CN109005036A - 一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法和系统 - Google Patents

一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法和系统。本发明所述的方法包括以下步骤：(1)通过区块链客户端进行区块链网络用户注册，使用标识密码算法根据用户身份信息生成签名私钥；(2)用户通过区块链客户端登录区块链网络；(3)用户发起区块链网络交易，使用标识密码算法对用户的区块链客户端计算交易的数字摘要进行签名，生成签名信息；(4)对用户发起的区块链网络交易进行验证，使用标识密码算法验证区块链网络交易签名的正确性。采用本发明所述的方法和系统可以降低区块链网络中成员管理的复杂程度，便于交易的审计。

Description

一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法和系统
技术领域
本发明属于区块链技术领域，具体涉及一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法和系统。
背景技术
最早区块链技术出现在比特币项目中。2008年10月31日，化名Satoshi Nakamoto(中本聪)的人提出了比特币的设计白皮书(最早见于metzdowd邮件列表)，并在2009年公开了最初的实现代码。2014年开始，比特币背后的区块链(Blockchain)技术受到大家关注，并正式引发了分布式记账本(Distributed Ledger)技术的革新浪潮。
从技术角度看，比特币是数字货币历史上一次了不起的创新。比特币网络由数千个核心节点参与构成，没有任何中心的运维参与，支持了稳定上升的交易量。比特币之所以受到无数金融从业者的热捧，在于它首次真正意义上实现了足够安全可靠的去中心化数字货币机制。人们开始意识到，记账本相关的技术，对于资产(包括有形资产和无形资产)的管理(包括所有权和流通)十分关键；而去中心化的分布式记账本技术，对于当前开放多维化的商业网络意义重大。区块链，正是实现去中心化记账本系统的一种极具潜力的可行技术。
标识密码算法(Identity-Based Cryptograph，IBC)在传统的PKI(公开密钥基础设施)基础上发展而来，除了保有PKI的技术优点外，主要解决了在具体安全应用中PKI需要大量交换数字证书的问题，使安全应用更加易于部署和使用。IBC密码技术使用的是非对称密码体系，加密与解密使用两套不同的密钥，每个人的公钥就是他的身份标识，比如email地址、身份证号、手机号等，密钥管理简单，同时免去了公钥证书验证的过程。
现有技术一的技术方案：比特币作为区块链技术的最成熟的去中心化应用，自2009年比特币网络上线以来，一直能够保证稳定运行，支持了海量的交易。比特币提供了良好的匿名性，使得交易双方的身份无法追溯。
现有技术一的缺点：因为比特币网络中没有成员管理系统，网络中交易双方身份证无法追溯，也就无法对交易和用户身份进行审计和监管。由此滋生了以洗钱、勒索等目的的活动。
现有技术二的技术方案：2015年12月，开源世界的旗舰——Linux基金会牵头，联合30家初始企业成员，共同宣告了Hyperledger项目的成立。该项目试图打造一个透明、公开、去中心化的分布式账本项目，作为区块链技术的开源规范和标准，让更多的应用能更容易的建立在区块链技术之上。Hyperledger项目中至少包含了3个子项目，其中Fabric项目的更新速度最快。在Fabric的设计中，为区块链技术增加了成员管理服务，使用PKI/CA证书体系的身份认证机制，为区块链网络的用户和参与节点颁发证书，实现用户管理和交易审计。
现有技术二的缺点：Fabric成员管理服务使用PKI/CA证书体系的身份认证机制，涉及到证书的申请、颁发和验证，使用复杂，对应用商来说开发和集成难度大，部署困难。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的是提供一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法和系统。该方法和系统能够降低区块链网络中成员管理的复杂程度，便于交易的审计。
为达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，包括以下步骤：
(1)通过区块链客户端进行区块链网络用户注册，使用标识密码算法根据用户身份标识生成签名私钥；
(2)用户通过区块链客户端登录区块链网络；
