CN109191149A - 一种基于区块链的商品数字身份生成方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于区块链的商品数字身份生成方法，能够屏蔽不同厂商编码方式、编码长度、厂商名字长度、商品品类信息等区别，最终获得一个固定长度的数字身份，便于厂家对产品的数字化管理，同时也利于商品的综合管理，无需区分各厂商不同的细节。采用了两种不同的哈希算法，在一定程度上减少了使用本方法的同一系统中有重复数字身份的可能，减少了数字身份碰撞的可能。采用了非对称密钥体系ECDSA算法，即椭圆曲线数字签名算法。在密钥未泄露的情况下，他人无法根据同样的商品信息生成同一个数字身份；生成的数字身份不会产生碰撞，即不会重复；仅能有拥有私钥的厂家生成，无法被伪造。

Description

一种基于区块链的商品数字身份生成方法

技术领域

本发明属于商品防伪验真技术领域，具体涉及一种基于基于区块链的数字身份生成方法。

背景技术

目前主要有三类数字身份生成方法，一是人工生成，在相同的命名空间里，需要后续唯一性验证才能保证唯一；命名空间即数字身份可能出现的组合所构成的空间；二是由计算机随机生成，在低并发的场景下，适合通过一个服务集中生成，并保障此服务的高可用性；三是由计算机按命名规范生成，在高并发的场景下，适合通过一个保障命名空间独立的命名规范下，由多个服务并行生成。

第一类人工生成方法需大量人力维护，适用于用户自命名或所需命名的物品少且集中的情况。

第二类随机生成数字身份的方法存在以下弊端：(1)依据概率确保数字身份无碰撞，当命名空间较小、产品数量较大时，数字身份冲突的可能会提高；(2)使用方面如果作为数据库主键，对索引不利；(3)过于随机，若应用于不同公司的同类产品管理，则需另外的开销维护哪一个编码的商品属于哪一个公司。

第三类采用命名规范的方法较为常用，通常会采用步长和增长相结合的生成算法，即每新增一个物品，商品编号加1等，本质上都是对某个状态进行累积的结果。此种方法能够快速高效地为产品生成数字身份。但是，采用命名规范的方法存在以下弊端：(1)产品数据量十分庞大时，足够长的数字身份编码长度才能既保证命名规范，又保证产品数字身份的唯一性；(2)采用连续，或者固定步长的数字身份编码，容易从一个编码猜测其他编码的存在；(3)同类公司生产的商品需要统一管理时，因命名规范不统一导致难以统一管理；(4)保密性不佳，易被破解。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种基于区块链的数字身份生成方法，能够实现产品数字身份的唯一性和保密性，用户无法直接从数字身份当中获取具体的商品信息，从而便于商品的数字化管理和商品信息保密。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种基于区块链的商品数字身份生成方法，适用于基于区块链的商品防伪验真系统；该商品数字身份生成方法具体包括如下步骤：

商品编码生成步骤：接收外部输入的商品信息；根据所述商品信息的内容按照预设的编码规则进行编码，生成一个定长的字符串编码，作为商品编码C；

数字签名步骤：利用厂商的私钥，采用ECDSA算法对所述商品编码C进行数字签名，得到签名结果s；所述ECDSA算法是椭圆曲线数字签名算法；

一次哈希计算步骤：采用SHA-160哈希算法对所述签名结果s进行一次哈希计算，得到哈希值h，即h＝SHA160(s)；

一次级联步骤：将版本号与所述哈希值进行一次级联，将一次级联结果记为data，即data＝VER||h；其中，所述版本号为适用于基于区块链的商品防伪验真系统的版本号；

二次哈希计算步骤：采用SHA-256哈希算法，对所述一次级联步骤获得的data进行二次哈希计算，将得到的结果的前四个字节作为data的一个4字节校验，将所述的4字节校验结果记为checksum，即checksum＝SHA256(SHA256(data))[0:3]；

二次级联步骤：将所述一次级联步骤获得的data与所述二次哈希计算步骤获得的checksum级联，将二次级联结果记为idString，即idString＝data||checksum；得到商品数字身份。

本发明相对于现有技术的有益效果在于：

1、本发明提出的商品数字身份生成方法能够屏蔽不同厂商编码方式、编码长度、厂商名字长度、商品品类信息等区别，最终获得一个固定长度的数字身份，便于厂家对产品的数字化管理，同时也利于商品的综合管理，无需区分各厂商不同的细节。

2、本发明提出的数字身份生成步骤在多处步骤采用了哈希算法，并且本发明采用了两种不同的哈希算法，分别是SHA-160哈希算法和SHA-256哈希算法，这在一定程度上减少了使用本方法的同一系统中有重复数字身份的可能，减少了数字身份碰撞的可能。

