CN110263573A - 基于区块链个人身份的表示方法 - Google Patents

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Abstract

基于区块链个人身份的表示方法，包括以下步骤：步骤1，定义个人身份，将身份表示为，步骤2，创建个人身份链，创建一个身份控制权在自己手里的个人身份链，个人身份链中身份的部分或者全部属性经权威机构认证、加密，认证后的身份属性发布在区块链上；将身份信息以链式连接起来形成身份链的数据结构；步骤3，个人身份链存储，当个人身份链较长时，检索起来速度较为缓慢，将区块头的哈希值作为区块数据的一部分存储在单独的数据库中，以Key‑Value形式永久性存储；解决了传统中心化机构的高成本、低效率和数据存储不安全的问题，避免传统身份证件所带来的假证、伪造身份、伪造证书的问题；具有信息不可篡改的特点。

Description

基于区块链个人身份的表示方法
技术领域
本发明属于个人身份表示技术领域，具体涉及基于区块链个人身份的表示方法。
背景技术
国际电信联盟电信标准化部门(ITU-T)X系列中X.1250—X.1279系列建议书就身份管理(Identity management IDM)给出诸多建议，IDM是信息安全的关键技术[1]。目前，出现诸多屡见不鲜的奇葩问题，诸如无法证明“我是我”[2]，“你妈是你妈”[3]等问题。传统的身份认证方式是：在线下通过比对身份证、户口本、工作证、护照等一系列证件进行身份认证，这属于电子身份认证1.0时代。这种认证方式存在的弊端是：证件不仅携带不方便而且极易丢失，而丢失后不但补办麻烦并且还会给自己带来各种不便。甚至有时还会影响人生大事。譬如，2015年西南大学研究生在公务员考试体检时只因无身份证遭淘汰事件[4]。线上电子身份认证方式是采用中心化数字认证技术，属于电子身份认证2.0时代[5]。这种认证方式存在的弊端是：用户必须记住自己的多个账号、密码，如果账号很多，使用起来将非常不便捷。容易被黑客攻击，带来巨大损失[6]。在2019年1月17日爆出一女方利用现有的身份认证的局限性，伪造身份骗取钱财事件。类似于以上情况，都是由于现有的身份认证还不完善且局限性较大。如将区块链技术应用到身份认证就可以解决丢失证件、忘记口令、身份伪造等问题。广东佛山市禅城区首次将区块链运用在身份认证中[7]。
“身份链”首次出现是在2008年，护士在接送患者进手术室时为防止将患者弄错，用PVC塑料管给每个需要手术的患者手工制作了一个身份链[21]。而现在将存有身份的区块链称为身份链。黄连金等人[22]的生态系统中的身份链是一些如政府机关、教育机构等可以证明用户身份的机构组成的链。田秀霞等人[23]在文献中也提到了“身份链”，但只说了其功能是注册和认证身份信息。
近年来，国内外关于区块链的应用在身份管理领域进行了研究，现已有诸多基于区块链的身份管理系统。譬如：2014年BitNation就给爱沙尼亚的虚拟公民授予电子居住身份，是第一个基于区块链的去中心化身份解决方案[8]。文献(.”Cryptidopen sourceidentification systemuses theblockchainto revolutionizeID”EB/OL，2018-9-27)中Luke Parker给出了只用一个小卡片存储用户数据的开源的身份识别系统：CryptID；文献(IDHub Whitepaperv0.5BlockchainBasedDigital Identity，EB/OL，2019-3-10)是国内互联网公司的首个基于区块链的去中心化数字身份平台：IDHub；文献(Travel Identityoftheuture，EB/OL，2018-9-21)是基于区块链的高级移动身份平台：ShoCard，数据主要存储在用户终端；文献(ConsenSys，EB/OL，2019-2-20)是建立在以太坊上的分散式Web的开放式身份系统：Uport；文献(Civic Technologies,Inc，Civic WHITEPAPER，EB/OL)是公民安全身份生态系统：Civic；为企业和个人提供控制和保护身份；以及爱沙尼亚的e-Residents等。这些身份管理系统主要是对身份进行认证，而就多重身份在区块链中是以何形式存放的问题，目前还没有一个区块链身份管理系统给出合理的解决方案。