CN109313753A - 用于在私有分布式账本中提供数据隐私的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种用于在私有分布式账本中提供数据隐私的系统和方法。根据另一实施例，分布式账本网络可以包括第一节点，该第一节点包括第一节点计算机处理器并且托管中央帐本，该中央帐本包括用于公共交易和私有交易的多个条目，其中用于公共交易的条目包括用于各个公共交易的交易有效载荷，并且用于私有交易的条目包括用于各个私有交易的交易有效载荷的加密散列摘要；以及多个第二节点，每个第二节点包括第二节点计算机处理器并托管公共数据库和私有数据库，该公共数据库包括公共交易，该私有数据库包括用于节点是其一方的私有交易的交易有效载荷。

Description

用于在私有分布式账本中提供数据隐私的系统和方法
相关申请
本申请要求2016年4月1日提交的美国临时专利申请序列号为62/316,841的优先权，其公开内容通过引用以其整体并入本文。
技术领域
本发明总体涉及用于在私有分布式账本(ledger)中提供数据隐私的系统和方法。
背景技术
比特币、区块链和“分布式账本”的概念已经渗透到金融业的时代精神，因为大型银行试图利用比特币所普及的加密验证账本的概念，其中信任不是由中央机构提供的，而是通过传播同一账本的相同副本以及其正确性的加密证明来确定。比特币还包括一种拜占庭协议形式，通过这种形式恶意行为者不会因为使用工作量证明而欺骗其他参与者，在这种情况下，生成包含交易的“块”的计算下限使得难以用欺诈性改变的数据使其他参与者“超前加速”。
发明内容
公开了用于在私有分布式账本中提供数据隐私的系统和方法。根据一个实施例，一种方法可以包括(1)分布式应用程序准备用于交易的交易有效载荷；(2)分布式应用程序将有效载荷存储消息发送到交易密钥管理器，该有效载荷存储消息包括散列摘要、加密的有效载荷和加密的对称密钥；(3)交易密钥管理器存储散列摘要和加密的有效载荷；(4)分布式应用程序将包括散列摘要的待处理交易发送到多个节点中的第一节点；(5)第一节点向其他节点建议包括待处理交易的块。
在一个实施例中，准备交易请求的步骤可以包括生成对称密钥；使用对称密钥加密有效载荷；计算加密的有效载荷的散列摘要；以及使用交易各方的公钥加密对称密钥。
在一个实施例中，该方法还可以包括每个节点验证块中的待处理交易。
在一个实施例中，验证块中的待处理交易的步骤可以包括将待处理交易识别为私有交易。
在一个实施例中，其中可以通过待处理交易的主体中的标志(例如哨兵字节)将待处理交易识别为私有。
在一个实施例中，该方法还可以包括节点将交易有效载荷请求消息发送到与节点相关联的交易密钥管理器。
在一个实施例中，交易有效载荷请求消息包括节点的公钥、散列摘要和节点的签名。
在一个实施例中，该方法还可以包括：响应于节点是交易的一方，交易密钥管理器将加密的有效载荷和加密的对称密钥返回到节点。
在一个实施例中，该方法还可以包括：响应于节点不是交易的一方，交易密钥管理器向节点返回交易是私有的指示。
根据另一实施例，一种分布式账本网络可以包括第一节点，该第一节点包括第一节点计算机处理器并且托管中央帐本，该中央帐本包括用于公共交易和私有交易的多个条目，其中用于公共交易的条目包括用于各个公共交易的交易有效载荷，并且用于私有交易的条目包括用于各个私有交易的交易有效载荷的加密散列摘要；以及多个第二节点，每个第二节点包括第二节点计算机处理器并托管第二帐本和私有数据库，该第二帐本包括公共交易和用于节点不是其一方的交易的私有交易散列摘要，该私有数据库包括从节点是其一方的私有交易衍生的私有状态。
在一个实施例中，每个第二节点还可以包括交易密钥管理器，交易密钥管理器存储对相应节点私有的交易有效载荷。
在一个实施例中，用于每个第二节点的公共数据库是相同的。
根据另一实施例，一种用于在私有分布式账本中提供数据隐私的方法可以包括：(1)分布式账本网络中的节点接收包括第一交易和第二交易的块；(2)节点计算机处理器确定第一交易是私有交易；(3)节点计算机处理器执行与第一交易相关联的合约代码；(4)节点计算机处理器确定节点不是第二交易的一方；以及(5)节点跳过与第二交易相关联的合约代码的执行。
在一个实施例中，其中节点计算机处理器可以基于第一交易或第二交易的数据元素或标志中的位来确定第一交易或第二交易是私有交易。
在一个实施例中，该方法还可以包括：节点计算机处理器将节点公钥和用于第一交易的交易散列摘要传送到用于节点的交易密钥管理器；以及节点计算机处理器接收用于第一交易的加密交易有效载荷并将加密交易有效载荷进行解密，响应于节点是第一交易的一方，交易有效载荷包括与第一交易相关联的合约代码。
