CN108075895A - 一种基于区块链的节点许可方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明一种基于区块链的节点许可方法和系统，该方法包括预先定义一批公钥以及对应的IP地址；在每个节点中形成一个内置的许可节点列表；在通讯中进行节点身份认证；若节点身份认证通过，则对通讯信息进行处理；若节点身份认证不通过，则抛弃通讯信息。本发明通过进行节点身份认证，从而防止IP欺骗，保证数据的安全性；超级管理员发送新增或删除许可节点消息数据并进行身份认证，通过新增或删除许可节点，提高共识效率，减少交易确认时间，实现快速交易，从而保证数据的快速处理；节点许可避免了相同消息重复处理的情况，从而保证数据的准确性。

Description

一种基于区块链的节点许可方法和系统
技术领域
本发明涉及信息安全的技术领域，更具体地说是指一种基于区块链的节点许可方法和系统。
背景技术
现有比特币、以太坊等技术存在的一些问题和缺陷，具体如下：所有节点权限相同，任何设备都可以加入到区块链网络中；无法处理网络IP欺骗的问题；没有对重复消息过滤的处理。
因此，有必要设计出种基于区块链的节点许可方法，实现提高共识效率，减少交易确认时间，防止IP欺骗，保证数据的安全性和准确性。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种基于区块链的节点许可方法和系统。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种基于区块链的节点许可方法，包括以下步骤：
预先定义一批公钥以及对应的IP地址；
在每个节点中形成一个内置的许可节点列表；
在通讯中进行节点身份认证；
若节点身份认证通过，则对通讯信息进行处理；
若节点身份认证不通过，则抛弃通讯信息。
其进一步技术方案为：所述预先定义一批公钥的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，使用椭圆曲线算法secp256k1在本地生成32字节的私钥；
步骤二，根据计算出的私钥，使用椭圆曲线算法secp256k1在本地生成33字节的公钥。
其进一步技术方案为：所述在通讯中进行节点身份认证的步骤中，所述节点身份包括当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名。
其进一步技术方案为：所述在通讯中进行节点身份认证的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，发送者在将要被发送的信息的末尾加上当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名；
步骤二，接收者收到信息后，对信息进行认证，判断公钥是否在内置的许可节点列表中，如果是在内置的许可节点列表中，进入步骤三；如果不在内置的许可节点列表中，则进行抛弃通讯信息；
步骤三，判断IP地址是否和信息源IP地址相符合，如果是相符合，进入步骤四；如果不相符合，则进行抛弃通讯信息；
步骤四，判断验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，如果是大于等于本地验证数nonce+1，进入步骤五；如果不是大于等于本地验证数nonce+1，则进行抛弃通讯信息；
步骤五，判断签名是否正确，如果是正确，进行对通讯信息进行处理；如果不正确，则进行抛弃通讯信息；
其进一步技术方案为：所述基于区块链的节点许可方法还包括新增和删除许可节点。
其进一步技术方案为：所述新增和删除许可节点的步骤，包括以下具体步骤：
预先在每个节点内置一个超级管理员公钥和对应的IP地址；
超级管理员节点发送新增或删除许可节点消息数据；
在接收超级管理员的消息数据后，对超级管理员身份进行认证；
若超级管理员身份认证通过，则进行新增或删除许可节点操作；
若超级管理员身份认证不通过，则不进行新增或删除许可节点操作。
其进一步技术方案为：所述在接收超级管理员的消息数据后，对超级管理员身份进行认证的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，接收超级管理员的新增和删除许可节点消息数据；
步骤二，接收到信息数据后，检查判断数据中的公钥是否和内置超级管理员节点相符合，如果数据中的公钥是和内置超级管理员节点相符合，进入步骤三；如果数据中的公钥是和内置超级管理员节点不相符合，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤三，判断数据中IP地址是否和消息发送端IP地址相符合，如果是相符合，进入步骤四；如果不相符合，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤四，判断数据中验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，如果是大于等于本地验证数nonce+1，进入步骤五；如果不是大于等于本地验证数nonce+1，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤五，判断数据中签名是否正确，如果是正确，进行新增或删除许可节点操作；如果不正确，则不进行新增或删除许可节点操作。
本发明还提供了一种基于区块链的节点许可系统，包括定义单元、列表生成单元、认证单元、信息处理单元和信息抛弃单元；