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本发明的目的是提供基于区块链个人身份的表示方法，利用区块链技术将个人多重身份创建为个人身份链，解决了传统中心化机构的高成本、低效率和数据存储不安全的问题，创建个人身份链不仅能够提高身份信息的可信度，还能建立一套完整的可追溯检索体系，避免传统身份证件所带来的假证、伪造身份、伪造证书的问题；区块链通过数据加密、数据链式结构、多副本存储和分布式共识机制，实现去中心化的分布式数据管理技术，具有信息不可篡改的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：基于区块链个人身份的表示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，定义个人身份，具体做法是：
将身份表示为IDi＝{E,A＝(P,N,U,…)}，其中IDi表示用户i的身份；E表示特定语境；A表示属性；P表示在该语境中所拥有的职位；N表示在该语境中所处职位的等级；U表示在该语境中该用户的网名；
步骤2，创建个人身份链，具体做法是：
创建一个身份控制权在自己手里的个人身份链，个人身份链将一个人的一生中每个阶段的身份存放在区块链中，且按顺序链接在一起所形成的链；个人身份链上的信息可以是加密的私密信息也可以是公开的信息；个人身份链中身份的部分或者全部属性经权威机构认证、加密，认证后的身份属性发布在区块链上；
构建身份区块，身份区块由区块头和区块体两部分组成；所述的区块头包括：上一区块哈希值又叫父哈希值，时间戳是该区块生成时的时间，版本号：该区块的编号，区块记账标识：该区块是谁记账，本区块哈希值；区块体包括：写入数据的节点和该区块的具体信息内容；
个人身份链的第一个区块只需将时间戳、区块记账标识、区块版本号以及本区块HASH值存储在第一区块的区块头中，第一个区块即创世区块，第一区块的区块体则保存写入数据的节点和信息内容；
从第二个区块开始的所有新生区块的区块头和创世区块的区块头不同，均要在创世区块的区块头基础上还需要存储上一区块的HASH值，区块体存储形式相同；
将身份信息以链式连接起来形成身份链的数据结构；
步骤3，个人身份链存储
当个人身份链较长时，检索起来速度较为缓慢，将区块头的哈希值作为区块数据的一部分存储在单独的数据库中，以Key-Value形式永久性存储；
为个人身份链制造一个KV目录表，以便快速准确的查询出相对应的身份区块信息。
所述的认证后的身份是指两部分：一是经权威机构认证的身份，二是经周边多人联合确认。
步骤2所述的节点和信息内容，包括姓名、出生日期、籍贯、照片。
所述的KV目录表是将身份链中身份信息作为Key值，区块头哈希值作为Value值。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，本发明所提出的个人身份链是将所有的身份信息整体化为一条个人身份链；身份的所有权归还给身份所有者；不同场合下验证身份时不需要任何口令；且身份信息是可追溯的；由于区块链的特性，身份链中的信息是比较安全的。个人身份链相较于传统身份有以下优势：
一是身份整体化，银行、公安、教育部、QQ、微信等都存储着用户的不同的身份信息，“个人身份链”将所有的身份集中在一起；
二是身份个人化，个人创建个人的身份链，控制权在用户个人手中。用户按照不同的需求出示不同的身份信息，不再使用过多的口令，使用较为便捷；
三是身份的安全性，利用区块链的不可篡改性和联盟链的准入机制，保证了身份链中数据的安全性；
四是检索较快，身份链存储在联盟链中时创建了KV目录表，使得数据检索速度加快。
本发明的个人身份链是将一个人的一生中每个阶段的身份存放在区块链中，且按顺序链接在一起所形成的链；个人身份链上的信息可以是加密的私密信息也可以是公开的信息；且链中的身份是由身份拥有者自己管理，不需要任何形式的第三方；并且身份的部分或者全部属性经权威机构认证、加密以后，发布在区块链上；由于不可篡改，身份属性的可信度增加，使得很多新的应用领域成为可能，并大大减少身份认证的成本。
本发明主要实现了将个人多重身份以链式结构存储在区块链上，将传统碎片化身份以身份链形式整体化，将身份信息存储在联盟链中提高了个人身份的安全性、保密性和身份信息可信性，同时创建身份相关的KV目录以方便快速检索相关身份信息，最后将本文提出的个人身份链与传统身份进行了对比分析，得到个人身份链比传统身份安全性较高、使用较灵活、检索速度较快。
附图说明