在一个实施例中，该方法还可以包括：节点计算机处理器将节点私钥和用于第一交易的交易散列摘要传送到用于节点的交易密钥管理器；以及节点计算机处理器响应于节点不是第一交易的一方而接收节点不是第一交易的一方的指示。
在一个实施例中，该方法还可以包括节点计算机处理器验证块。
在一个实施例中，验证块的步骤可以包括验证公共状态，其中每个节点具有不同的私有状态。
在一个实施例中，分布式帐本可以包括私有交易和公共交易，并且私有交易和公共交易是可见的且加密不可变的。
附图说明
为了更完整地理解本发明的目的和其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：
图1描绘根据一个实施例的用于在私有分布式帐本中提供数据隐私的系统。
图2A-图2C描绘根据一个实施例的用于在私有分布式帐本中提供数据隐私的方法。
图3描绘图2A-图2C的方法的框图实施方式。
图4描绘根据另一实施例公开的用于在支持智能合约的私有分布式账本中提供数据隐私的方法的框图。
图5描绘根据一个实施例的块验证算法。
图6描绘根据一个实施例的用于使用多个代理在私有分布式帐本中提供数据隐私的系统。
图7描绘根据一个实施例的私有交易和状态数据库的示例性图。
图8描绘根据一个实施例的银团贷款(syndicated loan)智能合约架构。
具体实施方式
通过参考图1-图8可以理解本发明的各种实施例及其优点。
通常，与基于重复业务逻辑和通过协调达成的共识的现有系统相比，构建在复制的分布式账本上的应用程序提高了效率并降低了成本。然而，复制的共享帐本上的现有系统无法提供数据隐私，因为交易在复制的共享帐本中以明文被暴露。对于在支持智能合约和不支持智能合约的分布式账本上构建的系统，也是如此。
本文公开的实施例可以涉及私有/许可、复制、共享的账本，其可以基于提供数据隐私的基于区块链的分布式计算平台。此类分布式计算平台的示例是以太坊虚拟机(“EVM”)。可以根据需要和/或期望使用任何合适的分布式计算平台。在实施例中，可以使用“私有”交易类型来实现数据隐私。
在一个实施例中，分布式帐本可以支持智能合约。
在一个实施例中，数据加密可以用于防止除交易方之外的其他人看到敏感数据。此类敏感数据的示例可以包括帐号、金融工具、价格、数量、个人可识别信息(PII)等。数据加密可以涉及单个共享区块链以及智能合约软件架构和对分布式账本(例如以太坊(Ethereum)衍生的私有复制账本)的修改的组合。在一个实施例中，智能合约架构可以提供私有数据的分段。
实施例可以包括对块建议(proposal)和验证过程的修改。在一个实施例中，可以修改块验证过程，使得所有节点通过处理或执行与交易相关联的合约代码来验证它们参与的公共交易和任何私有交易。在另一个实施例中，节点可以跳过交易处理或合约代码的执行。在支持智能合约的分布式账本的情况下，这可能导致智能合约状态数据库的分段(segmentation)，即，节点的状态数据库可能仅维护与该节点相关的合约的公共状态(持久存储)和私有状态。
即使客户端节点状态数据库可能不再存储整个分布式帐本的状态，实际的分布式区块链和其中的所有交易也跨越所有节点被完全复制并且加密地被保护以用于不可变性。这是相对于基于多个区块链的其他分段策略的重要区别，并且增加了设计的安全性和弹性。
在一个实施例中，可以允许节点经由例如由智能合约管理的访问控制列表以加入私有网络。
图1描绘了根据一个实施例的用于在支持智能合约的分布式账本中提供数据隐私的系统。系统100可以包括诸如管理(管理者)代理110、监管者130、投资者1501、1502、......150n、以及借款人150之类的节点。例如，管理者代理110可以是所有(私有)交易的一方，因为它负责贷款管理。监管者130也可以是所有(私有)交易的一方，因为它负责执行监管。借款人150可以是发起贷款的实体，并且可以是涉及关于借款人150的贷款而不是其他贷款的所有交易的一方。投资者1501、1502、......150n通过与借款人150、管理者代理110和监管者130的(私有)交易向借款人150提供资金。投资者1501、1502、......150n可能不处理涉及其他投资者1501、1502、......150n的私有交易。
在一个实施例中，管理代理110和监管者130可以维护分布式帐本115的完全副本，并且每个可以维护完全状态数据库125。分布式帐本的完全副本可以包含具有加密或未加密(例如，散列摘要)有效载荷(payload)的交易。投资者1501、1502、......150n和借款人170也可以维护分布式账本115的完全副本(其可以包含加密或未加密(例如，散列摘要)交易)，但是可以针对节点分别维护独特的私有状态数据库155和175。因此，投资者1501、1502、......150n和借款人170可以仅访问与他们相关的状态信息(例如，如果他们是交易的一方)。
