CN111464544A - 一种区块链账本生成方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种账本生成方法和装置。该账本生成方法包括：执行记账操作以生成当前区块；生成第一随机数和第二随机数；对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码；将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集；依据所述正交函数集对编码后的所述第一随机数进行正交变化，生成当前私钥；利用所述当前私钥对所述当前区块进行签名；将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权。该账本生成方法能够提高记账节点的安全性，促进区块链网络的高速发展。

Description

一种区块链账本生成方法和装置

技术领域

本发明涉及通信技术领域，具体涉及一区块链种账本生成方法和装置。

背景技术

非对称加密指的是用一个密钥对来进行加密和解密，即加密和解密时使用的密钥不同，而且根据加密密钥不能推算出解密密钥，反之亦然。但是，当前研究认为，大型量子计算机可能能够破解非对称加密，进而给使用非对称加密的相关领域带来巨大的安全隐患。由于当前区块链网络采用的加密方式为非对称加密，而且黑客们可以通过破解非对称加密从区块链网络中获得经济收益，因此，区块链网络可能受到大量的量子计算机的攻击，导致区块链网络中记账节点安全性变差。

发明内容

为此，本发明提供一种账本生成方法和装置，以解决现有技术中由于区块链网络采用非对称加密技术而导致的区块链网络在量子计算机攻击下记账节点安全性差的问题。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种区块链账本生成方法，该方法包括：

执行记账操作以生成当前区块；

生成第一随机数和第二随机数；

对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码；

将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集；

依据所述正交函数集对编码后的所述第一随机数进行正交变化，生成所述当前私钥；

利用所述当前私钥对所述当前区块进行签名；

将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权。

优选地，所述对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码之后，还包括：

将编码后的所述第一随机数和编码后的所述第二随机数组合生成所述当前公钥。

优选地，对所述第一随机数和所述第二随机数进行二进制编码。

优选地，所述将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集的步骤，包括：

将编码后的所述第二随机数中的0变换为由{45°,-45°}组成的正交函数、1变换为由{0°,90°}组成的正交函数。

优选地，第一随机数和第二随机数的长度相等，且所述第一随机数和所述第二随机数的长度小于预设的长度阈值。

优选地，所述记账操作，包括：

获取所述当前区块的目标随机数；所述目标随机数的哈希值小于所述区块链网络预设的目标值；

根据所述目标随机数生成所述当前区块的元信息。

本发明第二方面提供一种区块链账本生成装置，该装置包括：

第一生成模块，用于执行记账操作以生成当前区块；

第二生成模块，用于生成第一随机数和第二随机数；

编码模块，用于对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码；

计算模块，用于将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集；

私钥生成模块，用于依据所述正交函数集对编码后的所述第一随机数进行正交变化，生成所述当前私钥；

签名模块，用于利用所述当前私钥对所述当前区块进行签名；

发送模块，将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权。

优选地，上述装置还包括：

公钥生成模块，用于将编码后的所述第一随机数和编码后的所述第二随机数组合生成所述当前公钥。

优选地，所述编码模块，还用于对所述第一随机数和所述第二随机数进行二进制编码。

优选地，所述第一生成模块包括：

第一随机数生成子模块，用于获取所述当前区块的目标随机数；所述目标随机数的哈希值小于所述区块链网络预设的目标值；

数据生成子模块，用于根据所述目标随机数生成所述当前区块的元信息。

本发明具有如下优点：

本发明提供一种区块链账本生成方法，该方法通过执行记账操作以生成当前区块，并生成第一随机数和第二随机数，然后对该第一随机数和所述第二随机数进行编码，将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集，依据该正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化，生成当前私钥，最后利用当前私钥对当前区块进行签名，将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权，即本实施例区别于传统区块链网络中记账节点使用不变的公私钥进行签名和验证，提高了记账节点的安全性，促进了区块链网络的高速发展。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1为本发明实施例提供的一种账本生成方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的一种编码后的第二随机数变换获得正交函数集的示意图；

图3为本发明实施例提供的一种依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化并生成当前私钥的示意图；

