CN109727031A

CN109727031A - 一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法

Info

Publication number: CN109727031A
Application number: CN201811609515.6A
Authority: CN
Inventors: 林齐平
Original assignee: XINGTANG COMMUNICATIONS CO Ltd; Data Communication Institute Of Science And Technology
Current assignee: XINGTANG COMMUNICATIONS CO Ltd; Data Communication Institute Of Science And Technology
Priority date: 2018-12-27
Filing date: 2018-12-27
Publication date: 2019-05-07
Anticipated expiration: 2038-12-27
Also published as: CN109727031B

Abstract

本发明涉及一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法，包括，交易用户在监管中心进行注册；付款方用户获取收款方用户和监管中心的公钥；生成包括交易目标密钥和金额在内的交易信息；并将交易信息加入区块链；收款方用户获取交易信息；计算交易查询临时公钥；根据设定条件进行交易匹配，查询由付款方用户向己方发起的交易；监管中心从区块链获得交易信息；计算监管临时公钥；根据设定条件进行交易用户匹配，确定所述交易的收款方用户，用于追溯资金流向。本发明实现了有中心匿名数字货币的监管；所有的交易过程并不需要监管中心参与，只有需要对某一个交易进行监管的时候才参与进来；监管中心独立监管，交易过程和监管过程都是隐私进行的。

Description

一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法

技术领域

本发明涉及数字货币技术领域，尤其是一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法。

背景技术

随着科技的快速发展，出现了各种电子货币和类数字货币，比如比特币、以太坊等等金融服务。当前广泛使用的比特币和以太坊等类数字货币都是无中心的，而且绝大部分都使用伪名或匿名保护机制，一般无法追踪，所以很难监管。由中央银行推动的法定数字货币的出现是大势所趋，这种有中心的数字货币必将会采用匿名保护消费者的隐私，与此同时必须能够监管。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法，实现交易成员的匿名交易，和监管中心对交易的独立监管。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法，包括，

