CN112749409A - 一种区块链中基于随机数的加密方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种区块链中基于随机数的加密方法，包括新用户节点、正式用户节点、验证节点、CA认证中心、密钥模块、加密模块、解析模块。通过两次生成随机数，利用向量变换生成伪随机交易哈希和伪随机数字签名，隐藏了用户的身份，保证了信息安全。

Description

一种区块链中基于随机数的加密方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，涉及一种区块链中基于随机数的加密方法。
背景技术
随着信息时代的快速发展，网络给人们带来的信息安全问题却越来越严重，亦是当前社会急需解决的一个难题。近年来，国内外主要通过加密的方式来保证信息的安全，提出了一个比较完善的公钥体制，它的密钥包括公钥和私钥，公钥是对外公开的，私钥由用户保存，这样就避免了密钥被泄露的可能性，从而更好地保障了信息的安全。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种解决或部分解决上述问题的区块链中基于随机数的加密方法。
为达到上述技术方案的效果，本发明的技术方案为：一种区块链中基于随机数的加密方法，包含以下内容：
区块链系统中的第一随机数生成器用于生成素数；当所述密钥模块收到所述申请证书的请求后，所述第一随机数生成器随机产生2个基础大素数，用于计算转移向量的计算步骤如下：步骤S1：用公式一计算出转移指数：公式一：N＝(P-1)*(Q-1)；其中，P和Q是所述基础大素数，所述P>2512、所述Q>2160；p-1能被q整除；步骤S2：随机产生一个与所述转移指数N互质的数M,且M<N；步骤S3：计算出D，使得D*M≡1(modN)；其中，“≡”是数论中表示同余的符号；步骤S4：输出所述转移向量(mk，nk)；其中，mk＝(D,N)，nk＝(M,N)；计算出所述转移向量后，所述密钥模块利用RSA算法计算出密钥对(sk，pk)，利用公钥计算出用户节点的地址；所述密钥模块将(ad，sk，pk，mk，nk，emad，num)作为一条记录存储到数据库中，并反馈给所述用户节点；其中，sk是私钥，pk是公钥，ad是所述用户节点的地址，num是所述自定义数、emad是所述邮箱地址；所述用户节点通过所述CA认证中心提供的接口，发起认证请求；所述认证请求包括所述密钥对、所述用户节点的地址；通过所述CA认证中心的认证后，所述用户节点得到所述数字证书，所述数字证书包括所述用户节点的地址、所述密钥对；所述加密模块设有第二随机数生成器；所述加密模块可以用于发起交易请求，所述正式用户节点通过所述加密模块设置的接口输入交易信息，并上传所述私钥、所述公钥、所述转移向量；所述加密模块将所述交易信息用SHA-256进行哈希运算得到交易哈希A，用所述私钥将所述交易哈希A进行加密运算得到数字签名Z；所述加密模块将所述交易哈希A、所述数字签名Z变换得到伪交易哈希B、伪数字签名Y；所述加密模块再将所述交易信息、所述伪交易哈希B、所述伪数字签名Y、所述公钥、所述地址、计算过程参数发送给所述解析模块；所述所述伪交易哈希B和所述伪数字签名Y的计算方法包括以下步骤：步骤T1：所述第二随机数生成器生成第二随机数；步骤T2：所述加密模块利用所述第二随机数计算出变换系数；所述变换系数第计算过程如公式一：公式一：
Figure BDA0002885679050000021
其中，b和c是计算系数，取值为正整数；d是循环计算参数，i是循环计算次数，f是所述第二随机数；d0是初始循环计算参数，di是环计算次数为i的初始循环计算参数，df是环计算次数为f的初始循环计算参数；步骤T3：将初始伪随机向量平移得到第一伪随机向量，平移过程如公式二：公式二：
Figure BDA0002885679050000022
其中，T0是所述初始伪随机向量，且
Figure BDA0002885679050000023
S1是平移向量，且
Figure BDA0002885679050000024
T1是所述第一伪随机向量；步骤T4：将所述第一伪随机向量旋转得到第二伪随机向量，旋转过程如公式三：公式三：
Figure BDA0002885679050000031
其中，S2是旋转矩阵，且