所述定义单元，用于预先定义一批公钥以及对应的IP地址，与所述列表生成单元连接；
所述列表生成单元，用于在每个节点中形成一个内置的许可节点列表，与所述认证单元连接；
所述认证单元，用于在通讯中进行节点身份认证，分别与所述信息处理单元以及所述信息抛弃单元连接；
所述信息处理单元，用于对通讯信息进行处理；
所述信息抛弃单元，用于抛弃通讯信息。
其进一步技术方案为：所述定义单元包括私钥生成模块和公钥生成模块；
私钥生成模块，用于椭圆曲线算法secp256k1在本地生成32字节的私钥，与公钥生成模块连接；
公钥生成模块，根据计算出的私钥，用于椭圆曲线算法secp256k1在本地生成33字节的公钥，与列表生成单元连接。
其进一步技术方案为：所述认证单元包括添加模块、公钥判断模块、地址判断模块、验证数判断模块以及签名判断模块；
所述添加模块，用于发送者在将要被发送的信息的末尾加上当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名，与所述列表生成单元连接；
所述公钥判断模块，用于接收者收到信息后，对信息进行认证，判断公钥是否在内置的许可节点列表中，分别与所述添加模块、所述地址判断模块以及信息抛弃单元连接；
所述地址判断模块，用于判断IP地址是否和信息源IP地址相符合，分别与所述验证数判断模块以及所述信息抛弃单元连接；
所述验证数判断模块，用于判断验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，分别与所述签名判断模块以及所述信息抛弃单元连接；
所述签名判断模块，用于判断签名是否正确，分别与所述信息抛弃单元以及所述信息处理单元连接。
本发明与现有技术相比的有益效果是：通过进行节点身份认证，从而防止IP欺骗，保证数据的安全性；超级管理员发送新增或删除许可节点消息数据并进行身份认证，通过新增或删除许可节点，提高共识效率，减少交易确认时间，实现快速交易，从而保证数据的快速处理；节点许可避免了相同消息重复处理的情况，从而保证数据的准确性。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步描述。
附图说明
图1为本发明具体实施例提供的一种基于区块链的节点许可方法的流程框图；
图2为本发明具体实施例提供的预先定义一批公钥的具体流程框图；
图3为本发明具体实施例提供的通讯中进行节点身份认证的具体流程框图；
图4为本发明具体实施例提供的新增和删除许可节点的具体流程框图；
图5为本发明具体实施例提供的对超级管理员身份进行认证的具体流程框图；
图6为本发明具体实施例提供的一种基于区块链的节点许可系统的结构框图。
具体实施方式
为了更充分理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案进一步介绍和说明，但不局限于此。
如图1至图6所示的具体实施例，本实施例提供的一种基于区块链的节点许可方法，包括以下步骤：
预先定义一批公钥以及对应的IP地址；
在每个节点中形成一个内置的许可节点列表；
在通讯中进行节点身份认证；
若节点身份认证通过，则对通讯信息进行处理；
若节点身份认证不通过，则抛弃通讯信息。
具体的，如图2所示，预先定义一批公钥的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，使用椭圆曲线算法secp256k1在本地生成32字节的私钥；
步骤二，根据计算出的私钥，使用椭圆曲线算法secp256k1在本地生成33字节的公钥。
其中，secp256k1算法是非对称椭圆曲线算法，计算出的公钥是全网唯一的，不会出现不同私钥而公钥相同的情况。因此，使用公钥来标识节点身份，可以保证节点的唯一性。
其中，在通讯中进行节点身份认证的步骤中，节点身份包括当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名。
如图3所示，在通讯中进行节点身份认证的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，发送者在将要被发送的信息的末尾加上当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名；
步骤二，接收者收到信息后，对信息进行认证，判断公钥是否在内置的许可节点列表中，如果是在内置的许可节点列表中，进入步骤三；如果不在内置的许可节点列表中，则进行抛弃通讯信息；
步骤三，判断IP地址是否和信息源IP地址相符合，如果是相符合，进入步骤四；如果不相符合，则进行抛弃通讯信息；
步骤四，判断验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，如果是大于等于本地验证数nonce+1，进入步骤五；如果不是大于等于本地验证数nonce+1，则进行抛弃通讯信息；
步骤五，判断签名是否正确，如果是正确，进行对通讯信息进行处理；如果不正确，则进行抛弃通讯信息；
其中，在将发送的数据末尾追加当前节点公钥、IP地址和验证数nonce，从而形成最终需要发送的消息数据；两个互相连接的节点都存在一个验证数nonce，它的初始值为0，而且该值只能往上增长。例如，某节点向另一节点发送一次网络消息数据时，该节点的验证数nonce都增长1。使用节点保存的私钥对消息数据进行签名，并将签名附加在消息数据之后，从而形成完整的网络消息数据。
具体的，如图4所示，基于区块链的节点许可方法还包括新增和删除许可节点。新增和删除许可节点的步骤，包括以下具体步骤：
预先在每个节点内置一个超级管理员公钥和对应的IP地址；
