CN109409879A - 一种增强区块链安全性能的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及区块链技术领域，涉及一种增强区块链安全性能的方法，包括有以下步骤：S1、验证账本数据信息的准确性；S2、遏制错误账本的发布；S3、对错误账本数据信息进行更正恢复。本发明利用哈希值计算来验证账本数据信息的准确性，利用不对称加密计算法对交易记录内容的数字签名值进行公匙解密计算来验证数字签名的准确性，从而提高了系统的安全性能；并且，本发明结合哈希值计算法和不对称加密计算法，能有效发现错误账本，有效阻拦错误账本进入到系统内，并依据源账本对错误账本进行恢复，解决了现有技术区块链系统安全性能差的缺陷，从而达到增强区块链安全性能的目的。

Description

一种增强区块链安全性能的方法

技术领域

本发明涉及区块链技术领域，更具体地说，涉及一种增强区块链安全性能的方法。

背景技术

在现行的区块链系统中，存在一个安全的问题风险：如果出现在不同分布式节点中的帐本不一致时，则以少数服从多数的方式表决；当有黑客控制过半帐本时，则能控制账本，以有问题的数据战胜没问题数据，系统的准确性都得不到保障。

首先，看下图1现行区块链帐本的结构，其帐本结构的安全保障是由帐本的每一个区块头都有个前一个节哈希值，当任何一个节点的交易内容被改变，则会影响该节点哈希值的改变；当它的哈希值改变就会使其与下一节点的区块头记录的前一个节哈希值不一致，帐本的链就会被破坏，这很容易被检验出来，这样简单的修改帐本是行不通的，具有一定的安全性。

若要修改帐本，先看改帐本的动机，如果能修改到帐本，原来的交易不利方可以抵赖了。如果能赖掉一笔很大的帐，那修改帐本的动力就够大了，既然有动力，那增大火力攻击，进行更大的修改。如下图2，当修改节点的交易1内容时，必然会引起节点1的哈希值的改变，则与下一节点节点2的前一个节点哈希值不一致，那也把节点2的前一个节点哈希值改过来；节点2的前一个节点哈希值修改后引起节点2哈希值的改变，则会与下一节点节点3的前一个节点哈希值不一致，如此类推，把后面节的前一个节点哈希值一一改过来，则整条链的帐本就不再冲突了。不过区块链还采用分布式帐本(就是有N个公开的备份)来保证帐本不被更改，当出现不同的帐本时，采用少数服从多数的方式表决，这样改得自己的帐本改不了别人的帐本，就算伙同他人一起改帐本，只要帐本分布得比较多，也难超过半数帐本，因此区块链在分布式帐本的加持下也很难做到修改帐本。但是事情难，并不代表无路可走，现在黑客越来越利害，如果黑客控制过半帐本的机器，一瞬间将帐本全部从一处更新过来，是可行的和可能的。所以，现行的区块链系统存在安全问题风险。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种增强区块链安全性能的方法，以解决现有技术区块链系统安全性能差的缺陷。

一种增强区块链安全性能的方法，包括有以下步骤：

S1、验证账本数据信息的准确性；所述步骤S1的具体步骤是：S11、验证所有数据节点哈希值的一致性：对每一个数据节点哈希计算,算出哈希值，然后与下一个数据节点的区块头的上一节点哈希值进行对比，相同则正确，不同则错误；S12、对数据节点内的每一条交易记录内容进行哈希计算和用不对称加密计算法的解密计算：先对交易记录内容进行哈希计算，算出哈希值；然后将交易记录内容的数字签名值进行公匙解密计算，得到解密后明文；最后将算出的哈希值与解密后明文进行比较，相同则正确，不同则错误。S13、人工判断账本的真伪：若上述步骤S11和步骤S12均确认无误，则继续进行步骤S13进行判断账本的真伪。

