CN111756545A - 一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法。本发明中合同发送方使用哈希函数对合同内容进行计算，得到合同哈希值并进行加密，得到数字签名；之后发送方将合同明文、哈希函数和密钥发给合同接收方，并将数字签名发送到区块链网络进行处理；接收方从区块链网络获取数字签名，利用密钥解密出哈希值，则证明合同发送方身份没问题；接收方使用哈希函数对合同明文计算出哈希值，若该值与前述合同哈希值相同，则证明合同没有被篡改。本发明可以通过区块链的特性来保证合同的真实性、不可篡改性；区块链系统使用共识算法选取节点来处理数据，可以有效缩减区块链的交易时间，提高数据吞吐量，提升本方法的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法。
背景技术
区块链技术是从比特币应用抽象出来的底层技术，它是一种点对点的去中心化网络，具有去中心化、去信任、数据不可篡改、匿名性等等优势。自从区块链诞生以来，它被广泛认为是推动下一代信息革命的驱动性技术。区块链技术自提出以来，在不同的领域都有广泛的应用，如金融、物流等。但是区块链也有一些缺陷，交易确认时间长、吞吐量低，这些都影响其在现实生活中的使用。在现实生活中，区块链一般用于对重要信息的处理，保证其不可篡改性。
目前，合同认证领域使用区块链技术的不多，将区块链技术引入合同认证领域，可以保证其可靠性和不可篡改性。但是区块链也有一些缺陷，如交易确认时间长、吞吐量低，这些都影响其在现实生活中的使用。
发明内容
本发明的目的是克服现有方法的不足，提出了一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法。本发明解决的主要问题是，(1)合同签订时，如何保证其不可篡改性；(2)如何减少区块链技术的交易时间，提高吞吐量，提高其实用价值。
为了解决上述问题，本发明提出了一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法，所述方法包括：
合同发送方使用哈希函数对合同内容进行计算，得到合同哈希值A，之后对所述合同哈希值A进行加密，得到数字签名；
合同发送方将合同明文、所使用的哈希函数和密钥发给合同接收方，并将所述数字签名发送到区块链网络进行处理；
合同接收方从所述区块链网络获取所述数字签名，利用所述密钥进行解密，若可以解密出哈希值，则证明合同发送方身份没问题，可以继续下一步，把该解密出的哈希值记为合同哈希值B；
合同接收方使用所述哈希函数对所述合同明文进行计算，若计算得到的合同哈希值C与所述合同哈希值B相同，则证明合同没有被篡改。
优选地，所述合同发送方使用哈希函数对合同内容进行计算，得到合同哈希值A，之后对所述合同哈希值A进行加密，得到数字签名，具体为：
使用哈希函数对合同内容进行计算，得到固定长度字符串的哈希值；
使用非对称加密算法对所述固定长度字符串的哈希值进行加密，得到数字签名。
优选地，所述将所述数字签名发送到区块链网络进行处理，具体为：
将数字签名发送到区块链网络节点；
区块链网络使用共识算法选出合适的节点，该节点负责更新上链的所述数字签名数据，并将该数据广播给其他节点。
本发明提出的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法，将区块链技术引入到合同认证领域，可以通过区块链的特性来保证合同的真实性、不可篡改性；区块链系统使用共识算法选取节点来处理数据，可以有效缩减区块链的交易时间，提高数据吞吐量，提升本方法的实用价值。
附图说明
图1是本发明实施例的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法的总体流程图；
图2是本发明实施例的PBFT共识算法的流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
图1是本发明实施例的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法的总体流程图，如图1所示，该方法包括：
S1，合同发送方使用哈希函数对合同内容进行计算，得到合同哈希值A，之后对所述合同哈希值A进行加密，得到数字签名；
S2，合同发送方将合同明文、所使用的哈希函数和密钥发给合同接收方，并将所述数字签名发送到区块链网络进行处理；
S3，合同接收方从所述区块链网络获取所述数字签名，利用所述密钥进行解密，若可以解密出哈希值，则证明合同发送方身份没问题，可以继续下一步，把该解密出的哈希值记为合同哈希值B；
S4，合同接收方使用所述哈希函数对所述合同明文进行计算，若计算得到的合同哈希值C与所述合同哈希值B相同，则证明合同没有被篡改。
步骤S1，具体如下：
S1-1，使用哈希函数对合同内容进行计算，得到固定长度字符串的哈希值。在本实施例中，使用SHA-256哈希函数(SHA,Secure Hash Algorithm)。哈希函数获取不定长度的内容输入，并输出定长的序列值，步骤如下：
(1)消息填充。主要作用是为了让整个消息满足一定的结构。在报文的末尾填充，使其长度在对512取模后余数是448，填充具体内容为第一个比特是1，后面的都是0。然后，在消息后附加64位表示报文的长度。
(2)初始化链接变量。对算法中用到的8个哈希初值和64个哈希常量进行初始化。其中，哈希初值是自然数中前8个质数的平方根的小数部分取前32比特，哈希常量是自然数前64个质数的立方根的小数部分取前32比特。
(3)计算哈希值。将消息分解成512比特大小的块，假设消息可以一共有n块，则报文进行n次迭代就是最终结果。
S1-2，使用非对称加密算法对S1-1中的固定长度字符串的哈希值进行加密，加密后的信息即为数字签名。在本实施例中，非对称加密算法使用椭圆曲线加密算法(ECC，elliptic curves cryptography)。对S1-1输出的固定长度字符串哈希值，使用ECC私钥进行加密，得到数字签名。
步骤S2，具体如下：
将数字签名发送到区块链网络节点；
