点，负责区块记录交易的验证以及在P2P共识网络上达成共识，生成新的区块。

客户端产生ECC非对称密钥和申请书，由第三方CA认证中心签发数字证书，客户端将需要签名的电子文档格式化并生成交易，向P2P全网广播。参与P2P区块链共识网络的记账节点达成共识，完成新区块的生成；客户端将区块链区块信息、时间戳、签名值、摘要值等信息生成二维码图片，保存到电子文档中；另外，利用移动APP扫描二维码可以直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证。

以上应用具体个例对本发明的原理及实施方式进行了详细阐述，这些实施例只是用于帮助理解本发明的核心技术内容，并不用于限制本发明的保护范围，本发明的技术方案不限制于上述具体实施方式内。基于本发明的上述具体实施例，本技术领域的技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对本发明所作出的任何改进和修饰，皆应落入本发明的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种基于区块链的可视化签名方法，其特征在于,结合数字签名技术、二维码技术和区块链技术，将电子文档进行格式化生成PDF文档；再将摘要作为交易进行签名，发布到区块链中；并将区块信息、时间戳信息、摘要信息、签名信息以二维码图片形式，添加到PDF扩展项中形成签名文档；利用移动APP扫描二维码直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证；

具体实现流程如下：

步骤一，电子文档签名；

步骤二，电子文档签名验证。

2.根据权利要求1所述一种基于区块链的可视化签名方法，其特征在于，所述步骤一，电子文档签名的具体流程如下：

步骤101、客户端生成ECC密钥对，并产生证书申请书，向第三方CA认证中心提出申请证书请求；

步骤102、第三方CA认证中心审核并签发数字证书，返回给客户端；这里数字证书可以采用X509格式；

步骤103、客户端将证书公钥作为其区块链账户身份标识发布出去；

步骤104、客户端将需要签名的电子文档进行格式化，生成PDF格式的数字文档；

步骤105、客户端计算步骤104生成的PDF文档的摘要值，并将PDF文档的摘要保存在区块链中；

步骤106、客户端获取电子文档接收方的身份标识及数字证书，并验证其合法性；

步骤107、客户端利用本地私钥将PDF摘要、发送方身份标识、接收方身份标识信息进行数字签名，作为区块链交易发布到P2P共识网络进行广播；

步骤108、区块链记账节点验证交易合法性，并通过P2P网络达成共识，生成新区块，更新各自本地账本记录；

步骤109、客户端获取交易所在区块信息，并将公钥信息、时间戳信息、签名信息、PDF摘要信息以及区块信息生成二维码图片，作为PDF的扩展信息，生成PDF签名文档。

3.根据权利要求2所述一种基于区块链的可视化签名方法，其特征在于，所述客户端使用密码硬件设备或者采用密钥分割技术生成ECC密钥对。

4.根据权利要求2所述一种基于区块链的可视化签名方法，其特征在于，客户端采用SM3国密算法计算步骤104生成的PDF文档的摘要值。

5.根据权利要求2所述一种基于区块链的可视化签名方法，其特征在于，客户端采用SM3SM2国密算法进行数字签名。

6.根据权利要求2所述一种基于区块链的可视化签名方法，其特征在于，所述步骤二，电子文档签名验证的具体流程如下：

步骤201、客户端将PDF签名文档的内容计算摘要值，利用移动APP扫描二维码得到摘要值，并对比摘要值是否相同，确定文档是否有篡改；若摘要值相同，则文档没有被篡改，否则，PDF签名文档无效；

步骤202、使用移动APP扫描PDF签名文档中的区块信息二维码，获得区块信息，客户端根据区块信息查询区块链，查看所在区块交易信息是否一致；若一致，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效；

步骤203、使用APP扫描PDF签名文档中的时间戳二维码，获取时间戳信息，与区块链所在区块的时间戳对比，若一致，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效；

步骤204、使用移动APP扫描PDF签名文档的公钥信息和签名信息，获取公钥和签名，验证区块链所在区块交易的数字签名，若签名验证通过，则文档签名有效；否则，PDF签名文档无效。

7.一种基于区块链的可视化签名系统，其特征在于，结合数字签名技术、二维码技术和区块链技术，将电子文档进行格式化生成PDF文档；再将PDF文档的摘要值作为交易进行数字签名，发布到区块链中；并将区块信息、时间戳信息、摘要信息、签名信息以二维码图片形式，添加到PDF扩展项中形成签名文档；利用移动APP扫描二维码直接对签名信息数据与区块链中数据进行比对认证；其系统架构包括：

客户端，负责生成ECC密钥对和证书请求、将需要签名的电子文档格式化并生成交易，发布到P2P共识网络，

具体的，客户端可以是移动设备，也可以是PC计算机，必须保证私钥的安全性。

第三方CA认证中心，负责签发数字证书；

P2P共识网络，是没有中心节点、通过用户群进行消息交换的网络体系；

记账节点，负责区块记录交易的验证以及在P2P共识网络上达成共识，生成新的区块。

8.根据权利要求7所述一种基于区块链的可视化签名系统，其特征在于，所述客户端使用密码硬件设备或者采用密钥分割技术生成ECC密钥对。

9.根据权利要求7所述一种基于区块链的可视化签名系统，其特征在于，所述客户端采用SM3国密算法计算所述PDF文档的摘要值。

10.根据权利要求7所述一种基于区块链的可视化签名系统，其特征在于，所述客户端采用SM3SM2国密算法进行数字签名。