3、本发明提出的方法采用了非对称密钥体系ECDSA算法，即椭圆曲线数字签名算法。在密钥未泄露的情况下，他人无法根据同样的商品信息生成同一个数字身份。因此，数字身份只能是厂商主动生成，无法被伪造，这降低了恶意分子恶意在系统中添加有效的数字身份的可能。

4、本发明适用于为基于区块链的商品防伪验真系统，生成的数字身份不会产生碰撞，即不会重复；仅能有拥有私钥的厂家生成，无法被伪造；该系统中的一件商品的数字身份相当于该商品的电子账户，只能被验证一次，验证后即失效。

附图说明

图1是本发明基于区块链的数字身份生成方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

如图1所示，一种基于区块链的商品数字身份生成方法，适用于基于区块链的商品防伪验真系统；该商品数字身份生成方法具体包括如下步骤：

步骤S1，商品编码生成步骤：接收外部输入的商品信息；根据所述商品信息的内容按照预设的编码规则进行编码，生成一个定长的字符串编码，作为商品编码C。

在所述商品编码生成步骤中，根据所述商品信息的内容按照预设的编码规则进行编码的过程具体包括：

获取所述商品信息的内容，包括：商品种类、厂商名称、品类信息、生产时间、自身编号；

生成一个定长的字符串编码，所述字符串编码依次包括：商品种类字符、厂商名称字符、品类信息字符、生产时间字符以及自身编号字符；所述商品种类字符包括一位字符；所述厂商名称字符用中文完整描述；所述品类信息字符用中文完整描述；所述生产时间字符按年、月、日、时、分完整描述，年份用四位字符描述，月、日、时、分均用两位字符描述；所述自身编号字符由厂商的生产信息系统获得；在所述字符串编码后增加64bit的保留位。

编码规则可以根据实际需要进行设定，本实施例给出一种编码规则的具体实例：

假设所需编码的商品A是一种酒类商品，其商品信息包括商品A的种类、酒厂名称、品类信息、生产时间、自身编号，例，假设商品A的商品信息白酒、安徽亳州古井贡酒有限公司、古井年份原浆8年、2018年3月5日8:35、43086983216。

将所述商品A的种类信息对应的编号作为商品A的编码C的起始字符，所述种类信息分为三种：白酒、红酒、其他酒；分别对应编号S、W、O，此时商品A对应编码C为，“S”。

将所述商品A的酒厂名称用中文完整描述，将所得字符串接在前一步骤的编码C之后，此时编码C为“S安徽亳州古井贡酒有限公司”。

将所述商品A的品类信息用中文完整描述，将所得字符串接在前一步骤的编码C之后，此时编码C为“S安徽亳州古井贡酒有限公司古井年份原浆8年”。

将所述商品A的生产时间信息按年、月、日、时、分完整描述，年份用四个字符描述，月、日、时、分均用两个字符描述，将所得字符串接在前一步骤的编码C之后，此时编码为“S安徽亳州古井贡酒有限公司古井年份原浆8年201803050835”。

将所述商品A的自身编号接在前一步骤的编码C之后，所述商品A的自身编号来自酒厂的生产信息系统，此时编码C为“S安徽亳州古井贡酒有限公司古井年份原浆8年20180305083543086983216”。

在所述商品A的编码C后增加64bit的保留位，所述保留位内容为“00000000”，此时编码C为“S安徽亳州古井贡酒有限公司古井年份原浆8年

2018030508354308698321600000000”。

步骤S2，数字签名步骤：利用厂商的私钥，采用ECDSA算法对所述商品编码C进行数字签名，得到签名结果s；所述ECDSA算法是椭圆曲线数字签名算法。

在所述数字签名步骤中，具体签名过程包括：

(1)使用厂商的私有密钥k，在本系统所选取的椭圆曲线Ep(a,b)和基点G上进行签名操作，利用基点G计算公开密钥K＝kG，例如，若私有密钥k为“2A58C43B5A912A7DC9422A404CAAAFAB90BA711D2AB8FF90E25F187CD068CD75”，则公开密钥K为“049CF848DD23479A7FCD9E1EB8A906C68FDC43578E100AD19F84C4FCC6CFB6A5895291514048C1050013DDAB0E8666F9F5851A07022373312B48BDE412F5B6D7B0”。

(2)计算s≡r-Hash*k(mod n)，此具体实施例中得到的s为“3046022100be0a7b11660acf5a974d1772a8733bf6f0b1e10fd01d6aa7842f6fadd548f8690221008e14560be1f35d071899e009884db7c412fe88e913491fae60f4b8b62453f071”。