参考图2A-图2C，根据一个实施例公开了一种用于在私有分布式帐本中提供数据隐私的方法。还提供了一种如图3所示的框图。某些司法管辖区(如卢森堡)具有非常严格的数据隐私要求，使得即使强加密的客户数据也不允许离开其边界。本文公开的实施例通过使用交易有效载荷的散列摘要替代交易的加密的有效载荷来适应这些更严格的数据隐私要求。实际的交易有效载荷可以被(链下)存储在由交易和密钥管理服务(例如，TxKeyManager)管理的本地数据库中。
在一个实施例中，交易可以具有多个参数或字段，包括例如from_address，to_address和有效载荷字段。这些参数或字段的名称可能不同。有效载荷通常包含诸如智能合约功能的参数或在无智能合约情况下的简单数据结构之类的信息。有效载荷可以是例如加密的二进制对象(blob)、散列摘要(例如，256位或512位)。散列摘要可以是对可以存储在TxKeyManager中的实际有效载荷的引用，并且当呈现实际有效载荷时，用户可以加密地证明他们(例如，从TxKeyManager)接收的有效载荷数据与散列摘要匹配。
在步骤200中，分布式应用程序可以准备交易(“Tx”)有效载荷。在一个实施例中，这可以涉及生成对称密钥、利用对称密钥加密有效载荷、计算加密的有效载荷的散列摘要、利用交易各方的公钥加密对称密钥、以及将包括例如散列摘要、加密的有效载荷和加密的对称密钥的TxPayloadStore消息发送到TxKeyManager以用于存储。
在一个实施例中，这可以由交易密钥管理器(TxKeyManager)执行。当对手方节点处理私有交易时，他们使用他们的私钥来解密对称密钥，然后使用对称密钥以解密有效载荷并正常处理交易。
图2B描绘了准备交易有效载荷的示例性过程。例如，在步骤202中，可以如上所述构建交易有效载荷。在步骤204中，可以聚集或收集交易方(例如，当事方、对手方、托管人和/或监管者)的公钥。在步骤206中，可以生成对称密钥和第一随机数(nonce1)。在一个实施例中，可以随机生成对称密钥和/或nonce1。在步骤208中，可以使用对称密钥和nonce1来加密有效载荷。在步骤210中，可以对加密的有效载荷进行散列，从而产生TxHashDigest。在步骤212中，可以生成第二随机数(nonce2)。在一个实施例中，可以随机生成nonce2。在步骤214中，nonce1和对称密钥可以被串接并且可以针对每一方使用该方的相应公钥和nonce2被加密。在步骤216中，TxKeyManager和TxPayloadStore可以被发送包含TxHashDigest、加密的有效载荷、加密的对称密钥+随机数二进制对象、接收者公钥和nonce2的消息。
再次参考图2A，在步骤220中，TxKeyManager可以接收并处理TxPayloadStore请求。这可以包括例如验证发送签名(例如，发送者的签名，其提供交易未被伪造的加密证据，或者至少由控制与交易的(来自地址)相关联的私钥的任何人生成)并且存储TxKeyRecord。在一个实施例中，TxKeyRecord可以包括例如交易散列摘要、接收者的公钥(每个具有加密的对称密钥+nonce1)、接收者随机数(nonce2)、加密的TxPayload和发送者的公钥。
在步骤240中，分布式应用程序可以构建并发送(具有有效载荷散列摘要的)“待处理”交易到节点中的一个。例如，所有区块链交易都以待处理状态开始。希望将交易添加到交易的(唯一)区块链中的节点首先将“待处理”交易发送到区块链或分布式账本网络中的节点。节点中的一个从待处理交易池中创建一个新块，并且将该新建议的块分发给网络中的其余节点以进行验证。如果建议的块被认为是有效块，则将其永久地添加到区块链中。
在步骤260中，每个节点可以接收用于验证的块，并且可以开始验证块中的交易。当节点遇到私有交易时，例如可以通过哨兵字节指示该私有交易，该哨兵字节可以是交易中的数据字段，该数据字段将交易识别为私有(相对于公共)交易，节点可以例如采取典型的操作(例如验证签名等)，并且还可以发送TxPayloadRequest消息，将其公钥、TxHash和签名传递给TxKeyManager。例如，节点可以通过将其公钥传递给TxKeyManager来向TxKeyManager识别自己。节点还可以对消息进行数字签名，使得TxKeyManager可以证明请求消息确实由控制私钥(对应于公钥)的节点发送。
在步骤280中，TxKeyManager可以接收并处理TxPayloadRequest。通常，它可以验证签名，查找TxHash，并且如果请求者是交易的一方，则返回加密的有效载荷和加密的对称密钥。