S2、遏制错误账本的发布；所述步骤S2的具体步骤是：S21、判断分布式账本节点是否成为可下载的种子账本：先检查其披露各个数据块节点的哈希值系列与当前哈希值系列是否相同，如果相同则加入到可下载的种子帐本列表中；否则，做好记录并触发帐本被入侵警告信号；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性；S22、判断一个节点是否成为可下载的种子账本分布式节点：先从下载的种子帐本分布式节点下载帐本，并对其进行哈希值验证和内容签名验证；如果通过则将自身节点也申请加入成为可下载的种子帐本节点，否则不同时将下载来源节点提交灰名单；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性。

S3、对错误账本数据信息进行更正恢复：所述步骤S3的具体步骤是：S31、校验分布式账本节点的哈希值是否有误：若有误，则将该分布式账本节点加入灰名单，若校验多次都有误则将该分布式账本节点转入至黑名单，做好记录并触发帐本被入侵警告信号；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性；S32、利用分布式协调服务系统指挥控制可以下载的分布式账本节点源；即利用分布式协调服务系统下载分布式账本节点源，核对确认分布式账本节点源信息，并利用总账本结点源对错误的分布式账本节点源进行更正恢复。

从上述的技术方案可以看出，与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用哈希值计算来验证账本数据信息的准确性，利用不对称加密计算法对交易记录内容的数字签名值进行公匙解密计算来验证数字签名的准确性，从而提高了系统的安全性能；并且，本发明结合哈希值计算法和不对称加密计算法，能有效发现错误账本，有效阻拦错误账本进入到系统内，并依据源账本对错误账本进行恢复，解决了现有技术区块链系统安全性能差的缺陷，从而达到增强区块链安全性能的目的。

附图说明

图1为现行区块链帐本的结构图；

图2为本发明实施例所提供的一种增强区块链安全性能的方法的账本总体修改结构图；

图3为本发明实施例所提供的一种增强区块链安全性能的方法的流程框图。

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所述的附图作简单地介绍，显而易见，下面的描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，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。

具体实施方式

本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1-3所示，本发明实施例公开了一种增强区块链安全性能的方法，包括有以下步骤：S1、验证账本数据信息的准确性；所述步骤S1的具体步骤是：S11、验证所有数据节点哈希值的一致性：对每一个数据节点哈希计算,算出哈希值，然后与下一个数据节点的区块头的上一节点哈希值进行对比，相同则正确，不同则错误；S12、对数据节点内的每一条交易记录内容进哈希计算和用不对称加密计算法的解密计算：先对交易记录内容进行哈希计算，算出哈希值；然后将交易记录内容的数字签名值进行公匙解密计算，得到解密后明文；最后将算出的哈希值与解密后明文进行比较，相同则正确，不同则错误。S13、人工判断账本的真伪：若上述步骤S11和步骤S12均确认无误，则继续进行步骤S13进行判断账本的真伪。

S2、遏制错误账本的发布；所述步骤S2的具体步骤是：S21、判断分布式账本节点是否成为可下载的种子账本：先检查其披露各个数据块节点的哈希值系列与当前哈希值系列是否相同，如果相同则加入到可下载的种子帐本列表中；否则，做好记录并触发帐本被入侵警告信号；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性；S22、判断一个节点是否成为可下载的种子账本分布式节点：先从下载的种子帐本分布式节点下载帐本，并对其进行哈希值验证和内容签名验证；如果通过则将自身节点也申请加入成为可下载的种子帐本节点，否则不同时将下载来源节点提交灰名单；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性。

S3、对错误账本数据信息进行更正恢复：所述步骤S3的具体步骤是：S31、校验分布式账本节点的哈希值是否有误：若有误，则将该分布式账本节点加入灰名单，若校验多次经都有误则将该分布式账本节点转入至黑名单，做好记录并触发帐本被入侵警告信号；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性；S32、利用分布式协调服务系统指挥控制可以下载的分布式账本节点源，即利用分布式协调服务系统下载分布式账本节点源，核对确认分布式账本节点源信息，并利用总账本结点源对错误的分布式账本节点源进行更正恢复；具体地说，就是利用分布式协调服务系统下载错误的分布式账本节点的账本结点源，将分布式账本节点的账本结点源与总账本节点的账本结点源进行一一匹配对比，若存在错漏，则以总账本节点的账本结点源作为基础账本，利用账本结点源对错误的分布式账本节点进行更正恢复。

