CN109726597A - 基于区块链的可信时间戳系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用区块链实现的可信时间戳系统。本发明涉及区块链技术、智能合约、电子签名技术领域，此系统包含时间戳初始化模块、时间戳审计模块、时间戳获取模块和电子文件签名模块。本发明借助区块链技术保证了时间戳的真实性和不可篡改性，在同一时间向每一个区块链节点请求的时间戳都是可信且相同的，同时将经过区块链共识的时间戳加盖到电子文件中，保证电子文件的时间戳的有效性。

Description

基于区块链的可信时间戳系统

技术领域

本发明涉及区块链技术、智能合约、电子签名技术领域，尤其涉及一种基于区块链的可信时间戳系统。

背景技术

区块链技术，区块链在本质上是一个去中心化的分布式数据库，该数据库由区块链上各个节点共同维护，通过共识算法保证少数节点作恶无效，即仅修改少量节点的数据库是无法对区块链上的数据进行篡改的。

智能合约，区块链上的智能合约是在满足特定条件下自动执行的计算机程序，一旦部署在区块链上，则执行逻辑不可篡改。

电子签名技术，电子签名是指通过密码学技术对字典文档进行电子形式的签名，涉及到非对称密钥加密技术。将电子文件或其他内容做哈希运算，使用签名者的私钥对哈希值进行加密，结果就是签名值。在验证时只要对签名值用公钥解密，与原文的哈希值进行比对，若两个哈希值一致，说明原文没有被篡改。

在众多法律相关场景中，如电子合同、存证等，时间戳都是一个很重要的信息，直接关系到一份电子文件的有效性。同时，时间戳也标示着文件产生的先后顺序，当出现一些版权纠纷时，可靠的时间戳也是进行正确裁决的重要因素。

时间戳在设备中是由操作系统提供的。操作系统通过硬件时钟，控制系统时间的变化。但是在实际场景下，由于硬件时钟不准或者系统时间被恶意篡改，导致运行在该设备上的程序获取的时间有误，从而影响业务系统的正常运行，甚至在法律相关场景中引发纠纷。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一个可信时间戳的系统，用区块链来获取时间戳，能够保证每个节点获取的时间都是一致且准确的，从而保证业务系统不会因时间错误而发生故障。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种基于区块链的可信时间戳系统，包括以下模块：

1)时间戳初始化模块，区块链在最初构建时即按照标准时间服务器的时间作为每个节点的时间戳进行初始化，且每新增一个节点，该节点的时间戳是根据所有已有节点时间戳，按指定算法的统计计算获得；

2)时间戳审计模块，区块链每隔一段时间自动执行一次时间戳审计模块，对当前所有节点的时间戳进行查询与比对，若某节点的时间戳偏离正常时间较大，则将该节点标记为“恶意节点”，并向该节点发送同步时间戳的通知；

3)时间戳获取模块，节点本身或者节点的使用方可以调用区块链的时间戳获取模块来获取经过区块链共识的可靠时间戳；

4)电子文件签名模块，上传需要加盖时间戳的电子文件，该模块将文件的哈希值与通过区块链查询到的时间戳进行绑定，并用区块链节点证书对其签名，生成不可伪造的带时间戳的文件。

进一步地，模块1)中的标准服务器时间为联合信任时间戳服务中心或其他国家认可的时间戳服务机构提供的标准时间戳；新增节点使用的时间戳通过模块3)的时间戳获取模块获得。“非恶意节点”仅为一个标记，说明在当前时间该节点的时间戳是在可信范围内的，与之对应的为“恶意节点”，说明在当前时间该节点的时间戳与区块链认证的时间戳偏离过大。

进一步地，模块2)对时间戳进行审计，首先向所有节点请求获取其本地时间戳，对所有时间戳进行排序，去除时间戳中数值最大的百分之二十和数值最小的百分之二十，计算剩下的百分之六十个节点的时间戳的平均值以及方差，若方差仍高于某个预设值，则记为此次审计无效，若方差低于或等于该预设值，则将平均值作为该次审核的标准时间戳；判断每个节点的时间戳与标准时间戳的差值的绝对值，若高于预设的时间则将该节点标记为“恶意节点”，并向该节点发送修正时间戳的通知；当一个节点连续两次没有被标记为“恶意节点”，则将其标记为“非恶意节点”。预设的方差阈值和时间戳差值阈值根据对区块链的要求来设定。

进一步地，模块3)的时间戳获取模块可以被区块链节点的使用者或者节点本身调用；查询时先向所有被标记为“非恶意节点”的节点查询其时间戳，对获得的所有时间戳进行排序，去除时间戳中数值最大的百分之二十和数值最小的百分之二十，计算剩下的百分之六十个节点的时间戳的平均值以及方差，若方差仍高于某个预设值，则记为此次查询无效，若方差低于或等于该预设值，则将平均值作为该次查询的结果。