超级管理员节点发送新增或删除许可节点消息数据；
接收超级管理员的消息数据后，对超级管理员身份进行认证；
若超级管理员身份认证通过，则进行新增或删除许可节点操作；
若超级管理员身份认证不通过，则不进行新增或删除许可节点操作。
具体的，如图5所示，在接收超级管理员的消息数据后，对收超级管理员身份进行认证的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，接收超级管理员的新增和删除许可节点消息数据；
步骤二，接收到信息数据后，检查判断数据中的公钥是否和内置超级管理员节点相符合，如果数据中的公钥是和内置超级管理员节点相符合，进入步骤三；如果数据中的公钥是和内置超级管理员节点不相符合，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤三，判断数据中IP地址是否和消息发送端IP地址相符合，如果是相符合，进入步骤四；如果不相符合，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤四，判断数据中验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，如果是大于等于本地验证数nonce+1，进入步骤五；如果不是大于等于本地验证数nonce+1，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤五，判断数据中签名是否正确，如果是正确，进行新增或删除许可节点操作；如果不正确，则不进行新增或删除许可节点操作。
其中，由超级管理员节点发送新增和删除许可节点消息数据，在消息数据末尾追加超级管理员节点公钥、IP地址和验证数nonce，形成新的消息数据；在超级管理员节点上，使用它的私钥对新的消息数据进行签名，并将签名追加到消息数据末尾，形成待发的网络消息数据。两个互相连接的节点都存在一个验证数nonce，它的初始值为0，而且该值只能往上增长。某节点向另一节点发送一次网络消息数据时，该节点的验证数nonce都增长1。
其中，节点数据包括自身节点信息、内置的许可节点列表信息和超级管理员节点信息。
如图6所示，本发明还提供了一种基于区块链的节点许可系统，包括定义单元、列表生成单元30、认证单元、信息处理单元90和信息抛弃单元100；
定义单元，用于预先定义一批公钥以及对应的IP地址，与列表生成单元30连接；
列表生成单元30，用于在每个节点中形成一个内置的许可节点列表，与认证单元连接；
认证单元，用于在通讯中进行节点身份认证，分别与所述信息处理单元90以及信息抛弃单元100连接；
信息处理单元90，用于对通讯信息进行处理；
信息抛弃单元100，用于抛弃通讯信息。
其中，定义单元包括私钥生成模块10和公钥生成模块20；
私钥生成模块10，用于椭圆曲线算法secp256k1在本地生成32字节的私钥，与公钥生成模块20连接；
公钥生成模块20，根据计算出的私钥，用于椭圆曲线算法secp256k1在本地生成33字节的公钥，与列表生成单元30连接。
其中，认证单元包括添加模块40、公钥判断模块50、地址判断模块60、验证数判断模块70以及签名判断模块80；
添加模块40，用于发送者在将要被发送的信息的末尾加上当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名，与列表生成单元30连接；
公钥判断模块50，用于接收者收到信息后，对信息进行认证，判断公钥是否在内置的许可节点列表中，分别与添加模块40、地址判断模块60以及信息抛弃单元100连接；
地址判断模块60，用于判断IP地址是否和信息源IP地址相符合，分别与所述验证数判断模块70以及信息抛弃单元100连接；
验证数判断模块70，用于判断验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，分别与所述签名判断模块80以及信息抛弃单元100连接；
签名判断模块80，用于判断签名是否正确，分别与所述信息抛弃单元100以及信息处理单元90连接。
于其他实施例中，公钥可以使用其他方式替代，比如CA证书。CA证书可以向区块链CA管理中心申请，届时将保存一份自签名根证书(CA证书)和CA私钥，该CA证书将是全网唯一的一份证书，不会出现CA私钥不同而CA证书相同的情况。所以，CA证书也可以用来标识节点身份。
综上所述，本发明通过进行节点身份认证，从而防止IP欺骗，保证数据的安全性；超级管理员发送新增或删除许可节点消息数据并进行身份认证，通过新增或删除许可节点，提高共识效率，减少交易确认时间，实现快速交易，从而保证数据的快速处理；节点许可避免了相同消息重复处理的情况，从而保证数据的准确性。
上述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发明的保护。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (10)

1.一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，包括以下步骤：
预先定义一批公钥以及对应的IP地址；
在每个节点中形成一个内置的许可节点列表；
在通讯中进行节点身份认证；
若节点身份认证通过，则对通讯信息进行处理；
