CN111709739B - 区块链系统中排除双花的方法、计算机可读存储介质和区块链系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及区块链系统中排除双花的方法。交易发起方扫描区块链系统以获取指向所述交易发起方的交易输出。所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出,并采用所述交易发起方的自身私钥对所述需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统。所述区块链系统在接收到所述新交易之后对所述签名信息进行验证,并基于验证结果判定是否存在双花。本发明还涉及计算机可读存储介质和区块链系统。本发明能够防止双花攻击,进而提高区块链网络的安全性。
Description
技术领域
本发明涉及区块链领域,更具体地说,涉及一种区块链系统中排除双花的方法、计算机可读存储介质和区块链系统。
背景技术
区块链技术是一种共享的分布式数据库技术,其优势主要突出表现在分布式去中心化、无须信任系统、不可篡改和加密安全性等方面。它是一种使用去中心化共识机制去维护一个完整的、分布式的、不可篡改的账本数据库的技术,它能够让区块链中的参与者在无须建立信任关系的前提下实现一个统一的账本系统。
在区块链网络中,当某个交易用户抢到某一交易信息的记账权时,该某个交易用户可以将该交易信息记录到区块中,并将该区块广播到该区块链网络中。如果两个不同的某个交易用户抢到了同一个交易信息的记账权,则该两个不同的某个交易用户可以将该同一个交易信息记录到不同的区块中,并将该不同的区块广播到该区块链网络中,导致双花攻击,从而导致该区块链网络的安全性降低。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于,针对现有技术的上述缺陷,提供一种能够防止双花攻击,从而提高区块链网络的安全性的区块链系统中排除双花的方法、计算机可读存储介质和区块链系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:构造一种区块链系统中排除双花的方法,包括以下步骤:
S1、交易发起方扫描区块链系统以获取指向所述交易发起方的交易输出;
S2、所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出,并采用所述交易发起方的自身私钥对所述需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统;
S3、所述区块链系统在接收到所述新交易之后对所述签名信息进行验证,并基于验证结果判定是否存在双花。
在本发明所述的区块链系统中排除双花的方法中,所述步骤S1进一步包括:
S11、交易构建方生成用于构建交易的交易密钥对、并基于所述交易密钥对、接收方地址和发起方地址生成交易输出,并将包含所述交易输出的交易信息发送到所述区块链系统中;
S12、交易发起方扫描区块链系统以获取所述区块链系统中存储的所述交易信息;
S13、交易发起方基于交易公钥和自身私钥获取所述交易信息中指向所述交易发起方自身的交易输出。
在本发明所述的区块链系统中排除双花的方法中,所述步骤S11进一步包括:
S111、交易构建方选取椭圆曲线,并选取椭圆曲线上的一个基点作为通用基点,将椭圆曲线上的标量作为交易私钥;
S112、交易构建方基于所述通用基点和所述交易私钥做椭圆曲线乘法生成交易公钥;
S113、交易构建方使用所述交易私钥与接收方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易接收方的交易输出;
S114、交易构建方使用所述交易私钥与发起方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易发起方的交易输出;
S115、交易构建方将所述交易公钥、所述指向所述交易接收方的交易输出和所述指向所述交易发起方的交易输出作为交易信息发送到所述区块链系统中。
在本发明所述的区块链系统中排除双花的方法中,所述步骤S13进一步包括:
S131、交易发起方采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆曲线乘积,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,从而计算自身输出;
S132、交易发起方基于所述自身输出获取所述指向所述交易发起方的交易输出。
在本发明所述的区块链系统中排除双花的方法中,所述步骤S2进一步包括:
S21、所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出;
S22、所述交易发起方采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为一次性临时私钥;
S23、使用所述一次性临时私钥对需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统。
在本发明所述的区块链系统中排除双花的方法中,所述步骤S3进一步包括:
S31、所述区块链系统从所述新交易中获取所述签名信息;
S32、所述区块链系统查找自身中是否已经存储所述签名信息,如果存在认定所述新交易存在双花,否则验证通过。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是,构造一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现所述的区块链系统中排除双花的方法。