Figure BDA0002885679050000032
T2是所述第二伪随机向量；θ是旋转角，且θ＝arctana，θ取值范围为
Figure BDA0002885679050000033
步骤T5：将所述第二伪随机向量缩放得到第三伪随机向量，缩放过程如公式四：公式四：
Figure BDA0002885679050000034
其中，S3是缩放矩阵，且
Figure BDA0002885679050000035
T3是所述第三伪随机向量；步骤T6：用公式五计算出所述伪交易哈希B和所述伪数字签名Y：公式五：
Figure BDA0002885679050000036
所述计算过程参数包括所述转移向量、所述第二随机数；所述解析模块收到所述交易信息、所述交易哈希A、所述数字签名Z、所述伪交易哈希B、所述伪数字签名Y、所述公钥、所述地址、所述计算过程参数后，利用所述交易哈希A、所述数字签名Z、所述计算过程参数，重复步骤T1-T6，得到伪交易哈希C、伪数字签名X，如果所述伪交易哈希C和所述伪交易哈希B相同，所述所述伪数字签名X和所述伪数字签名Y相同，则将所述交易信息发送给智能合约，区块链中基于随机数的加密方法应用于区块链系统中，所述区块链系统包括：新用户节点、正式用户节点、验证节点、CA认证中心、密钥模块、加密模块、解析模块；所述CA认证中心是确认所述用户节点的身份、为所述用户节点签发数字证书、管理密钥的管理机构；所述新用户节点是首次加入所述区块链系统的用户使用的终端设备；所述新用户节点得到所述CA认证中心签发的数字证书后成为所述正式用户节点；所述正式用户节点可以参与所述区块链系统中的活动；所述用户节点通过所述密钥模块提供的接口，发起申请证书的请求，所述申请证书的请求包括自定义数、邮箱地址；所述自定义数为超过12位的字符串，所述自定义数包括字母、数字和特殊字符；所述自定义数和所述邮箱地址用于找回密钥对；所述密钥模块设有第一随机数生成器，所述第一随机数生成器用于生成素数。
具体实施方法
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行详细的说明。应当说明的是，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，能实现同样功能的产品属于等同替换和改进，均包含在本发明的保护范围之内。具体方法如下：
实施例：
区块链中基于随机数的加密方法应用于区块链系统中，区块链系统包括：新用户节点、正式用户节点、验证节点、CA认证中心、密钥模块、加密模块、解析模块；
CA认证中心是确认用户节点的身份、为用户节点签发数字证书、管理密钥的管理机构；
新用户节点是首次加入区块链系统的用户使用的终端设备；新用户节点得到CA认证中心签发的数字证书后成为正式用户节点；正式用户节点可以参与区块链系统中的活动；
用户节点通过密钥模块提供的接口，发起申请证书的请求，申请证书的请求包括自定义数、邮箱地址；自定义数为超过12位的字符串，自定义数包括字母、数字和特殊字符；自定义数和邮箱地址用于找回密钥对；
密钥模块设有第一随机数生成器，第一随机数生成器用于生成素数；当密钥模块收到申请证书的请求后，第一随机数生成器随机产生2个基础大素数，用于计算转移向量，计算步骤如下：
步骤S1：用公式一计算出转移指数：
公式一：N＝(P-1)*(Q-1)；
其中，P和Q是基础大素数，P>2512、Q>2160；p-1能被q整除；
步骤S2：随机产生一个与转移指数N互质的数M,且M<N；
步骤S3：计算出D，使得D*M≡1(modN)；
其中，“≡”是数论中表示同余的符号；
步骤S4：输出转移向量(mk，nk)；
其中，mk＝(D,N)，nk＝(M,N)；
计算出转移向量后，密钥模块利用RSA算法计算出密钥对(sk，pk)，利用公钥计算出用户节点的地址；密钥模块将(ad，sk，pk，mk，nk，emad，num)作为一条记录存储到数据库中，并反馈给用户节点；其中，sk是私钥，pk是公钥，ad是用户节点的地址，num是自定义数、emad是邮箱地址；
用户节点通过CA认证中心提供的接口，发起认证请求；认证请求包括密钥对、用户节点的地址；通过CA认证中心的认证后，用户节点得到数字证书，数字证书包括用户节点的地址、密钥对；
加密模块设有第二随机数生成器；