区块链网络使用共识算法选出合适的节点，该节点负责更新上链的所述数字签名数据，并将该数据广播给其他节点。
在本实施例中，区块链网络所使用的共识算法为PBFT(实用拜占庭)共识算法，如图2所示，具体流程如下：
第一步，节点分组。设N为当前网络中节点总数，根据小组内节点数不超过100的原则，将所有节点分为C组，平均每组n个节点，则网络中节点总数与小组参数的关系公式(1)所示：
N＝c*n+ε (1)
其中ε＝Nmodn,(0≤ε<n)表示节点不满n那组中的节点个数。
第二步，组内选举领导节点。根据分组公式1，网络中的节点被分为C或C+1组(未被整分时)。每个小组选举出一个领导节点，因此本算法每轮共识运行会选举(或留任)产生共C或C+1个领导节点，每个小组选举机制如下：
视图是PBFT算法的关键概念，算法延用视图变量v来保证所有节点的消息传播行为在同一个视图内进行，保证消息的可靠性。算法领导节点的选取也依赖视图来进行。
设小组内节点集合为R,根据分组公式有n＝|R|，那么集合内节点编号为0,1,2,…,i,…,(n-1)，选取领导节点的公式如式(2)：
p＝v mod n (2)
其中，p是当选领导节点的节点编号，v是当前视图编号。视图编号的增加可以实现小组内节点按编号轮流当选领导节点，保证了本算法选举机制的公平性。
第三步，领导节点连接至Kafka。方法主要包括两个核心步骤：交易消息上传、区块切割分发。
交易消息上传：发起的交易消息在打包入新区块之前需要完成签名验签等操作最终由领导节点验证签名、排序之后放置入Kafka消息系统的对应的分区之中。全网对于单笔交易的验证过程仍然坚持多数原则：当交易发起时，通过广播发送给每个节点，各个节点通过自己的区块链数据库副本模拟执行这笔交易，并通过验证发起方的数字签名来验证交易来源，最后将交易结果反馈给领导节点，领导节点收到2*f+1个相同执行结构后认为该笔交易合法，纳入自己的交易batch buffer之中，否则认为是无效或者非法交易。
区块切割分发：每个被上传的交易batch都有相应的上传者的数字签名。每一个区块包括若干个交易batch，连接到Kafka消息系统的各个领导节点通过同步切割办法来获取若干个batch来形成自己的区块并且保证各个领导节点切得的区块完全一致。
第四步，小组PBFT。
1)领导节点从Kafka消息系统中获取了区块，进入预准备阶段，该阶段领导节点向网络其他节点广播预准备消息；
2)各个节点检查预准备消息合法性：
2.1)消息的签名正确；
2.2)当前视图编号与消息内v参数一致；
2.3)验证摘要，防止在消息传播过程中消息内容被篡改；
2.4)防止领导节点恶意地申请大数值编号，威胁系统；
满足以上验证要求，节点将预处理消息中消息内容存入本地存储；否则，不执行后续任何操作；
3)接受预处理消息之后，进入准备和提交阶段。全网节点包括领导节点向全网各个节点广播确认消息。
4)各个节点检查消息合法性：
4.1)消息的签名正确；
4.2)节点本地储存消息内视图编号与消息内v参数一致；
4.3)验证摘要；
4.4)在要求范围内，并与本地消息内相应参数一致；
收到满足以上要求消息数量达到2*f+1时，认为领导节点发送的区块消息为链上的第h个区块，节点本地添加该区块上链，完成共识过程。
5)完成共识的节点向领导节点发送消息；
6)领导节点发送反馈消息至Kafka消息系统，准备下一轮共识。
步骤S4，合同接收方使用所述哈希函数对所述合同明文进行计算，其计算方法与S1-1一致。
本发明实施例提出的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法，将区块链技术引入到合同认证领域，可以通过区块链的特性来保证合同的真实性、不可篡改性；区块链系统使用共识算法选取节点来处理数据，可以有效缩减区块链的交易时间，提高数据吞吐量，提升本方法的实用价值。
本领域普通技术人员可以理解上述实施例的各种方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件来完成，该程序可以存储于一计算机可读存储介质中，存储介质可以包括：只读存储器(ROM，Read Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、磁盘或光盘等。
另外，以上对本发明实施例所提供的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (3)
1.一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法，其特征在于，所述方法包括：
合同发送方使用哈希函数对合同内容进行计算，得到合同哈希值A，之后对所述合同哈希值A进行加密，得到数字签名；
合同发送方将合同明文、所使用的哈希函数和密钥发给合同接收方，并将所述数字签名发送到区块链网络进行处理；
合同接收方从所述区块链网络获取所述数字签名，利用所述密钥进行解密，若可以解密出哈希值，则证明合同发送方身份没问题，可以继续下一步，把该解密出的哈希值记为合同哈希值B；
合同接收方使用所述哈希函数对所述合同明文进行计算，若计算得到的合同哈希值C与所述合同哈希值B相同，则证明合同没有被篡改。
2.如权利要求1所述的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法，其特征在于，所述合同发送方使用哈希函数对合同内容进行计算，得到合同哈希值A，之后对所述合同哈希值A进行加密，得到数字签名，具体为：
使用哈希函数对合同内容进行计算，得到固定长度字符串的哈希值；
使用非对称加密算法对所述固定长度字符串的哈希值进行加密，得到数字签名。
3.如权利要求1所述的一种基于区块链数字签名技术的合同认证方法，其特征在于，所述将所述数字签名发送到区块链网络进行处理，具体为：
将数字签名发送到区块链网络节点；
区块链网络使用共识算法选出合适的节点，该节点负责更新上链的所述数字签名数据，并将该数据广播给其他节点。
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