本发明解决其技术问题采用的再一技术方案是,构造一种区块链系统,包括多个区块链节点,所述区块链节点上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现根据所述的区块链系统中排除双花的方法。
实施本发明的区块链系统中排除双花的方法、计算机可读存储介质和区块链系统,采用基于符合椭圆曲线密钥体系对区块链中的交易输出在进行新交易输出时进行加签来排除双花,对于同一个用户使用同一笔交易当中的输出构建新交易的时候,所加签出来的结果都是一致的,从而能够防止双花攻击,进而提高区块链网络的安全性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明,附图中:
图1是本发明的区块链系统中排除双花的方法的第一优选实施例的流程图;
图2是本发明的区块链系统中排除双花的方法交易构建示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
本发明涉及一种区块链系统中排除双花的方法。交易发起方扫描区块链系统以获取指向所述交易发起方的交易输出。所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出,并采用所述交易发起方的自身私钥对所述需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统。所述区块链系统在接收到所述新交易之后对所述签名信息进行验证,并基于验证结果判定是否存在双花。本发明采用基于符合椭圆曲线密钥体系对区块链中的交易输出在进行新交易输出时进行加签来排除双花,对于同一个用户使用同一笔交易当中的输出构建新交易的时候,所加签出来的结果都是一致的,从而能够防止双花攻击,进而提高区块链网络的安全性。
图1是本发明的区块链系统中排除双花的方法的第一优选实施例的流程图。如图1所示,在步骤S1中,交易发起方扫描区块链系统以获取指向所述交易发起方的交易输出。在本发明的优选实施例中,交易构建方生成用于构建交易的交易密钥对、并基于所述交易密钥对、接收方地址和发起方地址生成交易输出,并将包含所述交易输出的交易信息发送到所述区块链系统中。随后交易发起方扫描区块链系统以获取所述区块链系统中存储的所述交易信息。最后交易发起方基于交易公钥和自身私钥获取所述交易信息中指向所述交易发起方自身的交易输出。
在本发明的进一步的优选实施例中,采用椭圆曲线密钥体系构建所述交易密钥对。交易构建方选取椭圆曲线,并选取椭圆曲线上的一个基点作为通用基点,将椭圆曲线上的标量作为交易私钥。随后交易构建方基于所述通用基点和所述交易私钥做椭圆曲线乘法生成交易公钥。交易构建方使用所述交易私钥与接收方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易接收方的交易输出。同时交易构建方使用所述交易私钥与发起方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易发起方的交易输出。最后交易构建方将所述交易公钥、所述指向所述交易接收方的交易输出和所述指向所述交易发起方的交易输出作为交易信息发送到所述区块链系统中。
随后,交易双方都可以通过交易公钥和自身的私钥反推出交易信息中指向自身的交易输出。由于双花只会出现在新交易的交易发起方,因此在本实施例中就只对交易发起方的操作进行描述。新交易的交易发起方在扫描到交易信息之后,采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆曲线乘积,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,从而计算自身输出,然后基于所述自身输出获取所述指向所述交易发起方的交易输出。
在步骤S2中,所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出,并采用所述交易发起方的自身私钥对所述需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统。在本发明的优选实施例中,所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出。所述交易发起方采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为一次性临时私钥,然后使用所述一次性临时私钥对需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统。
在步骤S3中,所述区块链系统在接收到所述新交易之后对所述签名信息进行验证,并基于验证结果判定是否存在双花。在本发明的进一步的优选实施例中,所述区块链系统从所述新交易中获取所述签名信息,然后查找自身中是否已经存储所述签名信息,如果存在认定所述新交易存在双花,否则验证通过。
实施本发明的区块链系统中排除双花的方法,采用基于符合椭圆曲线密钥体系对区块链中的交易输出在进行新交易输出时进行加签来排除双花,对于同一个用户使用同一笔交易当中的输出构建新交易的时候,所加签出来的结果都是一致的,从而能够防止双花攻击,进而提高区块链网络的安全性。