加密模块可以用于发起交易请求，正式用户节点通过加密模块设置的接口输入交易信息，并上传私钥、公钥、转移向量；加密模块将交易信息用SHA-256进行哈希运算得到交易哈希A，用私钥将交易哈希A进行加密运算得到数字签名Z；加密模块将交易哈希A、数字签名Z变换得到伪交易哈希B、伪数字签名Y；加密模块再将交易信息、伪交易哈希B、伪数字签名Y、公钥、地址、计算过程参数发送给解析模块；
伪交易哈希B和伪数字签名Y的计算方法包括以下步骤：
步骤T1：第二随机数生成器生成第二随机数；
步骤T2：加密模块利用第二随机数计算出变换系数；变换系数第计算过程如公式一：
公式一：
Figure BDA0002885679050000051
其中，b和c是计算系数，取值为正整数；d是循环计算参数，i是循环计算次数，f是第二随机数；d0是初始循环计算参数，di是环计算次数为i的初始循环计算参数，df是环计算次数为f的初始循环计算参数；
步骤T3：将初始伪随机向量平移得到第一伪随机向量，平移过程如公式二：
公式二：
Figure BDA0002885679050000061
其中，T0是初始伪随机向量，且
Figure BDA0002885679050000062
S1是平移向量，且
Figure BDA0002885679050000063
T1是第一伪随机向量；
步骤T4：将第一伪随机向量旋转得到第二伪随机向量，旋转过程如公式三：
公式三：
Figure BDA0002885679050000064
其中，S2是旋转矩阵，且
Figure BDA0002885679050000065
T2是第二伪随机向量；θ是旋转角，且θ＝arctana，θ取值范围为
Figure BDA0002885679050000066
步骤T5：将第二伪随机向量缩放得到第三伪随机向量，缩放过程如公式四：
公式四：
Figure BDA0002885679050000067
其中，S3是缩放矩阵，且
Figure BDA0002885679050000068
T3是第三伪随机向量；
步骤T6：用公式五计算出伪交易哈希B和伪数字签名Y：
公式五：
Figure BDA0002885679050000069
计算过程参数包括转移向量、第二随机数；
解析模块收到交易信息、交易哈希A、数字签名Z、伪交易哈希B、伪数字签名Y、公钥、地址、计算过程参数后，利用交易哈希A、数字签名Z、计算过程参数，重复步骤T1-T6，得到伪交易哈希C、伪数字签名X，如果伪交易哈希C和伪交易哈希B相同，伪数字签名X和伪数字签名Y相同，则将交易信息发送给智能合约。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种区块链中基于随机数的加密方法，包括新用户节点、正式用户节点、验证节点、CA认证中心、密钥模块、加密模块、解析模块。通过两次生成随机数，利用向量变换生成伪随机交易哈希和伪随机数字签名，隐藏了用户的身份，保证了信息安全。
以上所述仅为本发明之较佳实施例，并非用以限定本发明的权利要求保护范围。同时以上说明，对于相关技术领域的技术人员应可以理解及实施，因此其他基于本发明所揭示内容所完成的等同改变，均应包含在本权利要求书的涵盖范围内。
本发明的有益成果为：本发明提供了一种区块链中基于随机数的加密方法，包括新用户节点、正式用户节点、验证节点、CA认证中心、密钥模块、加密模块、解析模块。通过两次生成随机数，利用向量变换生成伪随机交易哈希和伪随机数字签名，隐藏了用户的身份，保证了信息安全。

Claims (1)

1.一种区块链中基于随机数的加密方法，其特征在于，包含有：区块链系统中的第一随机数生成器用于生成素数；当所述密钥模块收到所述申请证书的请求后，所述第一随机数生成器随机产生2个基础大素数，用于计算转移向量的计算步骤如下：步骤S1：用公式一计算出转移指数：公式一：N＝(P-1)*(Q-1)；其中，P和Q是所述基础大素数，所述P>2512、所述Q>2160；p-1能被q整除；步骤S2：随机产生一个与所述转移指数N互质的数M,且M<N；步骤S3：计算出D，使得D*M≡1(mod