图2C中提供了一种示例性实施方式。在步骤282中，TxKeyManager可以验证发送签名，并且在TxKeyRecord表中查找TxHash。在步骤284中，如果未在TxKeyRecord表中找到TxHash，则在步骤286中，TxKeyManager可以从第二TxKeyManager检索TxKeyRecord。在步骤288中，如果请求节点(其可以由公钥识别)在接收者列表中(即，它是交易的一方)，则在步骤292中，加密的对称密钥+nonce1二进制对象、nonce2、加密的有效载荷和发送者的公钥可以返回给请求节点。如果不在(即，请求节点不是交易的一方)，则在步骤290中，可以向请求节点返回交易是私有的指示。在一个实施例中，TxKeyManager可以通知请求节点交易是私有的并且它不是交易的一方。在步骤294中，节点然后可以处理TxPayloadResponse，其可以包括解密对称密钥和nonce1(例如，利用私钥、nonce2和发送方的公钥)。节点还可以使用例如对称密钥和nonce1来解密交易有效载荷。
再次参考图2A，在步骤300中，节点可以解密对称密钥、交易有效载荷，并且可以发送到EVM用于合约代码执行。
在一个实施例中，当私有交易是旨在调用智能合约中的功能的交易时，一旦节点能够检索私有交易有效载荷，节点就正常地处理它。例如，节点可以通过EVM(或任何其他执行模型)调用智能合约执行逻辑。
参考图4，根据另一实施例公开了一种用于在支持智能合约的私有分布式账本中提供数据隐私的方法的框图。在步骤405中，分布式应用程序可以针对A方和B方之间的私有交易准备到节点A的交易有效载荷记录。
在步骤410中，节点A将TxPayload发送到交易管理器A以用于存储。
在步骤415中，交易管理器A可以向Enclave A发送加密请求，并且在步骤420中，交易管理器A可以接收响应。
在步骤425中，交易管理器A将加密的TxPayloadStore发送到交易管理器B。
在步骤430中，交易管理器A将TxPayloadStore的散列发送到节点A。
在步骤435中，节点A将具有交易散列有效载荷的待处理交易发送到节点B并且发送到节点C。
在步骤440中，将包含交易的块写入分布式帐本中。
在步骤445中，在验证包括处理交易AB的建议块123期间，节点A向交易管理器A发送TxPayloadRequest，节点B向交易管理器B发送TxPayloadRequest，并且节点C向交易管理器C发送TxPayloadRequest。
在步骤450中，交易管理器A和交易管理器B从它们相应的包围区(enclave)请求解密，并且在步骤455，响应被接收。
在步骤460中，交易管理器A和交易管理器B将TxPayload提供给它们相应的节点。
值得注意的是，不是交易的一方的C方不在接收者的列表中，并且不能响应于TxPayloadRequest接收加密的有效载荷。因此，在步骤465中，C方接收未发现交易的通知、交易是私有的通知或任何其他合适的通知。
参考图5，根据一个实施例公开了一种块验证算法，该算法包括一个或多个私有交易，其中验证节点不是(一个或多个)私有交易的一方。在步骤505中，可以进行检查以查看引用的先前块是否存在且是否有效。
在步骤510中，可以检查当前块和引用块的时间戳。例如，可以检查当前块的时间戳以查看它是否大于所引用的先前块的时间戳并且是否距未来小于15分钟。可以根据需要和/或期望使用其他检查、定时等。
在步骤515中，可以针对有效性检查头部(header)。例如，可以检查块编号、难度、交易根、叔根(uncle root)和汽油(gas)限制以查看它们是否有效。
对于块中的每个交易，在步骤520中，可以检查交易以查看它是否是公共交易，或者节点是否是交易的一方。如果它不是(即，节点不是私有交易的一方)，则该过程跳到步骤530。
如果交易是公共的或节点是私有交易的一方，则在步骤525中，可以执行与交易相关联的合约代码。在一个实施例中，可以如以下操作执行交易。假设S[0]为先前块末尾处的公共状态，并且假设TX为具有n个交易的块的公共交易列表。对于全部的0…n-1，设置S[i+1]＝Apply(S[i],TX[i])。如果任何应用程序返回错误，或者如果直到该点块中消耗的总汽油超过GASLIMIT，则返回错误。
此外，假设S[0]为先前块末尾处的私有状态，并且假设TX为具有n个交易的块的私有交易列表。对于全部的0…n-1，设置S[i+1]＝Apply(S[i],TX[i])。如果任何应用程序返回错误，或者如果直到该点块中消耗的总汽油超过GASLIMIT，则返回错误。
在步骤530中，可以进行检查以查看交易是否是块中的最后交易。如果它不是，则该过程继续步骤520。
如果交易是块中的最后交易，则在步骤535中，可以进行检查以查看新的公共状态是否与下一个块头部中的公共状态匹配。如果不匹配，则在步骤545中，块被拒绝。如果匹配，则将块添加到链中。