图2是本发明的区块链系统中排除双花的方法交易构建示意图。下面结合图2对本发明的进一步的优选实施例说明如下。
首先,在本发明中,密钥的构建采用椭圆曲线密钥体系,即选取一个椭圆曲线,然后选取椭圆曲线上的一个基点G作为通用基点,椭圆曲线上的标量可以作为私钥,并且可以跟通用基点做椭圆曲线乘法生成公钥,该过程不可逆。在本发明中,进一步的可以选择适合哈希函数进行哈希运算。在本优选实施例中,选取哈希函数Hs,哈希函数Hs可以对椭圆曲线上的标量做不可逆哈希;并选取哈希函数Hp,哈希函数Hp可以对椭圆曲线上的基点做不可逆哈希。
交易信息的构建过程如下:
首先交易构建方生成用于构建交易的交易密钥对(r,R),其中r为交易私钥,R为交易公钥。如前所述,所述交易构建方选取椭圆曲线,并选取椭圆曲线上的一个基点G作为通用基点,将椭圆曲线上的标量作为所述交易私钥;然后基于所述通用基点和所述交易私钥做椭圆曲线乘法生成所述交易公钥。因此R=r*G。其中,G表示椭圆曲线算法中的私钥公钥换算因子。因此可以从私钥r推导出公钥R,但是无法从公钥R推导出私钥r,因此是不可逆的。然后,将交易公钥R写入交易信息的头部。
然后交易构建方使用所述交易私钥与接收方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易接收方的交易输出;使用所述交易私钥与发起方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易发起方的交易输出。最后交易构建方将所述交易公钥、所述指向所述交易接收方的交易输出和所述指向所述交易发起方的交易输出作为交易信息(UTXO)中的交易输出发送到所述区块链系统中。具体过程如下:
O1=Hs(r*A1)
O2=Hs(r*A2)
其中,A1表示发起方地址,A2表示接收方地址,因此,O1表示指向所述交易发起方的交易输出,O2表示指向所述交易接收方的交易输出。a1表示发起方自己的私钥,而a2表示接收方自己的私钥。
因此,交易双方,即交易接收方和交易发起方,都可以通过交易公钥和自身的私钥,反推出交易当中的交易输出是否属于自己
O′1=Hs(a1*R)
O′2=Hs(a2*R)
因为R=r*G,而A1=a1*G,所以
O′1=Hs(a1*r*G)=Hs(r*a1*G)=Hs(r*A1)
O′2=Hs(a2*r*G)=Hs(r*a2*G)=Hs(r*A2)
如果O′1=O1,则表示交易信息当中的交易输出属于自己。
由于双花只会出现在新交易的交易发起方,因此在本实施例的后续步骤就只对交易发起方的操作进行描述。
新交易的交易发起方在扫描到交易信息之后,执行上述推导步骤,即采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆曲线乘积,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,从而计算自身输出,然后基于所述自身输出获取所述指向所述交易发起方的交易输出,就可以找到属于自己的多个输出,即获取指向所述交易发起方的交易输出,比如获取到此时,交易发起方需要发起新的交易,因此交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出。所述交易发起方采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为一次性临时私钥;再使用所述一次性临时私钥对需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统,具体过程如下:
使用交易公钥和自己的私钥a1生成临时的一次性私钥(x1,x2)
接着使用一次性的临时私钥(x1,x2)分别对要花费的进行签名
由于a1,都唯一,每次使用/>都会产生与I1相同的签名
由于a1,都唯一,每次使用/>都会产生与I2相同的签名。
然后,跟前述交易信息的构建过程一样,交易发起方使用自己的私钥来构建交易输出,此时假定交易接收方的地址依旧为A2,则交易发起方生成构建交易的密钥对并生成指向所述交易接收方的输出和指向所述交易发起方的找零。
然后,交易发起方将签名信息,交易公钥,指向所述交易接收方的输出和指向所述交易发起方的找零一并发送到区块链系统中。
区块链系统对签名信息I1和I2进验签,如果验签不过,则拒绝交易,验通过,则允许交易,具体过程如下:区块链查看I1和I2是否已经存在,如果已经存在,则代表和/>被重复花费,拒绝交易。
因此,在本发明中,交易发起方通过对指向自己交易地址的交易的输出进行加签的到唯一的签名,并将签名写入新交易,而后发送交易到区块链系统,区块链系统收到交易,对交易内部的签名做验签,与此同时查找区块链系统当中的是否已经存在交易当中的签名,如果签名存在,则认为该交易存在双花,如果不存在,则认为该交易不存在双花。
终上所述,实施本发明的区块链系统中排除双花的方法,采用基于符合椭圆曲线密钥体系对区块链中的交易输出在进行新交易输出时进行加签来排除双花,对于同一个用户使用同一笔交易当中的输出构建新交易的时候,所加签出来的结果都是一致的,从而能够防止双花攻击,进而提高区块链网络的安全性。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是,构造一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现本发明的区块链系统中排除双花的方法。