图1为实体、身份和属性之间的关系图。
图2为认证后的身份入链示意图。
图3为身份区分结构示意图。
图4为身份链的数据结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
基于区块链个人身份的表示方法，包括以下步骤：
步骤1，定义个人身份，具体做法是：
将身份表示为IDi＝{E,A＝(P,N,U,…)}，其中IDi表示用户i的身份；E表示特定语境；A表示属性；P表示在该语境中所拥有的职位；N表示在该语境中所处职位的等级；U表示在该语境中该用户的网名；
步骤2，创建个人身份链，具体做法是：
创建一个身份控制权在自己手里的个人身份链，个人身份链将一个人的一生中每个阶段的身份存放在区块链中，且按顺序链接在一起所形成的链；个人身份链上的信息可以是加密的私密信息也可以是公开的信息；个人身份链中身份的部分或者全部属性经权威机构认证、加密，认证后的身份属性发布在区块链上；
参见图2，所述的认证后的身份是指两部分：一是经权威机构(如学校，银行，政府等)认证的身份，二是经周边多人联合确认；即，甲是某高校社团负责人，虽未发放聘请证书等官方证书，但是，整个社团的成员都可以证明甲为该社团负责人。
构建身份区块，身份区块由区块头和区块体两部分组成；所述的区块头包括：上一区块哈希值又叫父哈希值，时间戳是该区块生成时的时间，版本号：该区块的编号，区块记账标识：该区块是谁记账，和本区块哈希值；区块体包括：写入数据的节点和该区块的具体信息内容；
个人身份链的第一个区块(即创世区块)只需将时间戳、区块记账标识、区块版本号以及本区块HASH值存储在第一区块的区块头中，第一区块的区块体则保存写入数据的节点和信息内容，所述的包括姓名、出生日期、籍贯、照片等。
从第二个区块开始的所有新生区块的区块头和创世区块的区块头不同，均要在创世区块的区块头基础上还需要存储上一区块的HASH值，区块体存储形式相同；
参见图4，将身份信息以链式连接起来形成身份链的数据结构，身份信息以链式连接存储以便于以后对身份信息的追溯。图中，数字1、2、3表示区块版本号，如区块1、区块2、区块3。
每个用户在不同阶段会有不同的身份，且在同一阶段也会有多个身份，即身份具有多重性。为了能自由控制自己的身份以及能随时随地能及时证明自己的必要身份，创建一个身份控制权在自己手里的个人身份链。任何机构、任何人有KYC(Know Your Customer)的需求，都必须获得身份所有者的许可，方可查看或了解到所需要的身份信息；身份存入区块链最重要的目的是：用户在维护自身数据信息安全的同时可进行身份认证。在区块链中，身份认证有两种方式：一是创建基于区块链的新的身份证书；另一个是将已经被第三方证明后的身份信息存储在区块链之上；
参见图3，个人身份链链中的区块头，不需要采用竞争模式抢夺记账权，所以与一般的区块头有些不同；
步骤3，个人身份链存储
当身份链较长时，检索起来速度较为缓慢。为了便于以后更快、更准确地索引到相关区块，将区块头的哈希值作为区块数据的一部分存储在单独的数据库中，以Key-Value形式永久性存储；
参见表1，为身份链制造一个KV目录表，以便快速准确的查询出相对应的身份区块信息；
表1 KV目录
所述的KV目录表是将身份链中身份信息作为Key值，区块头哈希值作为Value值。
对比分析：
传统身份信息存储在不同的机构，甚至在平时使用的支付宝、微信、滴滴等各种APP软件中都存有用户身份信息。这使得用户的身份信息碎片化。如：公安部系统中存有居民的出生日期、家庭住址、家庭成员、性别、年龄、血缘关系等信息；教育局系统中存储着人一生所有的教育信息；通信行业的系统中存有客户的手机号码、通话记录等信息；银行系统中存有客户的存款信息、贷款信息、信誉信息等。这种传统身份管理系统存在以下问题：
1)如果有多个系统需要进行登录、认证，管理员的维护和管理的成本将会大幅增加，并且随着规模的增大，维护的难度也会随着增加。
2)用户必须记住自己的多个账号和相应的密码密码。若有许多账户数量较多，使用时会很不方便。
3)黑客较容易攻击，数据很不安全。
4)管理员有权限可随时篡改相关数据。
5)身份是碎片化存储的，不具有追溯性。
本发明所提出的个人身份链是将所有的身份信息整体化为一条个人身份链；身份的所有权归还给身份所有者；不同场合下验证身份时不需要任何口令；且身份信息是可追溯的；由于区块链的特性，身份链中的信息是比较安全的。传统身份信息与个人身份链的对比如表2所示。
表2 传统身份信息和个人身份链的对比