图4为本发明实施例提供的一种账本生成装置的结构示意图；

在附图中：

41：第一生成模块 42：第二生成模块

43：编码模块 44：计算模块

45：私钥生成模块 46：签名模块

47：发送模块 48：公钥生成模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

非对称加密指的是用一个密钥对来进行加密和解密，即加密和解密时使用的密钥不同，而且根据加密密钥不能推算出解密密钥，反之亦然，当前区块链网络采用的就是非对称加密技术。同时，随着互联网技术以及芯片技术的提高，量子计算机的发展也有了极大突破。而当前研究预测，大型量子计算机可能能够破解非对称加密技术，进而给使用非对称加密的相关领域带来巨大的安全隐患，尤其是区块链网络技术领域。为了防止黑客们利用大型量子计算机对区块链网路发起攻击破解非对称加密以获取非法经济效益，本发明提供一种账本生产方法，以提高区块链网络的安全性。

本实施例涉及的区块链网络包含m+1(m为大于1的整数)个区块，其中，第m个区块与第m+1个区块之间由记账节点连接。该区块链网络中包含的区块为比特币区块，通过“挖矿”生成。在比特币中，“挖矿”就是修改区块中特定位置的值，寻找满足要求的区块，即该区块的目标随机数的哈希要小于特定的值，该值称作目标值。需要说明的是，区块链网络中平均每10分钟生成一个当前区块。而区块难度不同，会影响生成当前区块的速度，因此，区块链网络需要定期自动更新目标值以动态调整区块难度，从而控制生成当前区块的速度。

本实施例提供一种账本生成方法，如图1所示，该方法包括以下步骤：

步骤S101，执行记账操作以生成当前区块。

其中，记账操作是记账节点为了生成当前区块进行的操作。在一个实施方式中，记账操作包括：记账节点获取当前区块的目标随机数，并根据目标随机数生成哈希值，该哈希值小于区块链网络的目标值，然后记账节点更具该目标随机数生成当前区块的元信息，该元信息是当前区块的核心部分，其中内容包含当前版本号、上一区块的哈希值、时间戳、目标随机数等数据。

需要说明的是，记账节点的记账操作中，获取当前区块的目标随机数的步骤包括：记账节点生成测试随机数，并判断根据测试随机数生成的哈希值是否大于区块链网络的目标值，当哈希值大于区块链网络的目标值时，重新生成测试随机数，并重新判断根据该测试随机数生成的哈希值是否大于区块链网络的目标值，直至生成目标随机数。

还需要说明的是，在传统的区块链网络中，记账节点会一直使用自己不变的公私钥对新生成的当前区块进行签名和验证。但是，一直使用自己不变的公私钥进行签名和验证可能会给黑客们利用大型量子计算机对区块链网路发起攻击破解非对称加密以可趁之机，因此，记账节点在生成当前区块之前，或生成当前区块时，或生成当前区块之后，需要生成当前公钥和当前私钥，该当前公钥和当前私钥是一对公私钥，用于对记账节点新生成的当前区块进行签名和验证。

步骤S102，生成第一随机数和第二随机数。

其中，该第一随机数和第二随机数的长度相等，且该长度小于预设的长度阈值。

步骤S103，对该第一随机数和第二随机数进行编码。

其中，编码的方式包括将第一随机数和第二随机数变换为二进制随机数，即编码后的第一随机数和第二随机数由数字0和1组成。

步骤S104，将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集。

在一个实施方式中，编码后的第二随机数为二进制随机数时，将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集的方式包括：将0变换为由{45°,-45°}组成的斜对角正交函数，1变换为{0°,90°}组成的垂直的正交函数。具体地，如果编码后的第二随机数为01101001时，则由该编码后的第二随机数变换获得正交函数集的示意图如图2所示。

步骤105，依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化，生成当前私钥。

在一个实施方式中，编码后的第一随机数为二进制随机数时，依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化的方式包括：0与{45°,-45°}组成的斜对角正交函数进行正交变化后成为45°的函数；0与{0°,90°}组成的垂直的正交函数进行正交变化后成为90°的函数；1与{45°,-45°}组成的斜对角正交函数进行正交变化后成为-45°的函数；1与{0°,90°}组成的垂直的正交函数进行正交变化后成为0°的函数。具体的，如果第一二进制随机数为01100101，第二二进制随机数为01101001，则记账节点依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化并生成当前私钥的示意图如图3所示。