监管注册步骤：交易用户在监管中心进行注册；所述注册信息包括用户的公钥；通过注册，监管中心的公钥对所有用户公开；

生成交易步骤：付款方用户获取收款方用户和监管中心的公钥；生成包括交易目标密钥和金额在内的交易信息；并将交易信息加入区块链；

交易查询步骤：收款方用户从区块链获取交易信息；计算交易查询临时公钥；根据设定条件进行交易匹配，查询由付款方用户向己方发起的交易；

交易监管步骤：监管中心从区块链获得交易信息；计算监管临时公钥；根据设定条件进行交易用户匹配，确定所述交易的收款方用户，用于追溯资金流向。

进一步地，所述交易监管步骤中，监管中心根据具体的需要进行；在不需要监管时，监管中心不要参与交易活动。

进一步地，所述生成交易步骤包括：

1)付款方用户获得收款方的公钥(PKb,B)和所述监管中心的公钥PKc；

2)产生一个随机数r∈[1,n-1]，所述n为用于生成密钥的椭圆曲线生成元G的阶数；

3)计算交易临时公钥[R,s2,s3,S2,S3,P]和共享公钥S；其中，

R＝r*G；

s2＝r*PKc＝(s2_x,s2_y)；所述s2_x为s2的x坐标；所述s2_y为s2的y坐标；

S2＝s2_x*G；

s3＝r*PKb＝(s3_x,s3_y)；所述s3_x为s3的x坐标；所述s3_y为s3的y坐标；

S3＝s3_x*G；

共享公钥S＝s2_x*s3_x*G；

P＝H(S)G+B；所述H(·)为杂凑函数，用于所述S映射到有限域GF(p)上；

4)付款方用户以计算的交易临时公钥中的P作为转账的目标密钥，与交易临时公钥中的R、S2和S3进行打包，并与交易金额一起形成交易信息；

5)将交易信息加入区块链。

进一步地，所述交易信息加入区块链的方式为广播方式。

进一步地，交易查询步骤包括：

1)收款方用户从区块链获取的之前每一笔交易的交易信息，得到转账的目标密钥P与交易临时公钥中的R和S2；

2)利用自身的私钥skb计算交易查询临时公钥[s3′,P′]和共享公钥S′；其中，

s3′基于私钥skb和交易信息中R确定：s3′＝skb*R＝(s3_x′,s3_y′)；

S′基于交易信息中的S2和s3_x′确定：S′＝s3_x′*S2＝s3_x′*s2_x*G；

P′基于自身的公钥B和杂凑函数H(·)确定：P′＝H(S′)G+B；

3)根据匹配条件对所述交易查询临时公钥与交易信息进行匹配，查询由付款方用户向己方发起的交易。

进一步地，所述匹配条件P′＝P；当匹配条件成立时，即确定付款方用户向己方发起的交易。

进一步地，交易监管步骤包括：

1)监管中心从区块链获取的之前每一笔交易的交易信息，得到转账的目标密钥P与交易临时公钥中的R和S3；

2)利用自身的私钥skc计算监管临时公钥[s2″,P″]和共享公钥S″；其中，

S2″基于私钥skc和交易信息中R确定：S2″＝skc*R＝(s2_x″,s2_y″)；

S″基于交易信息中的S3和s2_x″确定：S″＝s2_x″*S3＝s2_x″*s3_x*G；

P″基于用户公钥B和杂凑函数H(·)确定：P′＝H(S″)G+B；

3)遍历所有注册用户的公钥B计算监管临时公钥；根据匹配条件进行收款用户匹配，确定所述交易的收款方用户。

进一步地，所述匹配条件P″＝P；当匹配条件成立时，即确定所述交易的收款方用户。

进一步地，所述收款方根据获得的交易信息中的S结合本身的私钥生成一次性密钥，用于消费时付款。

进一步地，所述一次性密钥x＝H(S)+b；P＝x*G；式中，b为收款方私钥。

本发明有益效果如下：

1)实现了有中心匿名数字货币的监管；

2)监管中心是隐匿的，所有的交易过程并不需要监管中心参与，只有需要对某一个交易进行监管的时候才参与进来；

3)监管中心独立监管，在追溯某一个匿名交易的交易人的时候并不需要其它人参与；

4)交易发起方在发起交易的时候并不需要与交易接收方和监管中心接触；同样的，交易接收方也不需要与发起方和监管中心有接触；

5)交易过程和监管过程都是隐私进行的。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本发明的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为本实施例中的匿名数字货币交易监管方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本发明的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本发明的实施例一起用于阐释本发明的原理。

本发明实施例所涉及的基础理论：

数字货币的公钥发展过程：

公钥密码也称为非对称密码，公钥密码算法——RSA可以说是现在公钥密码的事实标准。

公钥密码的核心：

任何类型的公钥密码的核心是一个“单向”数学过程或者函数，使得它的逆过程或者逆函数在计算上不可行。著名的RSA系统的过程是给定两个非常大的随机产生的素数，然后把他们乘起来。而经典的Diffie-Hellman系统的操作是有限域上的幂计算。RSA的逆过程是大整数分解；而Diffie-Hellman系统类型的逆过程被称为有限域上的离散对数。

密钥对的关系：

公钥密码中，密钥分为私钥和公钥两种，公钥一般都是公开的。公钥可以通过邮件直接发送给接收者，也可以刊登在报纸的广告栏上，做成看板放在街上，或者在网页上公开给全世界的所有的人，完全不必担心被人窃取。当然完全没有必要将公钥公开给全世界的人，只需要让通信对象知道就可以。而对应的私钥就是绝对不能让别人知道的，因此称为私钥。

椭圆曲线密码：

椭圆曲线在以往几乎都是作为纯数学来研究的。自从1985年Koblitz和Miller各自独立提出椭圆曲线用于密码应用上之后情况就改变了。自此之后，椭圆曲线就从纯数学的世界被推向通信安全的应用领域里。

一般椭圆曲线方程都采用定义在有限域GF(p)上y²＝x³+ax+b的形式(这里只讲素数域上的椭圆曲线，二元域上的椭圆曲线可以参见《SM2椭圆曲线公钥密码算法》)，其中素数p为有限域的大小，a和b为参数。