由于跳过节点不是其一方的私有交易，私有区块链状态数据库可能不再与其他同步。实质上，这是帐本分段策略，因为本地节点状态被分段为公共状态和私有状态。公共状态数据库将与其他同步，但是私有状态数据库可能不再与其他同步。
此外，即使本地状态数据库可以是整体的子集，区块链仍然是完整的并且每个节点可以参与点对点区块链分发过程。验证节点仍然能够检查块头部中的交易散列是否与通过块中的交易列表计算的散列相匹配。另外，验证节点可以能够确认公共状态与被包括在(建议的)块头部中的公共状态散列摘要匹配。
具有交易的一个、单个、包含全部的区块链的益处可以包括例如：(1)实现与同态加密相同的隐私益处，但是没有成本；(2)通过高效和可扩展的梅克尔(merkle)证明过程，能够在数学上证明/验证区块链的状态以及其中包含的每个交易，所述每个交易包括创建每个智能合约的每个交易以及更新每个合约状态的每个交易；(3)从该单一的可证明的事实来源，并且通过访问适当的加密密钥，能够在历史中的任何给定时间点产生数据库的准确状态。也可以实现其他益处。
在一个实施例中，公开了一种多代理模型来替代使用单个管理者代理，在单个管理者代理中，在分布式账本上交易的所有贷款由单个管理者代理管理。图6中描绘了示例性实施例。在多代理实施例中，可能没有所有交易和合约的单个节点方(除了可能的监管者之外)。建议新块的管理代理节点可以通过所建议的块中的每个交易记录合约状态散列摘要。如果放宽该要求，则在一个实施例中，任何节点可以能够建议块，但是我们将在块验证过程中失去重要的步骤，该步骤允许节点的私有交易的一方容易地确认与交易相关的相应私有合约的一致状态。
在一个实施例中，代理节点可以仅包括在其块建议中的其私有合约的私有交易(以及公共交易)。虽然这可能改变提交给网络的(私有)交易的执行顺序，但是由于出于其本质，私有交易在客户和管理代理之间，涉及任何单个代理的交易的顺序将保持整体的(intact)。由于共识(consensus)算法的循环性质，每个管理代理节点可以具有执行和确认其私有交易的平等机会。
本文公开的实施例可以简化工作流程并减少与诸如银团贷款之类的场外交易(OTC)金融资产相关联的成本和结算时间。在一个实施例中，业务交易的所有各方可以利用共享的分布式账本平台替代其现有的记录系统。替代其现有的记录系统消除了与维护这些系统相关的成本，以及消除了这些系统中固有的重复协调周期。
本文公开的实施例可能要求以下中的一些或全部：没有外部方可以具有允许它们独立地修改系统状态的特殊的“超级用户”特权；平台的安全性不能委托给某些“可信”的第三方；以及在没有所有交易方的可证明的同意，则不能以任何方式更改实施和执行管理业务交易的法律合约条款的业务逻辑。
以下提供下列非限制性示例。
示例1-银团贷款
由于手动过程和协调努力导致的延长的结算时间，银团贷款尤其非常适合于私有分布式账本(包括支持智能合约的那些)。银团贷款是场外交易(OTC)资产，涉及通常包括管理代理、借款人、监管者、当事方和对手方的交易。管理代理和监管者功能是所有银团贷款活动的核心并且可以被杠杆化。银团贷款的数据隐私要求可以包括，例如：(1)银团贷款贷款人名单；(2)与贷款交易相关联的各方的实际身份；(3)与银团贷款有关的贸易价格和规模；以及(4)与贷款服务和结算有关的实际现金流量。
在一个实施例中，可以通过使用加密和分段来实现数据隐私。例如，加密可以应用于每个人可以在分布式帐本或区块链上查看的交易中的数据。分段可以应用于每个节点本地状态数据库，其可以包含合约存储并且仅可由节点访问。只有作为私有交易的一方的节点能够执行与交易相关联的私有合约代码，这导致更新本地状态数据库中的私有合约数据存储。结果是每个节点的本地状态数据库仅填充它们是当事方的公共数据和私有数据。
示例2-私有交易和私有合约
在块构建和验证过程期间，私有交易的节点方可以在发送到例如以太坊虚拟机之前解密交易数据。因此，以太坊虚拟机可能不需要支持加密/解密操作。私有合约的私有数据可以以明文形式存储在本地状态数据库中，但是这精细为只有交易的节点方将存储数据。私有合约可以在客户和管理代理之间。根据一个实施例的交易可以包含：(1)接收者；(2)识别发送者的签名；(3)以太币(ether)的量；(4)(在私有交易的情况下加密的)可选数据字段；(5)启动汽油(start gas)；(6)汽油价格。
图7中提供了私有交易和状态数据库的图。
在一个实施例中，管理代理可以提供加密密钥管理。例如，许多加密密钥管理系统(例如，nCipher、Varmetric)可以用于管理密钥。在一个实施例中，加密密钥管理系统可以使特定加密密钥对集中式GUI/应用层以及核心节点环境可用，用于在将交易发送到以太坊虚拟机之前解密交易中的私有数据。
示例3-智能合约(业务逻辑)