(3)用户发起区块链网络交易，使用标识密码算法对用户的区块链客户端计算交易的数字摘要进行签名，生成签名信息；
(4)对用户发起的区块链网络交易进行验证，使用标识密码算法验证区块链网络交易签名的正确性。
进一步，步骤(1)中，通过区块链客户端进行区块链网络用户注册的流程包括：
1)根据用户A身份确定标识用户的IDA，根据用户A身份确定标识用户的IDA，所述的IDA由用户A无法否认的信息组成，包括用户的可识别名称、电子邮箱、身份证号或电话号码；
2)用户A为自己的身份标识IDA设置密码PWDA，PWDA保存在用户管理中心，用于后续用户登录验证；
3)密钥生成中心使用标识密码算法为IDA生成签名私钥Kpri-A，并将Kpri-A通过安全通道发送给用户A的区块链客户端中，所述的标识密码算法是SM9算法。
进一步，步骤(2)中，用户通过区块链客户端登录区块链网络的流程包括：
1)用户A使用区块链客户端输入身份标识IDA和密码PWDA’登录区块链网络；
2)用户管理中心验证用户A的PWDA’与PWDA是否匹配，匹配后允许用户登录和后续发起交易，否则拒绝登录。
进一步，步骤(3)中，用户发起区块链网络交易的流程包括：
1)用户A使用区块链客户端登录到区块链网络后，发起交易TA；
2)用户A的区块链客户端计算交易TA的数字摘要HTA：
HTA＝Hash(TA)
3)用户A的区块链客户端使用标识密码的签名算法对HTA进行签名，生成签名信息(h,STA)，签名使用A的签名私钥Kpri-A，所述的标识密码算法是SM9算法：
(h,STA)＝SignKpri-A(HTA)
4)用户A的区块链客户端把交易TA签名信息(h,STA)发布到区块链网络。
进一步，步骤(4)中，对用户发起的区块链网络交易进行验证的流程包括：
1)区块链网络中的节点接收到交易TA后，根据区块链交易规则判断交易是否合法(不同的区块链网络交易合法判断规则有所不同)；
2)区块链网络中的节点获取交易TA的签名信息(h,STA)，使用标识密码的数字签名验证算法验证交易签名的正确性，验证通过后把交易TA写入区块链网络的区块中，所述的标识密码算法是SM9算法。
进一步，所述的方法还包括以下步骤：步骤(5)对用户发起的区块链网络交易进行审计。
更进一步，步骤(5)中，对用户发起的区块链网络交易进行审计的流程包括：
1)具有权限的审计人员登录到区块链网络；
2)审计交易TA，根据TA的签名信息(h,STA)获取到签名者A的身份标识IDA，从而可以方便地进行审计。
本发明还提供了一种基于标识密码算法的区块链成员管理系统，包括以下模块：
注册模块，用于通过区块链客户端进行区块链网络用户注册；
登录模块，用于通过区块链客户端登录区块链网络；
交易模块，用于登录的用户发起区块链网络交易；
验证模块，用于对用户发起的区块链网络交易进行验证，验证通过后把交易写入区块链网络的区块中；
标识密码算法模块，在用户注册时用于使用标识密码算法根据用户身份信息在发起区块链网络交易时生成签名私钥，并对用户的区块链客户端计算交易的数字摘要进行签名，生成签名信息，还用于验证区块链网络交易签名的正确性。
进一步，所述的系统还包括审计模块，用于对用户发起的区块链网络交易进行审计，，所述的标识密码算法是SM9算法。
更进一步，所述的审计模块根据区块链网络中交易的签名信息获取签名者的身份标识，对该交易进行审计。
本发明的效果在于：采用本发明所述的方法及系统，为区块链加入基于标识密码算法的成员管理服务，免去了PKI/CA证书体系集成、部署的繁琐过程，用户公钥由用户标识确定，无需证书就可以保证用户身份的无法伪造性和用户交易的不可抵赖性，同时也方便了用户管理和交易审计过程，从而降低区块链网络中成员管理的复杂程度，便于交易的审计。
附图说明
图1是本发明所述方法具体实施方式中的流程图；
图2是本发明所述系统具体实施方式中的结构图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。
本发明所述方法及系统的核心在于在区块链技术中引入成员管理服务，把现有的以PKI/CA证书体系的成员管理方法改为标识密码算法实现的方法。在现有的区块链技术实现中增加成员管理服务；所述的成员管理服务由两部分组成：密钥生成中心、用户管理中心，其中，所述的密钥生成中心使用标识密码算法为用户生成私钥，所述的用户管理中心管理用户注册和登录。
如图1所示，一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，包括以下步骤：
(1)通过区块链客户端进行区块链网络用户注册，步骤S11；