N)；其中，“≡”是数论中表示同余的符号；步骤S4：输出所述转移向量(mk，nk)；其中，mk＝(D,N)，nk＝(M,N)；计算出所述转移向量后，所述密钥模块利用RSA算法计算出密钥对(sk，pk)，利用公钥计算出用户节点的地址；所述密钥模块将(ad，sk，pk，mk，nk，emad，num)作为一条记录存储到数据库中，并反馈给所述用户节点；其中，sk是私钥，pk是公钥，ad是所述用户节点的地址，num是所述自定义数、emad是所述邮箱地址；所述用户节点通过所述CA认证中心提供的接口，发起认证请求；所述认证请求包括所述密钥对、所述用户节点的地址；通过所述CA认证中心的认证后，所述用户节点得到所述数字证书，所述数字证书包括所述用户节点的地址、所述密钥对；所述加密模块设有第二随机数生成器；所述加密模块可以用于发起交易请求，所述正式用户节点通过所述加密模块设置的接口输入交易信息，并上传所述私钥、所述公钥、所述转移向量；所述加密模块将所述交易信息用SHA-256进行哈希运算得到交易哈希A，用所述私钥将所述交易哈希A进行加密运算得到数字签名Z；所述加密模块将所述交易哈希A、所述数字签名Z变换得到伪交易哈希B、伪数字签名Y；所述加密模块再将所述交易信息、所述伪交易哈希B、所述伪数字签名Y、所述公钥、所述地址、计算过程参数发送给所述解析模块；所述所述伪交易哈希B和所述伪数字签名Y的计算方法包括以下步骤：步骤T1：所述第二随机数生成器生成第二随机数；步骤T2：所述加密模块利用所述第二随机数计算出变换系数；所述变换系数第计算过程如公式一：公式一：
Figure FDA0002885679040000021
其中，b和c是计算系数，取值为正整数；d是循环计算参数，i是循环计算次数，f是所述第二随机数；d0是初始循环计算参数，di是环计算次数为i的初始循环计算参数，df是环计算次数为f的初始循环计算参数；步骤T3：将初始伪随机向量平移得到第一伪随机向量，平移过程如公式二：公式二：
Figure FDA0002885679040000022
其中，T0是所述初始伪随机向量，且
Figure FDA0002885679040000023
S1是平移向量，且
Figure FDA0002885679040000024
T1是所述第一伪随机向量；步骤T4：将所述第一伪随机向量旋转得到第二伪随机向量，旋转过程如公式三：公式三：
Figure FDA0002885679040000025
其中，S2是旋转矩阵，且
Figure FDA0002885679040000026
T2是所述第二伪随机向量；θ是旋转角，且θ＝arctana，θ取值范围为
Figure FDA0002885679040000027
步骤T5：将所述第二伪随机向量缩放得到第三伪随机向量，缩放过程如公式四：公式四：
Figure FDA0002885679040000028
其中，S3是缩放矩阵，且
Figure FDA0002885679040000029
T3是所述第三伪随机向量；步骤T6：用公式五计算出所述伪交易哈希B和所述伪数字签名Y：公式五：
Figure FDA00028856790400000210
所述计算过程参数包括所述转移向量、所述第二随机数；所述解析模块收到所述交易信息、所述交易哈希A、所述数字签名Z、所述伪交易哈希B、所述伪数字签名Y、所述公钥、所述地址、所述计算过程参数后，利用所述交易哈希A、所述数字签名Z、所述计算过程参数，重复步骤T1-T6，得到伪交易哈希C、伪数字签名X，如果所述伪交易哈希C和所述伪交易哈希B相同，所述所述伪数字签名X和所述伪数字签名Y相同，则将所述交易信息发送给智能合约，区块链中基于随机数的加密方法应用于区块链系统中，所述区块链系统包括：新用户节点、正式用户节点、验证节点、CA认证中心、密钥模块、加密模块、解析模块；所述CA认证中心是确认所述用户节点的身份、为所述用户节点签发数字证书、管理密钥的管理机构；所述新用户节点是首次加入所述区块链系统的用户使用的终端设备；所述新用户节点得到所述CA认证中心签发的数字证书后成为所述正式用户节点；所述正式用户节点可以参与所述区块链系统中的活动；所述用户节点通过所述密钥模块提供的接口，发起申请证书的请求，所述申请证书的请求包括自定义数、邮箱地址；所述自定义数为超过12位的字符串，所述自定义数包括字母、数字和特殊字符；所述自定义数和所述邮箱地址用于找回密钥对；所述密钥模块设有第一随机数生成器，所述第一随机数生成器用于生成素数。
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