本发明的数字签名采用ECDSA算法，即椭圆曲线数字签名算法。所述椭圆曲线密码体制的安全性基于椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)的难解性，椭圆曲线离散对数问题远难于离散对数问题，椭圆曲线密码系统的单位比特强度要远高于传统的离散对数系统，同时，其计算参数更小，密钥更短，运算速度更快，签名也更加简短。

步骤S3，一次哈希计算步骤：采用SHA-160哈希算法对所述签名结果s进行一次哈希计算，得到哈希值h，即h＝SHA160(s)，对步骤S2具体实例中所得到的签名值s进行哈希计算，得到的哈希值h为“fbf3bf1c3b0227d73c9f89d6e576b9e811c06299”。

在所述一次哈希计算步骤中，哈希计算的具体过程如下：

(1)将所述签名结果s转换成位字符串。

(2)补位：使用1和0交替对所述位字符串进行补位，直到位字符串的长度满足对512取模后余数是448。

(3)补长度：将第一步签名结果转换的位字符串作为原始数据，将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息后面，用一个64位的数据来表示原始数据的长度。

(4)初始化两个160-bit的缓存区。

(5)按照SHA-160具体算法步骤处理512-bit报文分组序列得到h＝SHA160(s)。

步骤S4，一次级联步骤：将版本号与所述哈希值进行一次级联，将一次级联结果记为data，即data＝VER||h；其中，所述版本号为适用于基于区块链的商品防伪验真系统的版本号，对步骤S3具体实例中所得到的哈希值h与版本号级联，假设版本号“1000”为得到的结果data为“fbf3bf1c3b0227d73c9f89d6e576b9e811c062991000”。

步骤S5，二次哈希计算步骤：采用SHA-256哈希算法，对所述一次级联步骤获得的data进行两次哈希计算，将得到的结果的前四个字节作为data的一个4字节校验，将所述的4字节校验结果记为checksum，即checksum＝SHA256(SHA256(data))[0:3]，对步骤S4具体实例中所得到的级联结果data进行二次哈希计算，并取前四个字节作为校验值，得到的结果checksum为“8b04”。

在所述二次哈希计算步骤中，两次哈希计算的具体过程如下：

(1)将一次级联步骤获得的data转换成位字符串。

(2)补位，先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448。

(3)补长度，将一次级联步骤获得的data转换的位字符串作为原始数据，将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息后面，用一个64位的数据来表示原始消息的长度。

(4)初始化一个256-bit的缓存。

(5)按照SHA-256具体算法步骤处理512-bit报文分组序列得到tmp1＝SHA256(data)，实例中得到的tmp1为“650ccbb5ec73fdbe236818e842b0ae5c174dec62ab405ed0d51f56eabca68de2”。

(6)将步骤5中获得的tmp1转换成位字符串。

(7)补位，先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448。

(8)补长度，将步骤5中获得的tmp1转换的位字符串作为原始数据，将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息后面，用一个64位的数据来表示原始消息的长度。

(9)初始化缓存，使用一个256-bit的缓存来存放该散列函数的中间及最终结果。

(10)按照SHA-256具体算法步骤处理512-bit报文分组序列得到tmp2＝SHA(SHA256(data))，实例中得到的tmp2为“8b0446b3715611c05ebea1e30601db50abd1f0bc4b81ff8017c62d8de481baa0”。

(11)将步骤(10)得到的结果的前四个字节作为data的一个4字节校验，将所述的4字节校验结果记为checksum，即checksum＝SHA256(SHA256(data))[0:3]，实例中得到的checksum为“8b04”。

步骤S6，二次级联步骤：将所述一次级联步骤获得的data与所述二次哈希计算步骤获得的checksum级联，将二次级联结果记为idString，即idString＝data||checksum。

在本实施例中，将字符串"did:ont:"与idString级联，记为ontID，即ontId＝"did:ont:"||idString，ontID即为商品数字身份，将步骤S4具体实例中所得到的级联结果，data，与步骤S5具体实例中所得到的4字节校验结果，checksum，级联，得到的结果idString为“fbf3bf1c3b0227d73c9f89d6e576b9e811c0629910008b04”。

本领域的技术人员容易理解，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种基于区块链的商品数字身份生成方法，适用于基于区块链的商品防伪验真系统；其特征在于，该商品数字身份生成方法具体包括如下步骤：

商品编码生成步骤：接收外部输入的商品信息；根据所述商品信息的内容按照预设的编码规则进行编码，生成一个定长的字符串编码，作为商品编码C；

数字签名步骤：利用厂商的私钥，采用ECDSA算法对所述商品编码C进行数字签名，得到签名结果s；所述ECDSA算法是椭圆曲线数字签名算法；

一次哈希计算步骤：采用SHA-160哈希算法对所述签名结果s进行一次哈希计算，得到哈希值h，即h＝SHA160(s)；

一次级联步骤：将版本号与所述哈希值进行一次级联，将一次级联结果记为data，即data＝VER||h；其中，所述版本号为适用于基于区块链的商品防伪验真系统的版本号；

