CN111490870B - 一种基于区块链的印章注册方法、验证方法及防伪系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的印章注册方法、验证方法及防伪系统，本发明将印章图像的特征写入区块链，通过智能合约对对待验证的印文进行验证，实现了基于区块链的印章防伪，能够完美的解决现实生活中印章真伪识别困难和认证中心存在被攻击风险的问题。

Description

一种基于区块链的印章注册方法、验证方法及防伪系统
技术领域
本发明涉及一种基于区块链的印章注册方法、验证方法及防伪系统，属于物品追溯防伪技术领域。
背景技术
印章作为防奸辨伪的重要工具，自古以来就在我国的政治、经济和文化生活中扮演着不可替代的重要作用。随着科技的进步，新的印章制造方法不断涌现，印章的制作更为便捷、精细，但在人们享受高科技带来便利的同时，不法分子也正利用这些先进的科学成果和技术手段，伪造高度仿真的印章印文，进行不法活动，给印章的检验鉴定提出了新的问题和新的挑战。
区块链技术基于去中心化的对等网络，结合密码学、时序数据和共识机制来保证分布式数据库中各节点的连贯和持续，使信息能即时验证、可追溯、难以篡改、无法屏蔽。其利用块链式数据结构来验证与存储数据、利用分布式节点共识算法来生成和更新数据、利用密码学的方式保证数据传输和访问的安全。
由于传统的印章认证模式严重依赖第三方认证平台，这不仅需要花费大量的人力、物力和财力来维护第三方认证系统，还有可能由于第三方平台的安全问题而导致灾难性后果。并且随着区块链技术的日益发展，去中心化越来越被社会各界所认同。因此，如何将区块链应用于印章防伪是亟需解决的问题
发明内容
本发明提供了一种基于区块链的印章注册方法、验证方法及防伪系统，解决了背景技术中披露的问题。
为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于区块链的印章注册方法，包括，
采集待注册的印章图像；
提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
将数字签名后的hash值发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链。
核心节点为具备公信力的智能合约发布方，具有区块链反馈的智能合约访问地址。
响应于发布成功，接收核心节点反馈的用以查询发布信息的查询凭证。
将数字签名后的hash值以及注册方的辅助验证信息发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链。
一种基于区块链的印章验证方法，包括，
采集待验证的印章图像；
提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
访问核心节点获取智能合约访问地址，通过智能合约访问地址调用智能合约，对数字签名后的hash值进行验证。
通过智能合约对数字签名后的hash值进行验证的过程为，
基于注册方公钥和验证算法，对待验证的数字签名后的hash值进行初步验证；
响应于待验证的数字签名后的hash值在传输过程中无篡改，通过智能合约中的映射关系，获取区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得原始根hash；
用待验证的数字签名后的hash值替换区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得新的根hash；
响应于新的根hash与原始根hash相等，则验证成功。
一种基于区块链的印章防伪系统，包括，
采集模块：采集待注册/待验证的印章图像；
特征提取模块：提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
Hash计算模块：采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
数字签名模块：采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
注册模块：将待注册印章图像对应的数字签名后的hash值发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链；
验证模块：访问核心节点获取智能合约访问地址，通过智能合约访问地址调用智能合约，对待验证印章图像对应的数字签名后的hash值进行验证。
还包括查询凭证接收模块；查询凭证接收模块：响应于发布成功，接收核心节点反馈的用以查询发布信息的查询凭证。
验证模块还包括，
初步验证模块：基于注册方公钥和验证算法，对待验证的数字签名后的hash值进行初步验证；
原始根hash模块：响应于待验证的数字签名后的hash值在传输过程中无篡改，通过智能合约中的映射关系，获取区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得原始根hash；
新根hash模块：用待验证的数字签名后的hash值替换区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得新的根hash；
最终验证模块：响应于新的根hash与原始根hash相等，则验证成功。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行基于区块链的印章注册方法或验证方法。
本发明所达到的有益效果：1、本发明将印章图像的特征写入区块链，通过智能合约对对待验证的印文进行验证，实现了基于区块链的印章防伪，能够完美的解决现实生活中印章真伪识别困难和认证中心存在被攻击风险的问题；2、本发明采用多重认证方式，避免一人操控，达到一种广义上的去中心化效果；同时引入核心节点，方便监管机构实现对印章的管理。
附图说明
图1为注册流程图；
图2为智能合约部署流程；
图3为验证流程。
实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
如图1所示，一种基于区块链的印章注册方法，包括以下步骤：
步骤1，采集待注册的印章图像，具体为采集待注册的印章印文图像。
图像采集可自动触发采集和手动触发采集，自动触发采集为：通过传感器感知压力的变化，启动图形采集器对印章印文进行图像采集；手动触发采集为：发出采集指令，启动图形采集器对印章印文进行图像采集。