若节点身份认证不通过，则抛弃通讯信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，所述预先定义一批公钥的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，使用椭圆曲线算法secp256k1在本地生成32字节的私钥；
步骤二，根据计算出的私钥，使用椭圆曲线算法secp256k1在本地生成33字节的公钥。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，所述在通讯中进行节点身份认证的步骤中，所述节点身份包括当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，所述在通讯中进行节点身份认证的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，发送者在将要被发送的信息的末尾加上当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名；
步骤二，接收者收到信息后，对信息进行认证，判断公钥是否在内置的许可节点列表中，如果是在内置的许可节点列表中，进入步骤三；如果不在内置的许可节点列表中，则进行抛弃通讯信息；
步骤三，判断IP地址是否和信息源IP地址相符合，如果是相符合，进入步骤四；如果不相符合，则进行抛弃通讯信息；
步骤四，判断验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，如果是大于等于本地验证数nonce+1，进入步骤五；如果不是大于等于本地验证数nonce+1，则进行抛弃通讯信息；
步骤五，判断签名是否正确，如果是正确，进行对通讯信息进行处理；如果不正确，则进行抛弃通讯信息。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，所述基于区块链的节点许可方法还包括新增和删除许可节点。
6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，所述新增和删除许可节点的步骤，包括以下具体步骤：
预先在每个节点内置一个超级管理员公钥和对应的IP地址；
超级管理员节点发送新增或删除许可节点消息数据；
接收超级管理员的消息数据后，对超级管理员身份进行认证；
若超级管理员身份认证通过，则进行新增或删除许可节点操作；
若超级管理员身份认证不通过，则不进行新增或删除许可节点操作。
7.根据权利要求6所述的一种基于区块链的节点许可方法，其特征在于，所述接收超级管理员的消息数据后，对超级管理员身份进行认证的步骤，包括以下具体步骤：
步骤一，接收超级管理员的新增和删除许可节点消息数据；
步骤二，接收到信息数据后，检查判断数据中的公钥是否和内置超级管理员节点相符合，如果数据中的公钥是和内置超级管理员节点相符合，进入步骤三；如果数据中的公钥是和内置超级管理员节点不相符合，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤三，判断数据中IP地址是否和消息发送端IP地址相符合，如果是相符合，进入步骤四；如果不相符合，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤四，判断数据中验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，如果是大于等于本地验证数nonce+1，进入步骤五；如果不是大于等于本地验证数nonce+1，则不进行新增或删除许可节点操作；
步骤五，判断数据中签名是否正确，如果是正确，进行新增或删除许可节点操作；如果不正确，则不进行新增或删除许可节点操作。
8.一种基于区块链的节点许可系统，其特征在于，包括定义单元、列表生成单元、认证单元、信息处理单元和信息抛弃单元；
所述定义单元，用于预先定义一批公钥以及对应的IP地址，与所述列表生成单元连接；
所述列表生成单元，用于在每个节点中形成一个内置的许可节点列表，与所述认证单元连接；
所述认证单元，用于在通讯中进行节点身份认证，分别与所述信息处理单元以及所述信息抛弃单元连接；
所述信息处理单元，用于对通讯信息进行处理；
所述信息抛弃单元，用于抛弃通讯信息。
9.根据权利要求8所述的一种基于区块链的节点许可系统，其特征在于，所述定义单元包括私钥生成模块和公钥生成模块；
私钥生成模块，用于椭圆曲线算法secp256k1在本地生成32字节的私钥，与公钥生成模块连接；
公钥生成模块，根据计算出的私钥，用于椭圆曲线算法secp256k1在本地生成33字节的公钥，与列表生成单元连接。
10.根据权利要求8所述的一种基于区块链的节点许可系统，其特征在于，所述认证单元包括添加模块、公钥判断模块、地址判断模块、验证数判断模块以及签名判断模块；
所述添加模块，用于发送者在将要被发送的信息的末尾加上当前节点公钥、IP地址、验证数nonce及签名，与所述列表生成单元连接；
所述公钥判断模块，用于接收者收到信息后，对信息进行认证，判断公钥是否在内置的许可节点列表中，分别与所述添加模块、所述地址判断模块以及信息抛弃单元连接；
所述地址判断模块，用于判断IP地址是否和信息源IP地址相符合，分别与所述验证数判断模块以及所述信息抛弃单元连接；
所述验证数判断模块，用于判断验证数nonce是否大于等于本地验证数nonce+1，分别与所述签名判断模块以及所述信息抛弃单元连接；
所述签名判断模块，用于判断签名是否正确，分别与所述信息抛弃单元以及所述信息处理单元连接。
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