CN112217635B - 一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法及系统，其中，系统包括：区块链，包括区块链底层平台、智能合约及区块链上层应用；所述区块链底层平台由传输网络中的计算机组成，所述计算机中设置有加密卡；进行信息加密传输时，执行：在传输网络中部署区块链步骤，信息准备步骤，加密步骤和解密步骤。本发明通过去中心化的区块链处理，不通过第三方CA机构即可达到可信的目的，提高了效率，改善了用户体验；通过区块链与加密卡相结合，避免了密码资源暴漏在网络中，增强了加解密的可靠性；在加密时，通过将计算机的硬件特征信息引入签名验签，增加了点对点通信的安全强度，确保发送消息者不被伪装，增强了可信度。

Description

一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法及系统
技术领域
本发明属于加密技术领域，尤其涉及一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法及系统。
背景技术
加密是对信息保护的一种有效手段，从加密技术的发展来看，大致可以分为软件加密和硬件加密两种形式。
软件加密一般通过软件授权与计算机硬件特征绑定，绑定的计算机硬件特征主要有CPU序列号、BIOS序列号、硬盘序列号、网卡MAC地址等。这种保护方式的许可证文件是在获得了计算机的硬件特征以后，由授权服务器将硬件特征与授权内容绑定后生成的。这种绑定计算机特征的加密方式，不需要依靠硬件，易于管理和维护，软件可以电子化发行，有助于提高效率。但软件加密的密码资源存储于主机内，不法分子能通过技术手段获取密码资源，甚至篡改、伪造密码资源，造成了一定的安全隐患。
硬件加密最常用的方法是通过加密卡实现信息的加解密功能，一些重要信息，如私钥、加密密钥、敏感数据、授权文件、自定义算法等都存储在加密卡中。加密卡通过PCIE接口与计算机通信，数据通过PCIE传输，所有的加解密过程都在加密卡中进行，卡中的密码资源没有相应的授权无法导出，极大的增加了加密的可靠性。传统的硬件加密通过CA颁发证书，向全网公布公钥，信息发送者使用公钥对信息进行加密，这个过程不仅需要选择可信的第三方CA机构，而且整个证书认证体系的过程也影响了客户体验，造成了效率的降低。
为了解决以上存在的问题，人们一直在寻找一种合适的解决方案。
发明内容
为了解决上述问题，有必要提供一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法及系统。
本发明第一方面提出一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法，包括以下步骤，
在传输网络中部署区块链步骤：
依托现有的区块链平台部署智能合约并搭建上层应用；
传输网络中的计算机通过区块链上层应用，注册账户，获得区块链上唯一的账户ID；
各计算机通过智能合约，将公钥数据及计算机硬件特性信息摘要上链存为块消息；
每个上链的计算机通过块消息的哈希值，查找获取块消息中的公钥及硬件特性信息摘要数据；
信息准备步骤：
通过加密卡管理软件调用公私钥对生成函数API接口，加密卡生成一组公私钥对，作为非对称加密的密钥，公钥传入计算机中，私钥只存储在加密卡中；
计算机调用加密卡杂凑算法API接口，将计算机的硬件特征信息加密生成计算机硬件特征信息摘要，存放于加密卡并上传至计算机中；
计算机将加密卡提供的公钥及自身硬件特征信息摘要通过区块链上层应用，上传至区块链中，得到每个区块地址哈希值；
通过区块链上层应用，其中一计算机根据区块地址哈希值提取另一计算机的公钥及自身硬件特征信息的摘要；
加密步骤：
调用非对称加密算法API接口，计算机Ⅰ以计算机Ⅱ的公钥作为加密密钥，以明文信息作为待加密数据，通过加密卡处理得到加密消息Ⅰ；
计算机Ⅰ从加密卡内读取自身的计算机硬件特征信息摘要，和加密消息Ⅰ拼接后，通过杂凑算法生成待验签消息Ⅰ；
计算机Ⅰ调用签名算法API接口，以待验签消息Ⅰ作为待加密数据，以加密卡内的私钥作为加密密钥，通过加密卡处理得到签名消息Ⅰ；
将加密消息Ⅰ和签名消息Ⅰ打包发送给计算机Ⅱ；
解密步骤：
计算机Ⅱ从区块链中获取计算机Ⅰ的公钥及硬件特征信息的摘要，调用验签算法API接口，以签名消息Ⅰ作为待验签数据，以计算机Ⅰ的公钥作为解密密钥，在加密卡中解密签名消息Ⅰ得到验签消息Ⅰ；