椭圆曲线方程y²＝x³+ax+b有两个变量x和y，当x取一个值之后，y可以通过解平方根得到两个解，再由其它附加信息就可以确定一个点(x,y)。

我们把任何一个解(x,y)称为椭圆曲线上的一个点。在有限域Fp上，椭圆曲线的所有的点，加上一个特殊点∞的集合构成一个加法群，也就是该集合在加法运算下构成群。

椭圆曲线上的计算kG称为标量乘(scalar multiplication)，就是一个标量k与一个点G相乘。

那么椭圆曲线密码用到的公私钥是什么？对有限域Fp上的椭圆曲线方程为y²＝x³+ax+b，随机选择一个整数k并保存起来，计算标量乘kG。那么k就是私钥，公钥就是kG。从k计算kG是容易的，但是要从kG解出k来就困难了，这个困难问题称为椭圆曲线离散对数问题。

本发明实施例所涉及的缩略语和关键术语定义：

E	椭圆曲线方程y<sup>2</sup>＝x<sup>3</sup>+ax+b
		G	椭圆曲线点群的生成元
(PK,sk)	椭圆曲线的公私钥对，其中私钥为sk，公钥为PK＝sk*G
		(skb,b)	接收方的私钥，对别人绝对保密
(PKb,B)	接收方的公钥PKb＝skbG，B＝bG
		(PKc,skc)	监管中心的公私钥对，PKc＝skc*G
[R,s2,s3,S2,S3],P,S	交易临时公钥和共享公钥
		[s2′,s3′,S2′,S3′,P′],S′	交易查询临时公钥和共享公钥
[s2″,s3″,S2″,S3″,P″],S″	交易监管临时公钥和共享公钥
		(s2<sub>x</sub>,s2<sub>y</sub>)	椭圆曲线点s2的x,y坐标
(s3<sub>x</sub>,s3<sub>y</sub>)	椭圆曲线点s3的x,y坐标
		n	椭圆曲线生成元G的阶
H(·)	杂凑函数
		p	大素数
GF(p)	有限域
		RSA	一种公钥密码算法
r,x	为方案计算过程中的临时参数

本发明实施例公开了一种中心消极的匿名数字货币交易监管方法,如图1所示，包括以下步骤：

步骤S101、监管注册步骤：交易用户在监管中心进行注册；

在注册的过程中，注册的信息包括用户的公钥；并且，监管中心的公钥对所有用户公开；

通过注册监管中心能够得到所有用户的公钥，用于对用户的交易进行监管，各用户也可以得到监管中心的公钥，用于进行交易。

步骤S102、生成交易步骤：付款方用户获取收款方用户和监管中心的公钥；生成包括交易目标密钥和金额在内的交易信息；并将交易信息加入区块链；

具体的生成交易子步骤包括：

1)付款方用户获得收款方的公钥(PKb,B)和所述监管中心的公钥PKc；如上述基础理论所述，收款方的公钥可通过公开的渠道获得；监管中心的公钥PKc在注册步骤中获得；

3)计算交易临时公钥[R,s2,s3,S2,S3,P]和共享公钥S；其中，

R＝r*G；

S2＝s2_x*G；

S3＝s3_x*G；

共享公钥S＝s2_x*s3_x*G；

5)将交易信息加入区块链。

优选的，所述交易信息加入区块链的方式为广播方式。

如上可见，在本步骤中，付款方用户匿名、独立完成交易付款，不需要收款方或监管中心的参与。

步骤S103、交易查询步骤：收款方用户从区块链获取交易信息；计算交易查询临时公钥；根据设定条件进行交易匹配，查询由付款方用户向己方发起的交易；

具体的交易查询子步骤包括：

共享公钥S′基于交易信息中的S2和通过自身私钥skb计算的s3_x′确定：S′＝s3_x′*S2＝s3_x′*s2_x*G；

P′基于自身的公钥B和杂凑函数H(·)确定：P′＝H(S′)G+B；

所述匹配条件为P′＝P；当匹配条件成立时，即确定付款方用户向己方发起的交易。

其中共享公钥S′是通过收款方自身的私钥skb计算出来的，在未获得收款方的私钥skb时，是无法得到共享公钥S′，也就无法得到基于公钥S′得到的P′，不能实现匹配，无法查询交易。因此，只有收款方才能查询对己方发起的付款交易。