在一个实施例中，接收终端用户与其交互的加密数据的银团贷款智能合约可以对于终端用户和管理代理是定制/私有的。例如，如果银团贷款涉及10个投资者，则可能有10个单独的(私有)合约，针对每个投资者一个合约。这些合约最初可以在贷款发起工作流程和客户安排(on-boarding)工作流程操作期间(以编程方式)生成。终端用户可以通过公共交易与其他合约进行交互，但是任何私有交易可能需要通过其私有合约被处理。因此，该合约可以管理与客户的特定贷款的位置和交易相关的所有状态信息。
管理代理可以代理相关方之间的所有私有交易。例如，贷款投资者合约可以具有贸易功能，将贸易参数(价格、规模、对手方等)传递给合约。该数据可以被记录在合约中并且将引起管理代理与对手方投资者合约、借款人、监管者等进行交易。
图8描绘了根据一个实施例的银团贷款智能合约架构。
应当注意，尽管已经公开了若干实施例，但是本文公开的实施例并非彼此排斥。
在下文中，将描述本发明的系统和方法的实施方式的一般方面。
本发明的系统或本发明的系统的部分可以是“处理机器”的形式，例如通用计算机。如本文所使用的，术语“处理机器”应理解为包括使用至少一个存储器的至少一个处理器。至少一个存储器存储一组指令。指令可以永久地或临时地存储在处理机器的一个或多个存储器中。处理器执行存储在一个或多个存储器中的指令以便处理数据。一组指令可以包括执行一个或多个特定任务(例如上述的那些任务)的各种指令。用于执行特定任务的此类指令组可以被表征为程序、软件程序或仅软件。
在一个实施例中，处理机器可以是专用处理器。
如上所述，处理机器执行存储在一个或多个存储器中的指令以处理数据。例如，该数据处理可以响应于处理机器的一个或多个用户的命令、响应于先前的处理、响应于另一处理机器的请求和/或任何其他输入。
如上所述，用于实施本发明的处理机器可以是通用计算机。然而，上述处理机器还可以利用各种其他技术中的任何一种，包括专用计算机、计算机系统，计算机系统包括例如微型计算机、小型计算机或主机、可编程微处理器、微控制器、外围集成电路元件、CSIC(用户专用集成电路)或ASIC(专用集成电路)或其他集成电路、逻辑电路、数字信号处理器、可编程逻辑器件(诸如FPGA、PLD、PLA或PAL)，或者能够实现本发明的过程的步骤的任何其他装置或装置的布置。
用于实施本发明的处理机器可以使用合适的操作系统。因此，本发明的实施例可以包括运行在以下项上的处理机器：iOS操作系统、OS X操作系统、Android操作系统、Microsoft WindowsTM操作系统、Unix操作系统、Linux操作系统、Xenix操作系统、IBM AIXTM操作系统、Hewlett-Packard UXTM操作系统、Novell NetwareTM操作系统、SunMicrosystems SolarisTM操作系统、OS/2TM操作系统、BeOSTM操作系统、Macintosh操作系统、Apache操作系统、OpenStepTM操作系统或其他操作系统或平台。
应当理解，为了实践如上所述的本发明的方法，处理机器的处理器和/或存储器不必物理地位于相同的地理位置。也就是说，处理机器使用的处理器和存储器中的每个可以位于地理上不同的位置并且被连接以便以任何合适的方式通信。另外，应当理解，处理器和/或存储器中的每一个可以由不同的设备物理件组成。因此，处理器不必是一个位置中的一个单件设备，并且存储器不必是另一个位置中的另一单件设备。也就是说，预期处理器可以是两个不同物理位置中的两件设备。两件不同的设备可以以任何合适的方式连接。另外，存储器可以包括两个或更多个物理位置中的两个或更多个存储器部分。
为了进一步说明，如上所述的处理由各种组件和各种存储器执行。然而，应当理解，根据本发明的进一步实施例，由如上所述的两个不同组件执行的处理可以由单个组件执行。此外，由如上所述的一个不同组件执行的处理可以由两个不同的组件执行。以类似的方式，根据本发明的进一步实施例，由如上所述的两个不同存储器部分执行的存储器存储可以由单个存储器部分执行。此外，如上所述由一个不同的存储器部分执行的存储器存储可以由两个存储器部分执行。
此外，可以使用各种技术来提供各种处理器和/或存储器之间的通信，以及允许本发明的处理器和/或存储器与任何其他实体通信；即，例如以便获得进一步的指令或访问和使用远程存储器存储。例如，用于提供此类通信的此类技术可以包括网络、因特网、内联网、外联网、LAN、以太网、经由蜂窝塔或卫星的无线通信、或者提供通信的任何客户端服务器系统。例如，此类通信技术可以使用任何合适的协议，诸如TCP/IP、UDP或OSI。