步骤2，对采集的印章图像进行预处理，将图像中无用的信息和噪声去除。
步骤3，采用图像处理技术，提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；该随机特征具备如下要求：1、宽容度要求：对噪声、压缩、裁剪等有宽容度；2、敏感度要求：对图像内容上的改变敏感。
对于基准信息，需要保证其绝对的可靠性和稳定性，因此上述具体过程如下：
31）对采集的不同方向、不同维度、不同距离的图像进行处理，获取多个随机特征；
32）计算随机特征之间的相似度；
33）将相似度不小于阈值的随机特征作为有效特征；
34）求所有有效特征的平均值，作为印章图像中不可复制、不可预测的随机特征。
步骤4，采用单向hash函数处理随机特征，获取唯一且稳定的hash值。利用单向hash函数将随机特征转化为固定长度的hash值，并且其单向性充分隐藏了真实印章的特征。
步骤5，采用多重认证方式，即采用注册方多个私钥（一般为注册方多名核心成员的私钥）对hash值进行多次数字签名，保证hash值的安全性和防篡改性，在改验证时，需要每一次认证成功才认为该印章特征值安全可靠。
步骤6，将数字签名后的hash值以及注册方的辅助验证信息发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链；其中辅助验证信息主要为注册方的信息，如注册方为企业，则为企业的基本信息。
核心节点为具备公信力的智能合约发布方，为政府监督机构，具有区块链反馈的智能合约访问地址。核心节点可使用Remix在线IDE进行智能合约的编写、编译、部署。Remix是以太坊官方开源的solidity在线集成开发环境，可以使用solidity语言在网页内完成以太坊智能合约的在线开发、在线编译、在线测试、在线部署、在线调试，非常适合开发以太坊智能合约。发布方只需要将编译好的二进制文件通过交易的形式发送到以太坊网络，然后利用返回的智能合约访问地址即可实现对智能合约的调用。
如图2所示，智能合约部署到区块链的大致步骤：首先通过Remix在线IDE进行智能合约的编写，在编写过程中借鉴web端的三层架构思想，使得合约架构的扩展性增强；编写好的智能合约需要编译成二进制文件部署到区块链，智能合约的部署也是一次交易流程，但是交易的发送方为发布方，也就是交易部署时的签名者，交易的接受方为空值，交易的金额为零；当交易成功部署后，区块链会反馈一个智能合约访问地址，作为后续访问智能合约的入口。
步骤7，响应于发布成功，接收核心节点反馈的用以查询发布信息的查询凭证；通过查询凭证查询自己发布的信息。
通过上述方法完成印章注册后，才能进行印章验证，具体步骤如下：
S1）采集待验证的印章图像；具体为采集待验证的印章印文图像。
S2）对采集的印章图像进行预处理，将图像中无用的信息和噪声去除。
S3）采用图像处理技术，提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征。
S4）采用单向hash函数处理随机特征，获取唯一且稳定的hash值。
S5）采用注册方多个私钥对hash值进行多次数字签名。
S6）访问核心节点获取智能合约访问地址，通过智能合约访问地址调用智能合约，对数字签名后的hash值进行验证。
通过智能合约对数字签名后的hash值进行验证的过程为：
71）基于注册方公钥和验证算法，对待验证的数字签名后的hash值进行初步验证。
通过公钥获取hash值，根据验证算法验证hash值是否在传输过程中被篡改。
72）响应于待验证的数字签名后的hash值在传输过程中无篡改，通过智能合约中的映射关系，获取区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得原始根hash。
区块链中数据的存储采用Merkle tree，其中根hash存放在区块头中，特征hash节点到根hash节点的路径称为该特征的签名路径。
73）用待验证的数字签名后的hash值替换区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得新的根hash。
74）响应于新的根hash与原始根hash相等，则验证成功，否则验证失败。
上述方法将印章图像的特征写入区块链，通过智能合约对对待验证的印文进行验证，实现了基于区块链的印章防伪，能够完美的解决现实生活中印章真伪识别困难和认证中心存在被攻击风险的问题；上述方法采用多重认证方式，避免一人操控，达到一种广义上的去中心化效果；同时引入核心节点，方便监管机构实现对印章的管理。
一种基于区块链的印章防伪系统，包括，
采集模块：采集待注册/待验证的印章图像；
特征提取模块：提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
Hash计算模块：采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
数字签名模块：采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
注册模块：将待注册印章图像对应的数字签名后的hash值发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链；
验证模块：访问核心节点获取智能合约访问地址，通过智能合约访问地址调用智能合约，对待验证印章图像对应的数字签名后的hash值进行验证。
验证模块包括：
初步验证模块：基于注册方公钥和验证算法，对待验证的数字签名后的hash值进行初步验证；
原始根hash模块：响应于待验证的数字签名后的hash值在传输过程中无篡改，通过智能合约中的映射关系，获取区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得原始根hash；
新根hash模块：用待验证的数字签名后的hash值替换区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得新的根hash；
最终验证模块：响应于新的根hash与原始根hash相等，则验证成功。
查询凭证接收模块：响应于发布成功，接收核心节点反馈的用以查询发布信息的查询凭证。
一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行基于区块链的印章注册方法或验证方法。