调用杂凑算法API接口，计算机Ⅱ将计算机Ⅰ的计算机硬件特征信息摘要与加密消息Ⅰ拼接后通过杂凑算法处理得到验签消息Ⅱ；
在计算机Ⅱ的加密卡内，对比验签消息Ⅰ和验签消息Ⅱ是否一致，如果一致则判断计算机Ⅰ身份信息无误且数据没有被更改，计算机Ⅱ调用非对称解密算法API接口，以加密消息Ⅰ作为待解密数据，以计算机Ⅱ加密卡内的私钥作为解密密钥解密得到明文；
如果不一致则判断计算机Ⅰ身份信息无效或信息被篡改。
基于上述，所述计算机的自身硬件特征信息包括CPU序列号、BIOS序列号、网卡MAC地址和硬盘序列号。
本发明第二方面一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输系统，包括：
区块链，包括区块链底层平台、智能合约及区块链上层应用；
所述区块链底层平台由传输网络中的计算机组成，所述计算机中设置有加密卡；
进行信息加密传输时，执行所述基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法。
本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著进步，具体的说：
（1）本发明通过去中心化的区块链处理，将公钥数据及计算机硬件特征信息摘要上传至区块链，保证了公钥数据不可篡改，从而不通过第三方CA机构，达到可信的目的，提高了效率，改善了用户体验；
（2）本发明通过区块链与加密卡相结合，避免了密码资源暴漏在网络中，增强了加解密的可靠性，同时具备了多节点可维护、便于管理、安全可靠的特点；
（3）在加密时，通过将计算机的硬件特征信息引入签名验签，算法接口将加密数据与计算机硬件特征信息摘要拼接，再进行签名数据的生成，增加了点对点通信的安全强度，确保发送消息者不被伪装，增强了可信度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1本发明方法的信息准备步骤的流程框图。
图2本发明方法的加密步骤的流程框图。
图3本发明方法的解密步骤的流程框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1-3所示，本发明提供了一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输系统，包括：
区块链，包括区块链底层平台、智能合约及区块链上层应用；
所述区块链底层平台由传输网络中的计算机组成，所述计算机中设置有加密卡；
所述加密卡为PCIE加密卡，与所述计算机相连；所述区块链是基于区块链底层平台开发的包括智能合约及区块链上层应用的系统；
所述加密卡提供非对称算法、杂凑算法、对称算法等加密算法，通过PCIE口与计算机通信，计算机中安装有加密卡的驱动，加密卡管理软件；
加密卡管理软件中包含杂凑算法API接口，非对称加解密API接口，签名算法API接口，验签算法API接口等。
进行信息加密传输时，包括以下步骤，
在传输网络中部署区块链步骤：
依托现有的区块链平台部署智能合约并搭建上层应用；
传输网络中的计算机通过区块链上层应用，注册账户，获得区块链上唯一的账户ID；
各计算机通过智能合约，将信息上链存为块消息，链上的信息包括计算机硬件特征信息摘要，公钥等；
每个上链的计算机通过块消息的哈希值，查找获取块消息中的信息数据；
信息准备步骤：
通过加密卡管理软件调用公私钥对生成函数API接口，加密卡生成一组公私钥对，作为非对称加密的密钥，公钥通过PCIE接口传入计算机中，私钥只存储在加密卡中；设计算机Ⅰ的公钥Ⅰ，私钥Ⅰ；计算机Ⅱ的公钥Ⅱ，私钥Ⅱ；
计算机通过加密卡管理软件调用杂凑算法API接口，将自身硬件特征信息通过PCIE接口，传入加密卡，通过加密卡中的哈希算法，将计算机的硬件特征信息加密生成摘要，存放于加密卡并上传至计算机中；设计算机Ⅰ的硬件特征信息摘要Ⅰ，计算机Ⅱ的硬件特征信息摘要Ⅱ，硬件特征信息摘要生成后，存放于加密卡的地址固定，内容无法更改；其中所述计算机的自身硬件特征信息包括CPU序列号、BIOS序列号、网卡MAC地址和硬盘序列号，硬件特性信息摘要一旦生成，存储于加密卡上的摘要地址固定，内容无法更改。
计算机将加密卡提供的公钥及自身硬件特征信息的哈希值通过区块链上层应用，上传至区块链中，得到每个区块地址哈希值，设计算机Ⅰ的区块地址哈希值为11，计算机Ⅱ的区块地址哈希值为12；