如上所述，一组指令可以用于本发明的处理。该组指令可以是程序或软件的形式。例如，软件可以是系统软件或应用软件的形式。例如，软件还可以是以下形式：单独程序的集合、较大程序内的程序模块、或程序模块的一部分。所使用的软件还可以包括面向对象编程形式的模块化编程。软件告诉处理机器如何处理正在处理的数据。
此外，应该理解，在本发明的实施方式和操作中使用的指令或指令组可以是合适的形式，使得处理机器可以读取指令。例如，形成程序的指令可以是合适的编程语言的形式，其被转换为机器语言或目标代码以允许一个或多个处理器读取指令。也就是说，使用编译器、汇编器或解释器将以特定编程语言的编程代码或源代码的编写行转换为机器语言。机器语言是二进制编码的机器指令，其特定于特定类型的处理机器，即，例如，其特定于特定类型的计算机。计算机理解机器语言。
可以根据本发明的各种实施例使用任何合适的编程语言。说明性地，例如所使用的编程语言可以包括汇编语言、Ada、APL、Basic、C、C++、COBOL、dBase、Forth、Fortran、Java、Modula-2、Pascal、Prolog、REXX、Visual Basic和/或JavaScript。此外，不必将单一类型的指令或单一编程语言与本发明的系统和方法的操作结合使用。而是，可以根据需要和/或期望使用任何数量的不同编程语言。
此外，在本发明的实践中使用的指令和/或数据可以根据需要使用任何压缩或加密技术或算法。加密模块可以用于加密数据。此外，例如，可以使用合适的解密模块来解密文件或其他数据。
如上所述，本发明可以说明性地以处理机器的形式体现，该处理机器包括例如包括至少一个存储器的计算机或计算机系统。应当理解，根据需要，使计算机操作系统能够执行上述操作的指令组(即例如软件)可以被包含在各种媒介或介质中的任何一种上。此外，由指令组处理的数据还可以被包含在各种媒介或介质中的任何一种上。也就是说，例如用于保存本发明中使用的指令组和/或数据的特定介质(即处理机器中的存储器)可以采用各种物理形式或传输中的任何一种。说明性地，介质可以是以下形式：纸、纸透明胶片、光碟、DVD、集成电路、硬盘、软盘、光盘、磁带、RAM、ROM、PROM、EPROM、电线、电缆、光纤、通信信道、卫星传输、存储卡、SIM卡或其他远程传输，以及可以由本发明的处理器读取的任何其他介质或数据源。
此外，在实施本发明的处理机器中使用的一个或多个存储器可以是各种形式中的任何一种，以允许存储器根据需要保存指令、数据或其他信息。因此，存储器可以是用于保存数据的数据库的形式。例如，数据库可以使用任何期望的文件布置，例如平面文件布置或关系数据库布置。
在本发明的系统和方法中，可以利用各种“用户接口”以允许用户与用于实施本发明的一个或多个处理机器联接。如本文所使用的，用户接口包括处理机器使用的允许用户与处理机器交互的任何硬件、软件或硬件和软件的组合。例如，用户接口可以是对话屏幕的形式。用户接口还可以包括下列中的任何一个：鼠标、触摸屏、键盘、小键盘、语音读取器、语音识别器、对话屏幕、菜单框、列表、复选框、拨动开关、按钮、或允许用户在处理机器处理一组指令时接收关于处理机器操作的信息和/或向处理机器提供信息的任何其他设备。因此，用户接口是提供用户和处理机器之间的通信的任何设备。例如，用户通过用户接口提供给处理机器的信息可以是以下形式：命令、数据选择或一些其他输入。
如上所述，执行一组指令的处理机器利用用户接口使得处理机器处理用于用户的数据。用户接口通常由处理机器用于与用户交互以传达信息或接收来自用户的信息。然而，应当理解，根据本发明的系统和方法的一些实施例，人类用户实际上不必需与本发明的处理机器使用的用户接口交互。相反，还预期本发明的用户接口可以与另一个处理机器而不是人类用户交互(即传达和接收信息)。因此，其他处理机器可以被表征为用户。此外，预期在本发明的系统和方法中使用的用户接口可以部分地与另一个处理机器或另一些处理机器交互，同时还可以部分地与人类用户交互。
本领域技术人员将容易理解，本发明易于广泛的用途和应用。在不偏离本发明的实质或范围的情况下，本发明的许多实施例和其改编(除了本文所描述的实施例和其改编)，以及许多变体、修改和等同布置将从本发明及其前述描述中明显看出或合理地被建议。
因此，尽管本发明已经关于其示例性实施例被详细描述，但是应该理解，本公开仅是本发明的说明性和示例性的，并且用于提供本发明的可行的公开内容。因此，前述公开内容不旨在被解释或限制本发明或以其他方式排除任何其他此类实施例、改编、变体、修改或等同布置。

Claims (20)

1.一种用于在私有分布式账本中提供数据隐私的方法，其包括：
分布式应用程序准备用于私有交易的交易有效载荷；
所述分布式应用程序将有效载荷存储消息发送到交易密钥管理器，所述有效载荷存储消息包括散列摘要、加密的有效载荷和加密的对称密钥；
所述交易密钥管理器存储所述散列和所述加密的有效载荷；