本实施例的工作原理是：本发明所采用的不对称加密算法的密匙分为私匙和公匙，知其私匙就能通过计算产生公匙，反过来，知其公匙是不能通过计算产生私匙；只是单向可以，而不是双向都可以，故有不对称性。不对称加密算法具有：私匙加密的数据只有公匙能解密、公匙加密的数据只有私匙能解密的特性；所以在应用上结合密匙不对称特点与加解密特点，私人持有私匙，公匙公之于世，就可做到类似于手工签名或盖印之事了；为什么呢？因为只有持有那个私匙的人加密的数据，那个私匙对应公匙才能解密，没有第二个人持有那个私匙，所以除了他(她/它)没有第二个人可以加密出那样数据，这就相当于在原数据上签下了名字印记。

不对称加密算法的安全性：这类算法的最弱的地方就在私匙的保护，因公匙是公开的，如果能公匙反推算出私匙，那所有坏事都可以做了，所以密匙算法的安全决整个算法的安全性。密钥算法总是要基于一个数学上的难题，比如RSA依据的是：给定两个素数p、q很容易相乘得到n，而对n进行因式分解却相对困难；ECC椭圆曲线依据的是：K＝kG[其中K,G为Ep(a,b)上的点，k为小于n(n是点G的阶)的整数]不难发现，给定k和G，根据加法法则，计算K很容易；但给定K和G，求k就相对困难了。这里说的困难并非是不可以，是目前还没有数学公式直计算，但计算机的计算速度很快，可以通过穷举爆力方式计算，以目前最快的计算破解而言，只要密匙的长度合适长一些，需要用上百万年的破解时间。因此，目前常用的不对称加密算法是安全的。

不对称加密算法的不足处：加密的计算力，效率低，因此被加密的明文不能太长，也就是被数字签名的内容不能太长。否则效率很太低。为了解决签名内容不能太长问题，本发明也引入了数字摘要算法(常用有MD5、SHA1、SHA256)。其原理如：比如几个很大的正整数，如何快速区分它们，简单的方法取它最位的个位数(即模以10)；但有可能这样的分法会有重复的值导致没法区分，是原因是这个区分法太简单和结果集太小(只有10个数)，换一种方法和把结果集做大一此，就不容易产生重复的值了。数字摘要算法与此相当，只是方法复杂和结果集更大，以常用的数字摘要算法去摘要文章和数据等都很难产生重复的值。

单纯用不对称加密算法进行签名存在的安全问题：虽然密匙的算法目前是安全的，不能从正面破解得到，但电脑、手机、服务器等计算设备还是存在很多安全漏洞黑客可能被偷盗进行解密；因此，为了解决安全性问题，应当从时间入手，要让被偷的私匙也伪造不了过去时间数字签名，就是要使产生的数字签名是真实的，不然伪造的。现在比较好的办法把它公布到区块链上的记录块上，公布到区块链记录块有N份拷贝，下一个记录块有前一个记录块地址和前一个记录块全部内容的数字摘要值等主要信息，记录块记录下每一笔签名和产生时间等主要信息。如果改动过去记录块某一个块的内容必然引起其数字摘要值的改变，则会导致与下一记录块数字摘要值的不同，如果再去修改下一记录块的前一块数字摘要值，则会导致下一记录块其数字摘要值与下下一记录块对不上，以此需要整条区块链的所有记录块都修改，重新伪造出整条区块链，但是区块链记录块有N份拷贝散布到全世界各地，无法将所有的区块链同时修改。因此区块链上记录的时间目前是安全的，弥补了伪造签名的问题。