为充分理解本发明，下面对本发明的相关知识进行说明。
从人类进化的角度来看，社会关系越复杂，人类需要解决的问题就越多。人类社会固有的社会属性是人类不可缺少的。最重要的是如何解决身份问题。
定义(身份)：身份首先由亚里士多德的身份法在逻辑上形式化为：“每件事物都与自身相同”。结合矛盾律和排中律，可以得出身份是与自反，对称和传递特征等价关系的结论。后来，威廉·戈特弗里德·莱布尼兹(Wilhelm Gottfried Leibniz)制定了莱布尼茨定律，即不可分辨的身份：“没有两个对象具有完全相同的属性”。因此，以下两个原则来源于莱布尼茨定律，同一性的不可分辨性(原则1)和不可识别物的同一性(原则2)。
原则1.对于任意X和Y，如果X与Y相同，则X和Y具有所有相同的属性。
原则2.对于任意X和Y，如果X和Y具有所有相同的属性，则X与Y相同。
ITU-T中对身份的定义是，以一个或多个信息元素表示一个实体，使实体足以在语境内得到区分。在IDM中，术语身份被理解为语境下的身份(属于子集)即，属性的多样性受限于实体存在和互动的边界条件(语境)框架。
属性是由实体拥有的内容(如代码卡)、实体选择的内容(如密码)和实体被分配的内容(如职位)所组成。同时，身份又是由属性组成，这些内容可以是：实体拥有内容(如代码卡)、实体所知内容(如密码)、实体本身(如身高、体重)、实体可为(如具体加密)以及实体的位置等。实体、身份和属性之间的关系如图1所示。
本发明针对个人多重身份如何在区块链中表示以及增强个人多重身份的安全的问题，提出一种可追溯、易理解的表示方式—个人身份链；将身份经验证方核实后的身份证书或着是将与该身份相关的证明信息存储在区块链中。利用多重身份在区块链中的表示方式—个人身份链将身份链以K-V形式存储，以此确保了身份链的安全。通过对个人身份链与传统的身份的对比分析，得出了“个人身份链”较于传统身份有明显的优势：身份整体化、身份个人化、检索速度较快以及安全性较高的结论；由结果可知，个人身份链具有很强的使用意义。

Claims (4)

1.基于区块链个人身份的表示方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，定义个人身份，具体做法是：
将身份表示为IDi＝{E,A＝(P,N,U,…)}，其中IDi表示用户i的身份；E表示特定语境；A表示属性；P表示在该语境中所拥有的职位；N表示在该语境中所处职位的等级；U表示在该语境中该用户的网名；
步骤2，创建个人身份链，具体做法是：
创建一个身份控制权在自己手里的个人身份链，个人身份链将一个人的一生中每个阶段的身份存放在区块链中，且按顺序链接在一起所形成的链；个人身份链上的信息可以是加密的私密信息也可以是公开的信息；个人身份链中身份的部分或者全部属性经权威机构认证、加密，认证后的身份属性发布在区块链上；
构建身份区块，身份区块由区块头和区块体两部分组成；所述的区块头包括：上一区块哈希值又叫父哈希值，时间戳是该区块生成时的时间，版本号：该区块的编号，区块记账标识：该区块是谁记账，本区块哈希值；区块体包括：写入数据的节点和该区块的具体信息内容；
个人身份链的第一个区块只需将时间戳、区块记账标识、区块版本号以及本区块HASH值存储在第一区块的区块头中，第一个区块即创世区块，第一区块的区块体则保存写入数据的节点和信息内容；
从第二个区块开始的所有新生区块的区块头和创世区块的区块头不同，均要在创世区块的区块头基础上还需要存储上一区块的HASH值，区块体存储形式相同；
将身份信息以链式连接起来形成身份链的数据结构；
步骤3，个人身份链存储
当个人身份链较长时，检索起来速度较为缓慢，将区块头的哈希值作为区块数据的一部分存储在单独的数据库中，以Key-Value形式永久性存储；
为个人身份链制造一个KV目录表，以便快速准确的查询出相对应的身份区块信息。
2.根据权利要求1所述的基于区块链个人身份的表示方法，其特征在于，所述的认证后的身份是指两部分：一是经权威机构认证的身份，二是经周边多人联合确认。
3.根据权利要求1所述的基于区块链个人身份的表示方法，其特征在于，步骤2所述的节点和信息内容，包括姓名、出生日期、籍贯、照片。
4.根据权利要求1所述的基于区块链个人身份的表示方法，其特征在于，所述的KV目录表是将身份链中身份信息作为Key值，区块头哈希值作为Value值。
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