如上可见，在本步骤中，收款方用户匿名、独立完成交易查询，不需要付款方或监管中心的参与。

步骤S104、交易监管步骤：监管中心从区块链获得交易信息；计算监管临时公钥；根据设定条件进行交易用户匹配，确定所述交易的收款方用户，用于追溯资金流向。

在本实施例中，所述步骤中，监管中心根据具体的需要进行交易监管；在不需要监管时，监管中心不参与交易活动；

从上述步骤中的交易过程可知，在交易中监管中心的监管是消极的，所有的交易过程并不需要监管中心参与，只有需要对某一个交易进行监管的时候才参与进来；

同时，监管中心的监管是独立的，在追溯某一个匿名交易的交易人的时候并不需要其它人参与；

具体的监管子步骤包括：

共享公钥S″基于交易信息中的S3和通过自身私钥skc计算的s2_x″确定：S″＝s2_x″*S3＝s2_x″*s3_x*G；

P″基于用户公钥B和杂凑函数H(·)确定：P′＝H(S″)G+B；

所述匹配条件P″＝P；当匹配条件成立时，即确定所述交易的收款方用户，以此对资金的流向进行追溯。

其中共享公钥S″是通过监管中心的私钥skc计算出来的，在未获得监管中心的私钥skc时，是无法得到共享公钥S″，也就无法得到基于共享公钥S″得到的P″，不能实现收款用户匹配，无法确定收款方用户，进行资金流向的追溯。因此，只有监管中心才能追溯资金的流向。

进一步地，所述收款方在使用付款方所付款项进行消费时，根据获得的交易信息计算共享公钥S结合本身的私钥b，生成用于消费的一次性密钥x＝H(S)+b；P＝x*G；将一次性密钥x作为私钥，就可以进行消费了。

在本实施例中，交易过程，除了监管中心和交易双方，没有其它人能追溯到交易接收人。

因为，要想知道具体的收款方用户是谁，需要匹配交易中的转账目标密钥P＝H(S)G+B，B为收款方的公钥，是可以查找到的，但是想要知道H(S)，必须知道S，即计算S＝s2_x*s3_x*G，在不知道秘密共享的情况下需要求解椭圆曲线离散对数问题，而这时数学困难问题，因此，除了监管中心和交易双方之外，其它人并不能追溯到交易的接收人。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种中心隐匿的匿名数字货币交易监管方法，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的交易监管方法，其特征在于，所述交易监管步骤中，监管中心根据具体的需要进行；在不需要监管时，监管中心不参与交易活动。

3.根据权利要求1或2所述的交易监管方法，其特征在于，所述生成交易步骤包括：

3)计算交易临时公钥[R,s2,s3,S2,S3,P]和共享公钥S；其中，

R＝r*G；

S2＝s2_x*G；

S3＝s3_x*G；

S＝s2_x*s3_x*G；

5)将交易信息加入区块链。

4.根据权利要求3所述的交易监管方法，其特征在于，所述交易信息加入区块链的方式为广播方式。

5.根据权利要求3所述的交易监管方法，其特征在于，交易查询步骤包括：

s3′基于私钥skb和交易信息中的R确定：s3′＝skb*R＝(s3_x′,s3_y′)；

P′基于自身的公钥B和杂凑函数H(·)确定：P′＝H(S′)G+B；

6.根据权利要求5所述的交易监管方法，其特征在于，所述匹配条件为：P′＝P；当匹配条件成立时，即确定付款方用户向己方发起的交易。

7.根据权利要求3所述的交易监管方法，其特征在于，交易监管步骤包括：

2)利用自身的私钥skc计算监管临时公钥[s2″,P″]和共享公钥

S″；其中，

P″基于用户公钥B和杂凑函数H(·)确定：P′＝H(S″)G+B；

8.根据权利要求7所述的交易监管方法，其特征在于，所述匹配条件为P″＝P；当匹配条件成立时，即确定所述交易的收款方用户。

9.根据权利要求1所述的交易监管方法，其特征在于，所述收款方根据获得的交易信息计算出共享公钥S结合本身的私钥生成一次性密钥，用于消费时付款。

10.根据权利要求9所述的交易监管方法，其特征在于，所述一次性密钥x＝H(S)+b；P＝x*G；式中，b为收款方私钥。