因此，在本发明实施例中，本发明所采用的区块链是不对称加密算法应用的升级，所以它具有不对称加密所有特性，如作数字签名防止篡改等；本发明是将区块链帐本的安全系到数字签名的安全上，利用哈希值计算来验证账本数据信息的准确性，利用不对称加密计算法对交易记录内容的数字签名值进行公匙解密计算来验证数字签名的准确性，从而提高了系统的安全性能；并且，本发明结合哈希值计算法和不对称加密计算法，能有效发现错误账本，有效阻拦错误账本进入到系统内，并依据源账本对错误账本进行恢复，解决了现有技术区块链系统安全性能差的缺陷，从而达到增强区块链安全性能的目的。

在本发明实施例中，如果篡改帐本中某交易的内容必引起其所在节点哈希值变化，会引起其后的所有节点的交易内容需要重新签名；如果这样的帐本要篡改难点在于解决那么多人的数字签名的问题，解决方法无非有两个：第一、技术攻破每个签名人的私匙；第二、伙同这么多签过名的人一同作案，要他们帮助重新签名。第一种方法按照现在的科技水平，要暴力破解一个人的私匙就要上百万年上千万年的计算，何况那么多人的私匙；第二种方法是要伙同那么多人，只要有一个不配合都做不到，同时配合的人也是同犯，还用数字签名以确定的不可否认方式留下犯罪证据，配合的同伙要付出的代价是非常高的，并且是证据确凿不可躲藏，所以是一般找不到人配合伙同作案。如果在分式帐本中还同存第二套不同的帐本，那必有真假，假帐本很好判别，假帐本为解决那么多人签名的难题，那它可以采取减少内容和减少签名人的方式，这样帐本就变很单调很少人签了，很好判认。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (4)

1.一种增强区块链安全性能的方法，其特征在于，包括有以下步骤：

S1、验证账本数据信息的准确性；

S2、遏制错误账本的发布；

S3、对错误账本数据信息进行更正恢复。

2.权利要求1所述的一种增强区块链安全性能的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤是：

S11、验证所有数据节点哈希值的一致性：对每一个数据节点哈希计算,算出哈希值，然后与下一个数据节点的区块头的上一节点哈希值进行对比，相同则正确，不同则错误；

S12、对数据节点内的每一条交易记录内容进行哈希计算和用不对称加密计算法的解密计算：先对交易记录内容进行哈希计算，算出哈希值；然后将交易记录内容的数字签名值进行公匙解密计算，得到解密后明文；最后将算出的哈希值与解密后明文进行比较，相同则正确，不同则错误；

S13、人工判断账本的真伪：若上述步骤S11和步骤S12均确认无误，则继续进行步骤S13进行判断账本的真伪。

3.权利要求1所述的一种增强区块链安全性能的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体步骤是：

S21、判断分布式账本节点是否成为可下载的种子账本：先检查其披露各个数据块节点的哈希值系列与当前哈希值系列是否相同，如果相同则加入到可下载的种子帐本列表中；否则，做好记录并触发帐本被入侵警告信号；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性；

S22、判断一个节点是否成为可下载的种子账本分布式节点：先从下载的种子帐本分布式节点下载帐本，并对其进行哈希值验证和内容签验证；如果通过则将自身节点也申请加入成为可下载的种子帐本节点，否则不同时将下载来源节点提交灰名单；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性。

4.权利要求1所述的一种增强区块链安全性能的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体步骤是：

S31、校验分布式账本节点的哈希值是否有误：若有误，则将该分布式账本节点加入灰名单，若校验多次都有误则将该分布式账本节点转入至黑名单，做好记录并触发帐本被入侵警告信号；然后人工介入检验分析账本数据信息的准确性；

S32、利用分布式协调服务系统指挥控制可以下载的分布式账本节点源。