进一步地，模块4)区块链签名的对象是电子文件哈希值与时间戳的整体，故该文件被篡改或者时间戳被篡改时，对签名进行验证时均会失败，因此可以用于证明电子文件时间戳的有效性。

本发明的有益效果是：区块链的不可篡改特性，保证用户在区块链上获取的时间戳是有效的，不会因为某几个节点被恶意篡改而获取错误的时间戳。另外，在区块链时间戳有效的情况下，用户通过区块链加盖的时间戳签名也是有效的，保证电子文件的时间戳的有效性。

附图说明

图1是本发明中时间戳审计模块的工作流程

图2是本发明中时间戳查询模块的工作流程

图3是本发明中对电子文件加盖时间戳并进行签名的流程

图4是本发明中对已签名的电子文件进行验证的流程

具体实施方式

下面根据附图和具体实施例详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

一种基于区块链的可信时间戳系统，包括以下模块：

1)时间戳初始化模块，区块链在最初构建时即按照标准时间服务器的时间作为每个节点的时间戳进行初始化，且每新增一个节点，该节点的时间戳是根据所有已有节点时间戳，按指定算法的统计计算获得；

2)时间戳审计模块，区块链每隔一段时间自动执行一次时间戳审计模块，对当前所有节点的时间戳进行查询与比对，若某节点的时间戳偏离正常时间较大，则将该节点标记为“恶意节点”，并向该节点发送同步时间戳的通知；

3)时间戳获取模块，节点本身或者节点的使用方可以调用区块链的时间戳获取模块来获取经过区块链共识的可靠时间戳；

4)电子文件签名模块，上传需要加盖时间戳的电子文件，该模块将文件的哈希值与通过区块链查询到的时间戳进行绑定，并用区块链节点证书对其签名，生成不可伪造的带时间戳的文件。

进一步地，模块1)中的标准服务器时间为联合信任时间戳服务中心或其他国家认可的时间戳服务机构提供的标准时间戳；新增节点使用的时间戳通过模块3)的时间戳获取模块获得。“非恶意节点”仅为一个标记，说明在当前时间该节点的时间戳是在可信范围内的，与之对应的为“恶意节点”，说明在当前时间该节点的时间戳与区块链认证的时间戳偏离过大。

进一步地，模块2)对时间戳进行审计，首先向所有节点请求获取其本地时间戳，对所有时间戳进行排序，去除时间戳中数值最大的百分之二十和数值最小的百分之二十，计算剩下的百分之六十个节点的时间戳的平均值以及方差，若方差仍高于某个预设值，则记为此次审计无效，若方差低于或等于该预设值，则将平均值作为该次审核的标准时间戳；判断每个节点的时间戳与标准时间戳的差值的绝对值，若高于预设的时间则将该节点标记为“恶意节点”，并向该节点发送修正时间戳的通知；当一个节点连续两次没有被标记为“恶意节点”，则将其标记为“非恶意节点”。预设的方差阈值和时间戳差值阈值根据对区块链的要求来设定。

进一步地，模块3)的时间戳获取模块可以被区块链节点的使用者或者节点本身调用；查询时先向所有被标记为“非恶意节点”的节点查询其时间戳，对获得的所有时间戳进行排序，去除时间戳中数值最大的百分之二十和数值最小的百分之二十，计算剩下的百分之六十个节点的时间戳的平均值以及方差，若方差仍高于某个预设值，则记为此次查询无效，若方差低于或等于该预设值，则将平均值作为该次查询的结果。

进一步地，模块4)区块链签名的对象是电子文件哈希值与时间戳的整体，故该文件被篡改或者时间戳被篡改时，对签名进行验证时均会失败，因此可以用于证明电子文件时间戳的有效性。

如图1所示，区块链每隔一段时间发起一次时间戳审计，先向所有节点发起请求获得每个节点的本地时间戳。其次，对所有时间戳中最大的百分之二十与最小的百分之二十进行筛除，再计算剩余百分之六十的时间戳的均值与方差。该步骤的目的是过滤一些已被篡改时间戳的节点或时间戳严重不准的节点，保证计算出来的时间戳是有效的。若方差仍很大，则说明区块链上大部分的节点的时间戳都出现了问题，则此次审计失败，并向所有区块链节点发送通知，提醒所有节点校准时间戳。若方差较小，则说明大部分的节点时间是准确的，则取其均值作为此次审计的标准时间戳。然后，用该标准时间戳与所有节点的时间戳进行比对，若差值高于阈值，则说明该节点的时间戳被篡改或严重不准，则将其标记为“恶意节点”，在下次查询时主动过滤该类节点。若某一被标记为“恶意节点”的节点连续两次的时间戳都与标准时间相差无几，则说明该节点的时间戳已被校准，则将其标记为“非恶意节点”，参与时间戳查询时的共识。区块链将审计结果发送到链上，更新所有节点的标记状态。