1)根据用户A身份确定标识用户的IDA，所述的IDA由用户A无法否认的信息组成，比如用户的可识别名称、电子邮箱、身份证号、电话号码等；
2)用户A为自己的身份标识IDA设置密码PWDA，PWDA保存在用户管理中心，用于后续用户登录验证；
3)密钥生成中心使用标识密码算法为IDA生成签名私钥Kpri-A，并将Kpri-A通过安全通道发送给用户A的区块链客户端中。
(2)用户通过区块链客户端登录区块链网络，步骤S12；
1)用户A使用区块链客户端输入身份标识IDA和密码PWDA’登录区块链网络；
2)用户管理中心验证用户A的PWDA’与PWDA是否匹配，匹配后允许用户登录和后续发起交易，否则拒绝登录。
(3)用户发起区块链网络交易，步骤S13；
1)用户A使用区块链客户端登录到区块链网络后，发起交易TA；
2)用户A的区块链客户端计算交易TA的数字摘要HTA：
HTA＝Hash(TA)
3)用户A的区块链客户端使用标识密码的签名算法对HTA进行签名，成签名信息(h,STA)，签名使用A的签名私钥Kpri-A：
(h,STA)＝SignKpri-A(HTA)
4)用户A的区块链客户端把交易TA签名信息(h,STA)发布到区块链网络。
(4)对用户发起的区块链网络交易进行验证，步骤S14；
1)区块链网络中的节点接收到交易TA后，根据区块链交易规则判断交易是否合法(不同的区块链网络交易合法判断规则有所不同)；
2)区块链网络中的节点获取交易TA的签名信息(h,STA)，使用标识密码的数字签名验证算法验证交易签名的正确性，验证通过后把交易TA写入区块链网络的区块中。
(5)对用户发起的区块链网络交易进行审计，步骤S15：
1)具有权限的审计人员登录到区块链网络；
2)审计交易TA，根据TA的签名信息(h,STA)获取到签名者A的身份标识IDA，从而可以方便地进行审计。
上述实施例中，所述的标识密码算法可以选用国家密码管理局发布的SM9算法，也可以使用国际上的IBC标识密码算法等其他标识密码算法。
如图2所示，一种基于标识密码算法的区块链成员管理系统，包括以下模块：
注册模块1，用于通过区块链客户端进行区块链网络用户注册；
根据用户A身份确定标识用户的IDA(IDA由用户A无法否认的信息组成，比如用户的可识别名称、电子邮箱、身份证号、电话号码等)；
用户A为自己的账号IDA设置密码PWDA，PWDA保存在用户管理中心，用于后续用户登录验证；
标识密码算法模块6，在用户注册时使用标识密码算法为IDA生成签名私钥Kpri-A；并将Kpri-A通过安全通道发送给用户A的区块链客户端中。
登录模块2，用于通过区块链客户端登录区块链网络；
用户A使用区块链客户端输入账号名IDA和密码PWDA’登录区块链网络；
用户管理中心验证用户A的PWDA’与PWDA是否匹配，匹配后允许用户登录和后续发起交易，否则拒绝登录。
交易模块3，用于登录的用户发起区块链网络交易；
用户A使用区块链客户端登录到区块链网络后，发起交易TA；
用户A的区块链客户端计算交易TA的数字摘要HTA：
HTA＝Hash(TA)
用户A的区块链客户端通过标识密码算法模块6在发起区块链网络交易时使用标识密码的签名算法对HTA进行签名，成签名信息(h,STA)，签名使用A的签名私钥Kpri-A：
(h,STA)＝SignKpri-A(HTA)
用户A的区块链客户端把交易TA签名信息(h,STA)发布到区块链网络。
验证模块4，用于对用户发起的区块链网络交易进行验证；
区块链网络中的节点接收到交易TA后，根据区块链交易规则判断交易是否合法(不同的区块链网络交易合法判断规则有所不同)；
区块链网络中的节点获取交易TA的签名信息(h,STA)，通过标识密码算法模块6使用标识密码的数字签名验证算法验证交易签名的正确性，验证通过后把交易TA写入区块链网络的区块中。
审计模块5，用于对用户发起的区块链网络交易进行审计；
具有权限的审计人员登录到区块链网络；
审计交易TA，根据TA的签名信息(h,STA)获取到签名者A的身份标识IDA，从而可以方便地进行审计。
本领域技术人员应该明白，本发明所述的方法和系统并不限于具体实施方式中所述的实施例，上面的具体描述只是为了解释本发明的目的，并非用于限制本发明。本领域技术人员根据本发明的技术方案得出其他的实施方式，同样属于本发明的技术创新范围，本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，包括以下步骤：
(1)通过区块链客户端进行区块链网络用户注册，使用标识密码算法根据用户身份标识生成签名私钥；