所述分布式应用程序将包括所述散列摘要的待处理交易发送到多个节点中的第一节点；以及
所述多个节点中的一个节点向其他节点建议包括所述待处理交易的块。
2.根据权利要求1所述的方法，其中准备用于私有交易的交易有效载荷的步骤包括：
生成所述对称密钥；
使用所述对称密钥加密所述有效载荷；
计算所述加密的有效载荷的所述散列摘要；以及
使用所述交易各方的公钥加密所述对称密钥。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
每个节点验证所述块中的所述待处理交易。
4.根据权利要求3所述的方法，其中验证所述块中的所述待处理交易的步骤包括：
将所述待处理交易识别为私有交易。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述待处理交易通过哨兵字节被识别为私有。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述待处理交易通过所述待处理交易的主体中的标志被识别为私有。
7.根据权利要求6所述的方法，其进一步包括：
所述节点将交易有效载荷请求消息发送到与所述节点相关联的交易密钥管理器。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述交易有效载荷请求消息包括所述节点的公钥、所述散列摘要和所述节点的签名。
9.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
响应于所述节点是所述交易的一方，所述交易密钥管理器将解密的有效载荷和加密的对称密钥返回到所述节点。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
响应于所述节点不是所述交易的一方，所述交易密钥管理器向所述节点返回所述交易是私有的指示。
11.一种分布式账本网络，其包括：
第一节点，所述第一节点包括第一节点计算机处理器并且托管中央帐本，所述中央帐本包括用于公共交易和私有交易的多个条目，其中用于公共交易的条目包括用于各个公共交易的交易有效载荷，并且用于私有交易的条目包括用于各个私有交易的交易有效载荷的加密散列摘要；以及
多个第二节点，每个第二节点包括第二节点计算机处理器并且托管第二帐本和私有数据库，所述第二帐本包括公共交易和用于所述节点不是其一方的交易的私有交易散列摘要，所述私有数据库包括从所述节点是其一方的私有交易衍生的私有状态。
12.根据权利要求11所述的分布式账本网络，其中每个第二节点进一步包括交易密钥管理器，所述交易密钥管理器存储对相应节点私有的交易有效载荷。
13.根据权利要求11所述的分布式账本网络，其中用于每个第二节点的所述公共数据库是相同的。
14.一种用于在私有分布式账本中提供数据隐私的方法，其包括：
分布式账本网络中的节点接收包括第一交易和第二交易的块；
节点计算机处理器确定所述第一交易是私有交易；
所述节点计算机处理器执行与所述第一交易相关联的合约代码；
所述节点计算机处理器确定所述节点不是所述第二交易的一方；以及
所述节点跳过与所述第二交易相关联的合约代码的执行。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述节点计算机处理器基于所述第一交易或所述第二交易的主体中的标志来确定所述第一交易或所述第二交易是私有交易。
16.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
所述节点计算机处理器将节点公钥和用于所述第一交易的所述交易散列摘要传送到用于所述节点的交易密钥管理器；并且
所述节点计算机处理器接收用于所述第一交易的加密的交易有效载荷并且解密所述加密的交易有效载荷，所述交易有效载荷包括与所述第一交易相关联的所述合约代码以响应于所述节点是所述第一交易的一方。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
所述节点计算机处理器将节点公钥和用于所述第一交易的所述交易散列摘要传送到用于所述节点的交易密钥管理器；和
所述节点计算机处理器响应于所述节点不是所述第一交易的一方而接收所述节点不是所述第一交易的一方的指示。
18.根据权利要求14所述的方法，其进一步包括：
所述节点计算机处理器验证所述块。
19.根据权利要求18所述的方法，其中验证所述块的步骤包括验证所述公共状态，其中每个节点具有不同的私有状态。
20.根据权利要求14所述的方法，其中所述分布式帐本包括私有交易和公共交易，并且
其中所述私有交易和所述公共交易是可见的且加密不可变的。
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