如图2所示，当区块链收到时间戳查询请求时，首先筛选出“非作恶节点”，将“非作恶节点”的时间戳作为此次查询的元数据。同样的，对这些时间戳进行过大偏移量过滤，计算均值与方差，若方差较小说明这些数据是有效的，则将均值作为此次查询的结果返回；否则视为查询失败。

如图3所示，用户先上传一份需要加盖时间戳的电子文件，在区块链外对该文件进行哈希值运算，同时调用区块链的时间戳查询模块，获得当前的时间戳。然后，区块链节点使用私钥对文件哈希值与时间戳一起进行签名，将签名与查询到的区块链时间戳一起返回给用户。

如图4所示，用户在通过图3流程获取时间戳与签名后，若需要进行验证，则将电原子文件、时间戳与签名一起上传，系统对原电子文件进行哈希运算获取哈希值，同时使用区块链公钥对签名进行解密，获得原文哈希值与时间戳，系统对传入的哈希值与解密后的哈希值以及传入的时间戳与解密后的时间戳进行一致性比对，若均是一致的，则证明该电子文件确实在时间戳标定的时间存在，且未被篡改。

Claims (5)

1.一种基于区块链的可信时间戳系统，其特征在于，包括以下模块：

1)时间戳初始化模块，区块链在最初构建时即按照标准时间服务器的时间作为每个节点的时间戳进行初始化，且每新增一个节点，该节点的时间戳是根据所有已有节点时间戳，按指定算法的统计计算获得。

2)时间戳审计模块，区块链每隔一段时间自动执行一次时间戳审计模块，对当前所有节点的时间戳进行查询与比对，若某节点的时间戳偏离正常时间较大，则将该节点标记为“恶意节点”，并向该节点发送同步时间戳的通知。

3)时间戳获取模块，节点本身或者节点的使用方可以调用区块链的时间戳获取模块来获取经过区块链共识的可靠时间戳。

4)电子文件签名模块，上传需要加盖时间戳的电子文件，该模块将文件的哈希值与通过区块链查询到的时间戳进行绑定，并用区块链节点证书对其签名，生成不可伪造的带时间戳的文件。

2.如权利要求1所述的一种基于区块链的可信时间戳系统，其特征在于，模块1)中的标准服务器时间为联合信任时间戳服务中心或其他国家认可的时间戳服务机构提供的标准时间戳；新增节点使用的时间戳通过模块3)的时间戳获取模块获得。“非恶意节点”仅为一个标记，说明在当前时间该节点的时间戳是在可信范围内的，与之对应的为“恶意节点”，说明在当前时间该节点的时间戳与区块链认证的时间戳偏离过大。

3.如权利要求1所述的一种基于区块链的可信时间戳系统，其特征在于，模块2)对时间戳进行审计，首先向所有节点请求获取其本地时间戳，对所有时间戳进行排序，去除时间戳中数值最大的百分之二十和数值最小的百分之二十，计算剩下的百分之六十个节点的时间戳的平均值以及方差，若方差仍高于某个预设值，则记为此次审计无效，若方差低于或等于该预设值，则将平均值作为该次审核的标准时间戳；判断每个节点的时间戳与标准时间戳的差值的绝对值，若高于预设的时间则将该节点标记为“恶意节点”，并向该节点发送修正时间戳的通知；当一个节点连续两次没有被标记为“恶意节点”，则将其标记为“非恶意节点”。预设的方差阈值和时间戳差值阈值根据对区块链的要求来设定。

4.如权利要求1所述的一种基于区块链的可信时间戳系统，其特征在于，模块3)的时间戳获取模块可以被区块链节点的使用者或者节点本身调用；查询时先向所有被标记为“非恶意节点”的节点查询其时间戳，对获得的所有时间戳进行排序，去除时间戳中数值最大的百分之二十和数值最小的百分之二十，计算剩下的百分之六十个节点的时间戳的平均值以及方差，若方差仍高于某个预设值，则记为此次查询无效，若方差低于或等于该预设值，则将平均值作为该次查询的结果。

5.如权利要求1所述的一种基于区块链的可信时间戳系统，其特征在于，模块4)区块链签名的对象是电子文件哈希值与时间戳的整体，故该文件被篡改或者时间戳被篡改时，对签名进行验证时均会失败，因此可以用于证明电子文件时间戳的有效性。