(2)用户通过区块链客户端登录区块链网络；
(3)用户发起区块链网络交易，使用标识密码算法对用户的区块链客户端计算交易的数字摘要进行签名，生成签名信息；
(4)对用户发起的区块链网络交易进行验证，使用标识密码算法验证区块链网络交易签名的正确性。
2.如权利要求1所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，其特征是，步骤(1)中，通过区块链客户端进行区块链网络用户注册的流程包括：
1)根据用户A身份确定标识用户的IDA，所述的IDA由用户A无法否认的信息组成，包括用户的可识别名称、电子邮箱、身份证号或电话号码；
2)用户A为自己的身份标识IDA设置密码PWDA，PWDA保存在用户管理中心，用于后续用户登录验证；
3)密钥生成中心使用标识密码算法为IDA生成签名私钥Kpri-A，并将Kpri-A通过安全通道发送给用户A的区块链客户端中，所述的标识密码算法是SM9算法或者IBC标识密码算法。
3.如权利要求2所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，其特征是，步骤(2)中，用户通过区块链客户端登录区块链网络的流程包括：
1)用户A使用区块链客户端输入身份标识IDA和密码PWDA’登录区块链网络；
2)用户管理中心验证用户A的PWDA’与PWDA是否匹配，匹配后允许用户登录和后续发起交易，否则拒绝登录。
4.如权利要求3所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，其特征是，步骤(3)中，用户发起区块链网络交易的流程包括：
1)用户A使用区块链客户端登录到区块链网络后，发起交易TA；
2)用户A的区块链客户端计算交易TA的数字摘要HTA：
HTA＝Hash(TA)
3)用户A的区块链客户端使用标识密码的签名算法对HTA进行签名，生成签名信息(h,STA)，签名使用A的签名私钥Kpri-A,所述的标识密码算法是SM9算法：
(h,STA)＝SignKpri-A(HTA)
4)用户A的区块链客户端把交易TA签名信息(h,STA)发布到区块链网络。
5.如权利要求4所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，其特征是，步骤(4)中，对用户发起的区块链网络交易进行验证的流程包括：
1)区块链网络中的节点接收到交易TA后，根据区块链交易规则判断交易是否合法；
2)区块链网络中的节点获取交易TA的签名信息(h,STA)，使用标识密码的数字签名验证算法验证交易签名的正确性，验证通过后把交易TA写入区块链网络的区块中，所述的标识密码算法是SM9算法或者IBC标识密码算法。
6.如权利要求5所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，其特征是，所述的方法还包括以下步骤：步骤(5)对用户发起的区块链网络交易进行审计。
7.如权利要求6所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理方法，其特征是，步骤(5)中，对用户发起的区块链网络交易进行审计的流程包括：
1)具有权限的审计人员登录到区块链网络；
2)审计交易TA，根据TA的签名信息(h,STA)获取到签名者A的身份标识IDA进行审计。
8.一种基于标识密码算法的区块链成员管理系统，包括以下模块：
注册模块，用于通过区块链客户端进行区块链网络用户注册；
登录模块，用于通过区块链客户端登录区块链网络；
交易模块，用于登录的用户发起区块链网络交易；
验证模块，用于对用户发起的区块链网络交易进行验证,验证通过后把交易写入区块链网络的区块中；
标识密码算法模块，在用户注册时用于使用标识密码算法根据用户身份信息生成签名私钥，并在发起区块链网络交易时对用户的区块链客户端计算交易的数字摘要进行签名，生成签名信息，还用于验证区块链网络交易签名的正确性。
9.如权利要求8所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理系统，其特征在于：所述的系统还包括审计模块，用于对用户发起的区块链网络交易进行审计，所述的标识密码算法是SM9算法或者IBC标识密码算法。
10.如权利要求9所述的一种基于标识密码算法的区块链成员管理系统，其特征在于：所述的审计模块根据区块链网络中交易的签名信息获取签名者的身份标识，对该交易进行审计。
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