在本实施例中，记账节点在生成私钥的同时，还需要生成公钥。其中，记账节点生成当前公钥的步骤，包括：首先，生成第一随机数和第二随机数，该第一随机数和第二随机数的长度相等，且该长度小于预设的长度阈值；其次，对该第一随机数和所述第二随机数进行编码，例如进行二进制编码；最后，将编码后的第一随机数和编码后的第二随机数组合生成当前公钥，在一个具体实施方式中，编码后的第一随机数为01100101，编码后的第二随机数为01101001，则记账节点将该第一随机数和第二随机数组合生成的当前公钥为0110010101101001。

需要说明的是，本实施例中在生成当前公私钥时利用了随机数，即该当前公私钥的生成是随机的，不依赖于区块链网络中任何历史数据，使不法分子无法通过区块链网络中的历史数据破解当前公私钥，提高了区块链网络的安全性。

还需要说明的是，在本实施例中，执行步骤S101和步骤S102的先后顺序没有固定限制，即在区块链网络中执行记账操作以生成当前区块和生成当前公钥和当前私钥的步骤中，先生成当前区块，后生成当前公私钥；或者，先生成当前公私钥，后生成当前区块；或者，当前区块和当前公私钥同时生成。

步骤S106，利用当前私钥对当前区块进行签名。

步骤S107，将签名后的当前区块广播至区块链网络以获取记账权。

本实施例中，记账节点生成当前区块后，会使用新产生的当前私钥对该当前区块进行私钥签名后再广播出去，而不是传统的一直使用自己的不变的公私钥进行签名和验证，提高了记账节点的安全性和区块链账本的准确性，促进了区块链网络的高速发展。

本实施例提供一种区块链账本生成方法，该方法通过执行记账操作以生成当前区块，并生成第一随机数和第二随机数，然后对该第一随机数和所述第二随机数进行编码，将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集，依据该正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化，生成当前私钥，最后利用当前私钥对当前区块进行签名，将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权，即本实施例区别于传统区块链网络中记账节点使用不变的公私钥进行签名和验证，提高了记账节点的安全性，促进了区块链网络的高速发展。

本实施还提供一种账本生成装置，如图4所示，该装置包括：第一生成模块41、第二生成模块42、编码模块43、计算模块44、私钥生成模块45、签名模块46、发送模块47和公钥生成模块48。

其中，第一生成模块41，用于执行记账操作以生成当前区块。

在一个实施方式中，第一生成模块41还包括第一随机数生成子模块、数据生成子模块、哈希值计算子模块和判断子模块。其中，第一随机数生成子模块用于获取当前区块的目标随机数，该目标随机数的哈希值小于所述区块链网络预设的目标值。具体的，第一随机数生成子模块生成测试随机数，哈希值计算子模块计算该测试随机数的哈希值，判断子模块判断该测试随机数的哈希值是否大于区块链网络的目标值，当该哈希值大于区块链网络的目标值时，第一随机数生成子模块重新生成测试随机数，判断子模块重新判断哈希值计算子模块根据该测试随机数生成的哈希值是否大于区块链网络的目标值，直至第一随机数生成子模块生成目标随机数。数据生成子模块用于根据目标随机数生成当前区块的元信息，该元信息是当前区块的核心部分，其中内容包含当前版本号、上一区块的哈希值、时间戳、目标随机数等数据。

第二生成模块42，用于生成第一随机数和第二随机数。该第一随机数和第二随机数的长度相等，且该长度小于预设的长度阈值。

编码模块43，用于对该第一随机数和第二随机数进行编码。在一个实施方式中，编码模块43还用于对该第一随机数和第二随机数进行二进制编码，即将第一随机数和第二随机数变换为二进制随机数。

计算模块44，用于将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集。在一个实施方式中，编码后的第二随机数为二进制随机数时，将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集的方式包括：将0变换为由{45°,-45°}组成的斜对角正交函数，1变换为{0°,90°}组成的垂直的正交函数。