本发明解决其技术问题采用的再一技术方案是,构造一种区块链系统,包括多个区块链节点,所述区块链节点上存储有计算机程序,所述程序被处理器执行时实现本发明的区块链系统中排除双花的方法。
实施本发明计算机可读存储介质和区块链系统,采用基于符合椭圆曲线密钥体系对区块链中的交易输出在进行新交易输出时进行加签来排除双花,对于同一个用户使用同一笔交易当中的输出构建新交易的时候,所加签出来的结果都是一致的,从而能够防止双花攻击,进而提高区块链网络的安全性。
因此,本发明可以通过硬件、软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现,或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统,通过安装和执行程序控制计算机系统,使其按本发明方法运行。
本发明还可以通过计算机程序产品进行实施,程序包含能够实现本发明方法的全部特征,当其安装到计算机系统中时,可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是:可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式,该指令组使系统具有信息处理能力,以直接实现特定功能,或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能:a)转换成其它语言、编码或符号;b)以不同的格式再现。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的,本领域技术人员应当明白,在不脱离本发明范围的情况下,还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外,针对特定情形或材料,可以对本发明做各种修改,而不脱离本发明的范围。因此,本发明不局限于所公开的具体实施例,而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种区块链系统中排除双花的方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1、交易发起方扫描区块链系统以获取指向所述交易发起方的交易输出;
S2、所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出,并采用所述交易发起方的自身私钥对所述需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统;
S3、所述区块链系统在接收到所述新交易之后对所述签名信息进行验证,并基于验证结果判定是否存在双花;
所述步骤S1进一步包括:S11、交易构建方生成用于构建交易的交易密钥对、并基于所述交易密钥对、接收方地址和发起方地址生成交易输出,并将包含所述交易输出的交易信息发送到所述区块链系统中;S12、交易发起方扫描区块链系统以获取所述区块链系统中存储的所述交易信息;S13、交易发起方基于交易公钥和自身私钥获取所述交易信息中指向所述交易发起方自身的交易输出;
所述步骤S2进一步包括:S21、所述交易发起方根据接收方金额筛选需要花费的交易输出;S22、所述交易发起方采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为一次性临时私钥;S23、使用所述一次性临时私钥对需要花费的交易输出进行签名,并将签名信息写入新交易,然后将所述新交易发送给所述区块链系统;
所述步骤S3进一步包括:S31、所述区块链系统从所述新交易中获取所述签名信息;S32、所述区块链系统查找自身中是否已经存储所述签名信息,如果存在认定所述新交易存在双花,否则验证通过。
2.根据权利要求1所述的区块链系统中排除双花的方法,其特征在于,所述步骤S11进一步包括:
S111、交易构建方选取椭圆曲线,并选取椭圆曲线上的一个基点作为通用基点,将椭圆曲线上的标量作为交易私钥;
S112、交易构建方基于所述通用基点和所述交易私钥做椭圆曲线乘法生成交易公钥;
S113、交易构建方使用所述交易私钥与接收方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易接收方的交易输出;
S114、交易构建方使用所述交易私钥与发起方地址做椭圆曲线乘法,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,再将哈希运算结果作为指向所述交易发起方的交易输出;
S115、交易构建方将所述交易公钥、所述指向所述交易接收方的交易输出和所述指向所述交易发起方的交易输出作为交易信息发送到所述区块链系统中。
3.根据权利要求2所述的区块链系统中排除双花的方法,其特征在于,所述步骤S13进一步包括:
S131、交易发起方采用所述交易公钥和自身私钥做椭圆曲线乘积,并使用哈希函数对乘积做哈希运算,从而计算自身输出;
S132、交易发起方基于所述自身输出获取所述指向所述交易发起方的交易输出。
4.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的区块链系统中排除双花的方法。
5.一种区块链系统,包括多个区块链节点,所述区块链节点上存储有计算机程序,其特征在于,所述程序被处理器执行时实现根据权利要求1-3中任意一项权利要求所述的区块链系统中排除双花的方法。
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