二次哈希计算步骤：采用SHA-256哈希算法，对所述一次级联步骤获得的data进行二次哈希计算，将得到的结果的前四个字节作为data的一个4字节校验，将所述的4字节校验结果记为checksum，即checksum＝SHA256(SHA256(data))[0:3]；

二次级联步骤：将所述一次级联步骤获得的data与所述二次哈希计算步骤获得的checksum级联，将二次级联结果记为idString，即idString＝data||checksum；得到商品数字身份。

2.根据权利要求1所述的商品数字身份生成方法，其特征在于：在所述商品编码生成步骤中，根据所述商品信息的内容按照预设的编码规则进行编码的过程具体包括：

获取所述商品信息的内容，包括：商品种类、厂商名称、品类信息、生产时间、自身编号；

生成一个定长的字符串编码，所述字符串编码依次包括：商品种类字符、厂商名称字符、品类信息字符、生产时间字符以及自身编号字符；所述商品种类字符包括一位字符；所述厂商名称字符用中文完整描述；所述品类信息字符用中文描述；所述生产时间字符按年、月、日、时、分完整描述，年份用四位字符描述，月、日、时、分均用两位字符描述；所述自身编号字符由厂商的生产信息系统获得；

在所述字符串编码后增加64bit的保留位。

3.根据权利要求1所述的商品数字身份生成方法，其特征在于：在所述数字签名步骤中，具体签名过程包括：

(1)选择一条椭圆曲线Ep(a,b)，和基点G，椭圆曲线Ep(a,b)上的点可构成循环阿贝尔群，基点G为椭圆曲线上Ep(a,b)的点；

(2)选择私有密钥k，该密钥为厂商的私有密钥；其中，k＜n，n为G的阶；利用基点G计算公开密钥K＝kG；

(3)产生一个随机整数r，r＜n，计算点R＝rG；

(4)将所述商品编码生成步骤中生成的字符串编码视为原数据；将所述原数据和点R的坐标值(x,y)作为参数，使用SHA1算法计算哈希计算得到Hash，即Hash＝SHA1(原数据,x,y)；

(5)计算s≡r-Hash*k(mod n)；

(6)s做为签名值，如果r和s其中一个为0，重新从第(3)步开始执行。

4.根据权利要求1所述的商品数字身份生成方法，其特征在于：在所述一次哈希计算步骤中，哈希计算的具体过程如下：

(1)将所述签名结果s转换成位字符串；

(2)补位：使用1和0交替对所述位字符串进行补位，直到位字符串的长度满足对512取模后余数是448；

(3)补长度：将第(1)步签名结果s转换的位字符串作为原始数据，将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息后面，用一个64位的数据来表示原始数据的长度；

(4)初始化两个160-bit的缓存区；

(5)按照SHA-160具体算法步骤处理512-bit报文分组序列得到h＝SHA160(s)。

5.根据权利要求1所述的商品数字身份生成方法，其特征在于：在所述二次哈希计算步骤中，两次哈希计算的具体过程如下：

(1)将一次级联步骤获得的data转换成位字符串；

(2)补位，先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448；

(3)补长度，将一次级联步骤获得的data转换的位字符串作为原始数据，将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息后面，用一个64位的数据来表示原始消息的长度；

(4)初始化一个256-bit的缓存；

(5)按照SHA-256具体算法步骤处理512-bit报文分组序列得到tmp1＝SHA256(data)；

(6)将步骤5中获得的tmp1转换成位字符串；

(7)补位，先补一个1，然后再补0，直到长度满足对512取模后余数是448；

(8)补长度，将步骤5中获得的tmp1转换的位字符串作为原始数据，将原始数据的长度补到已经进行了补位操作的消息后面，用一个64位的数据来表示原始消息的长度；

(9)初始化缓存，使用一个256-bit的缓存来存放该散列函数的中间及最终结果；

(10)按照SHA-256具体算法步骤处理512-bit报文分组序列得到tmp2＝SHA(SHA256(data))；

(11)将步骤(10)得到的结果tmp2的前四个字节作为data的一个4字节校验，将所述的4字节校验结果记为checksum，即checksum＝SHA256(SHA256(data))[0:3]。

6.根据权利要求1所述的商品数字身份生成方法，其特征在于：在所述二次级联步骤中，还包括：将字符串"did:ont:"与idString级联，记为ontID，即ontId＝"did:ont:"||idString，ontID即为商品数字身份。