一种计算设备，包括一个或多个处理器、存储器以及一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由所述一个或多个处理器执行，所述一个或多个程序包括用于执行基于区块链的印章注册方法或验证方法的指令。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质（包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等）上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备（系统）、和计算机程序产品的流程图和／或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和／或方框图中的每一流程和／或方框、以及流程图和／或方框图中的流程和／或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和／或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的印章注册方法，其特征在于：包括，
采集待注册的印章图像；
提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征，具体过程为：对采集的不同方向、不同维度、不同距离的印章图像进行处理，获取多个随机特征；计算随机特征之间的相似度；将相似度不小于阈值的随机特征作为有效特征；求所有有效特征的平均值，作为印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
将数字签名后的hash值发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的印章注册方法，其特征在于：核心节点为具备公信力的智能合约发布方，具有区块链反馈的智能合约访问地址。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链的印章注册方法，其特征在于：响应于发布成功，接收核心节点反馈的用以查询发布信息的查询凭证。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的印章注册方法，其特征在于：将数字签名后的hash值以及注册方的辅助验证信息发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链。
5.一种基于区块链的印章验证方法，其特征在于：包括，
采集待验证的印章图像；
提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征，具体过程为：对采集的不同方向、不同维度、不同距离的印章图像进行处理，获取多个随机特征；计算随机特征之间的相似度；将相似度不小于阈值的随机特征作为有效特征；求所有有效特征的平均值，作为印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
访问核心节点获取智能合约访问地址，通过智能合约访问地址调用智能合约，对数字签名后的hash值进行验证。
6.根据权利要求5所述的一种基于区块链的印章验证方法，其特征在于：通过智能合约对数字签名后的hash值进行验证的过程为，
基于注册方公钥和验证算法，对待验证的数字签名后的hash值进行初步验证；
响应于待验证的数字签名后的hash值在传输过程中无篡改，通过智能合约中的映射关系，获取区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得原始根hash；
用待验证的数字签名后的hash值替换区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得新的根hash；
响应于新的根hash与原始根hash相等，则验证成功。
7.一种基于区块链的印章防伪系统，其特征在于：包括，
采集模块：采集待注册/待验证的印章图像；
特征提取模块：提取印章图像中不可复制、不可预测的随机特征，具体过程为：对采集的不同方向、不同维度、不同距离的印章图像进行处理，获取多个随机特征；计算随机特征之间的相似度；将相似度不小于阈值的随机特征作为有效特征；求所有有效特征的平均值，作为印章图像中不可复制、不可预测的随机特征；
Hash计算模块：采用单向hash函数处理随机特征，获取hash值；
数字签名模块：采用注册方多个私钥对hash值进行数字签名；
注册模块：将待注册印章图像对应的数字签名后的hash值发送给核心节点，通过核心节点调用的智能合约将其发布至区块链；
验证模块：访问核心节点获取智能合约访问地址，通过智能合约访问地址调用智能合约，对待验证印章图像对应的数字签名后的hash值进行验证。
8.根据权利要求7所述的一种基于区块链的印章防伪系统，其特征在于：还包括查询凭证接收模块；查询凭证接收模块：响应于发布成功，接收核心节点反馈的用以查询发布信息的查询凭证。
9.根据权利要求7所述的一种基于区块链的印章防伪系统，其特征在于：验证模块还包括，
初步验证模块：基于注册方公钥和验证算法，对待验证的数字签名后的hash值进行初步验证；
原始根hash模块：响应于待验证的数字签名后的hash值在传输过程中无篡改，通过智能合约中的映射关系，获取区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得原始根hash；
新根hash模块：用待验证的数字签名后的hash值替换区块链中存放的注册方对应的hash值，并计算其签名路径，获得新的根hash；
最终验证模块：响应于新的根hash与原始根hash相等，则验证成功。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于：所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序包括指令，所述指令当由计算设备执行时，使得所述计算设备执行根据权利要求1至6所述的方法中的任一方法。
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