通过区块链上层应用，计算机Ⅰ根据区块地址哈希值12提取到计算机Ⅱ的公钥Ⅱ及硬件特征信息摘要Ⅱ；计算机Ⅱ根据区块地址哈希值11从区块链中提取计算机Ⅰ的公钥Ⅰ及硬件特征信息摘要Ⅰ。
加密步骤：
调用非对称加密算法API接口，计算机Ⅰ以计算机Ⅱ的公钥Ⅱ作为加密密钥，以明文信息作为待加密数据，通过加密卡处理得到加密消息Ⅰ；
计算机Ⅰ从加密卡固定地址内读取自身的计算机硬件特征信息摘要Ⅰ，和加密消息Ⅰ拼接后，通过杂凑算法生成待验签消息Ⅰ；
计算机Ⅰ调用签名算法API接口，以待验签消息Ⅰ作为待加密数据，以加密卡内的私钥Ⅰ作为加密密钥，通过加密卡处理得到签名消息Ⅰ；
将加密消息Ⅰ和签名消息Ⅰ打包发送给计算机Ⅱ。
解密步骤：
计算机Ⅱ从区块链中获取计算机Ⅰ的公钥及硬件特征信息Ⅰ的摘要，调用验签算法API接口，以签名消息Ⅰ作为待验签数据，以计算机Ⅰ的公钥Ⅰ作为解密密钥，在加密卡中解密签名消息Ⅰ得到验签消息Ⅰ；
调用杂凑算法API接口，计算机Ⅱ将计算机Ⅰ的硬件特征信息摘要Ⅰ与加密消息Ⅰ拼接后通过杂凑算法处理得到验签消息Ⅱ；
在计算机Ⅱ的加密卡内，对比验签消息Ⅰ和验签消息Ⅱ是否一致，如果一致则判断计算机Ⅰ身份信息无误且数据没有被更改，计算机Ⅱ调用非对称解密算法API接口，以加密消息Ⅰ作为待解密数据，以计算机Ⅱ加密卡内的私钥Ⅱ作为解密密钥解密得到明文；
如果不一致则判断计算机Ⅰ身份信息无效或信息被篡改。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法，其特征在于，包括以下步骤，
在传输网络中部署区块链步骤：
依托现有的区块链平台部署智能合约并搭建上层应用；
传输网络中的计算机通过区块链上层应用，注册账户，获得区块链上唯一的账户ID；
各计算机通过智能合约，将公钥数据及计算机硬件特性信息摘要上链存为块消息；
每个上链的计算机通过块消息的哈希值，查找获取块消息中的公钥及硬件特性信息摘要数据；
信息准备步骤：
通过加密卡管理软件调用公私钥对生成函数API接口，加密卡生成一组公私钥对，作为非对称加密的密钥，公钥传入计算机中，私钥只存储在加密卡中；
计算机调用加密卡杂凑算法API接口，将计算机的硬件特征信息加密生成计算机硬件特征信息摘要，存放于加密卡并上传至计算机中；
计算机将加密卡提供的公钥及自身硬件特征信息摘要通过区块链上层应用，上传至区块链中，得到每个区块地址哈希值；
通过区块链上层应用，其中一计算机根据区块地址哈希值提取另一计算机的公钥及自身硬件特征信息的摘要；
加密步骤：
调用非对称加密算法API接口，计算机Ⅰ以计算机Ⅱ的公钥作为加密密钥，以明文信息作为待加密数据，通过加密卡处理得到加密消息Ⅰ；
计算机Ⅰ从加密卡内读取自身的计算机硬件特征信息摘要，和加密消息Ⅰ拼接后，通过杂凑算法生成待验签消息Ⅰ；
计算机Ⅰ调用签名算法API接口，以待验签消息Ⅰ作为待加密数据，以加密卡内的私钥作为加密密钥，通过加密卡处理得到签名消息Ⅰ；
将加密消息Ⅰ和签名消息Ⅰ打包发送给计算机Ⅱ；
解密步骤：
计算机Ⅱ从区块链中获取计算机Ⅰ的公钥及硬件特征信息的摘要，调用验签算法API接口，以签名消息Ⅰ作为待验签数据，以计算机Ⅰ的公钥作为解密密钥，在加密卡中解密签名消息Ⅰ得到验签消息Ⅰ；
调用杂凑算法API接口，计算机Ⅱ将计算机Ⅰ的计算机硬件特征信息摘要与加密消息Ⅰ拼接后通过杂凑算法处理得到验签消息Ⅱ；
在计算机Ⅱ的加密卡内，对比验签消息Ⅰ和验签消息Ⅱ是否一致，如果一致则判断计算机Ⅰ身份信息无误且数据没有被更改，计算机Ⅱ调用非对称解密算法API接口，以加密消息Ⅰ作为待解密数据，以计算机Ⅱ加密卡内的私钥作为解密密钥解密得到明文；
如果不一致则判断计算机Ⅰ身份信息无效或信息被篡改。
2.根据权利要求1所述的基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法，其特征在于：所述计算机的自身硬件特征信息包括CPU序列号、BIOS序列号、网卡MAC地址和硬盘序列号。
3.一种基于区块链和高速加密卡的信息加密传输系统，其特征在于，包括：
区块链，包括区块链底层平台、智能合约及区块链上层应用；
所述区块链底层平台由传输网络中的计算机组成，所述计算机中设置有加密卡；
进行信息加密传输时，执行权利要求1-2任一项所述基于区块链和高速加密卡的信息加密传输方法。
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