私钥生成模块45，用于依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化，生成当前私钥。在一个实施方式中，编码后的第一随机数为二进制随机数时，依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化的方式包括：0与{45°,-45°}组成的斜对角正交函数进行正交变化后成为45°的函数；0与{0°,90°}组成的垂直的正交函数进行正交变化后成为90°的函数；1与{45°,-45°}组成的斜对角正交函数进行正交变化后成为-45°的函数；1与{0°,90°}组成的垂直的正交函数进行正交变化后成为0°的函数。签名模块46，用于利用当前私钥对当前区块进行签名。

发送模块47，将签名后的当前区块广播至区块链网络以获取记账权。

本实施例提供的账本生成装置还包括公钥生成模块48，用于将编码后的第一随机数和编码后的第二随机数组合生成所述当前公钥。在一个具体实施方式中，编码后的第一随机数为01100101，编码后的第二随机数为01101001，则记账节点将该第一随机数和第二随机数组合生成的当前公钥为0110010101101001。

需要说明的是，本实施例中私钥生成模块45和公钥生成模块48在生成当前公私钥时利用了随机数，即该当前公私钥的生成是随机的，不依赖于区块链网络中任何历史数据，提高了区块链网络的安全性。

本实施例提供一种区块链账本生成装置，该方法通过第一生成模块41执行记账操作以生成当前区块，并第二生成模块42生成生成第一随机数和第二随机数；然后编码模块43对该第一随机数和第二随机数进行编码，计算模块44将编码后的第二随机数进行变换获得正交函数集，私钥生成模块45依据正交函数集对编码后的第一随机数进行正交变化，生成当前私钥，最后签名模块46利用当前私钥对当前区块进行签名后由发送模块47将签名后的当前区块广播至区块链网络以获取记账权，即本实施例区别于传统区块链网络中记账节点使用不变的公私钥进行签名和验证，提高了记账节点的安全性，促进了区块链网络的高速发展。

本实施例提供的账本生成装置中各模块的工作方式与账本生成方法中各步骤对应，因此，账本生成装置中各模块的详细工作方式可参见本实施例提供的账本生成方法。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种区块链账本生成方法，其特征在于，所述方法包括：

执行记账操作以生成当前区块；

生成第一随机数和第二随机数；

对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码；

将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集；

依据所述正交函数集对编码后的所述第一随机数进行正交变化，生成当前私钥；

利用所述当前私钥对所述当前区块进行签名；

将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权。

2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码之后，还包括：

将编码后的所述第一随机数和编码后的所述第二随机数组合生成当前公钥。

3.根据权利要求1所述方法，其特征在于，对所述第一随机数和所述第二随机数进行二进制编码。

4.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集的步骤，包括：

将编码后的所述第二随机数中的0变换为由{45°,-45°}组成的正交函数、1变换为由{0°,90°}组成的正交函数。

5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，第一随机数和第二随机数的长度相等，且所述第一随机数和所述第二随机数的长度小于预设的长度阈值。

6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述记账操作，包括：

获取所述当前区块的目标随机数；所述目标随机数的哈希值小于所述区块链网络预设的目标值；

根据所述目标随机数生成所述当前区块的元信息。

7.一种区块链账本生成装置，其特征在于，所述装置包括：

第一生成模块，用于执行记账操作以生成当前区块；

第二生成模块，用于生成第一随机数和第二随机数；

编码模块，用于对所述第一随机数和所述第二随机数进行编码；

计算模块，用于将编码后的所述第二随机数进行变换获得正交函数集；

私钥生成模块，用于依据所述正交函数集对编码后的所述第一随机数进行正交变化，生成当前私钥；

签名模块，用于利用所述当前私钥对所述当前区块进行签名；

发送模块，将签名后的所述当前区块广播至区块链网络以获取记账权。

8.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述装置还包括：

公钥生成模块，用于将编码后的所述第一随机数和编码后的所述第二随机数组合生成当前公钥。

9.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述编码模块，还用于对所述第一随机数和所述第二随机数进行二进制编码。

10.根据权利要求7所述装置，其特征在于，所述第一生成模块包括：

第一随机数生成子模块，用于获取所述当前区块的目标随机数；所述目标随机数的哈希值小于所述区块链网络预设的目标值；

数据生成子模块，用于根据所述目标随机数生成所述当前区块的元信息。

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