CN113239382B - 一种基于区块链智能合约的可信身份模型 - Google Patents

一种基于区块链智能合约的可信身份模型 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链智能合约的可信身份模型，包括以下步骤：可信身份智能合约发布，CA节点注册身份获得区块链数字证书：用户向CA节点注册身份获得区块链数字证书；服务商通过用户区块链数字证书，向CA节点完成用户身份认证。本发明将PKI体系引入区块链，设计了区块链数字证书及CA相关智能合约，实现了基于智能合约的可信身份，确保身份可信、交易安全且满足法律合规性。

Description

一种基于区块链智能合约的可信身份模型
技术领域
本发明属于网络空间安全技术领域，具体涉及一种基于区块链智能合约的可信身份模型。
背景技术
区块链技术具有去中心化、共同维护、不可篡改、可追溯、建立信任等特性。这些特性有助于解决不同机构、不同系统、不同地域间的信任问题。智能合约作为一种计算机交易协议，随着区块链技术的火热，近年来备受关注。它具有去中心，自我验证，自动执行合约条款的特性，可以利用自动执行代码提高自动化交易水平。智能合约基于区块链的分布式账本特性，在金融领域有着颠覆性的技术优势。区块链技术能够确保交易安全透明、可追溯、不可否认，方便机构监管交易行为。
区块链身份的匿名性，隐匿了实际用户的真实身份，为现实业务交易带来风险。为保证交易安全，有必要引入受信任的身份体系。现有PKI（公钥基础设施）体系，通过数字证书，将公钥与某个认证角色相关联。将数字证书用作身份认证，解决身份真实性。使用CA认证，利用国密算法产生的私钥进行电子签名，可以满足法律合规性。
近年来，学者们利用联盟链，将国密算法引入到区块链交易中并实现了不错的交易性能。然而区块链公链不可变更其中密钥算法，为了保证公链交易的法律合规性，有必要将CA基于国密算法认证的数字证书，引入区块链交易中。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种基于区块链智能合约的可信身份模型，将PKI密钥引入到区块链账户交易中，设计双公钥数字证书。利用区块链不可篡改的特性，保证了证书安全性。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种基于区块链智能合约的可信身份模型，包括中心节点、CA节点、用户、服务商和可信身份智能合约，其特征在于中心节点部署可信身份智能合约，由中心节点完成CA节点身份注册，CA节点完成用户身份注册，服务商可通过CA节点认证用户身份，具体步骤如下：
步骤1、可信身份智能合约发布，CA节点注册身份：
步骤1-1、中心节点部署可信身份智能合约；
步骤1-2、CA节点注册区块链账户，获得区块链账户公钥EPKCA及区块链账户私钥ESKCA。向中心节点提供自身的X.509数字证书，申请成为注册节点；
步骤1-3、中心节点利用步骤1-2获取的CA节点的X.509数字证书验证CA节点资质，通过后，将注册成功的CA节点标记为可信CA，为该CA节点颁发区块链数字证书，计算区块链数字证书的Hash值，将Hash值更新至中心节点的颁发证书列表中；
步骤2、用户身份注册：
步骤2-1、用户注册区块链账户，获得用户区块链公钥EPKU及用户区块链私钥ESKU，向步骤1-3中标记为可信CA的CA节点提交身份验证信息，包括个人姓名、身份证号信息；
步骤2-2、步骤2-1中的CA节点验证用户身份，确认真实有效后，为该用户颁发区块链数字证书，计算该证书的Hash值，将Hash值更新至该CA节点的颁发证书列表中；
步骤3、用户身份信息查询验证：
步骤3-1、用户向服务商申请服务，提供自身区块链账户地址给服务商；
步骤3-2、服务商利用该用户区块链账户地址，从可信身份智能合约中取出该用户的区块链数字证书，服务商根据区块链数字证书得到颁发该证书的CA节点区块链账户地址；
步骤3-3，服务商根据该CA节点区块链账户地址，从可信身份智能合约获取该CA节点的颁发证书列表；对比计算步骤3-2取出的区块链数字证书Hash值是否存在该CA节点的颁发证书列表中，若存在，则验证通过；
步骤3-4、若步骤3-3验证通过，服务商根据该CA节点区块链账户地址，向可信身份智能合约获取该CA节点的区块链数字证书，根据该区块链数字证书获取得到颁发证书的中心节点的区块链地址；
步骤3-5，服务商根据步骤3-4中获取的中心节点区块链地址，从可信身份智能合约获取中心节点的颁发证书列表；对比计算步骤3-4取出的CA节点的区块链数字证书Hash值是否存在中心节点颁发证书列表中，若存在，则验证通过，完成用户身份认证。
作为本发明的进一步技术方案，步骤1-2中CA节点注册区块链账户获得区块链账户公钥EPKCA及区块链账户私钥ESKCA的方法：采用椭圆曲线非对称密钥算法生成。
进一步的，步骤1-2中CA节点注册区块链账户获得区块链账户公钥EPKCA及区块链账户私钥ESKCA的方法：采用椭圆曲线非对称密钥算法生成。
进一步的，步骤1-3和所述步骤2-2中区块链数字证书，CA节点和中心节点颁发证书列表，均由可信身份智能合约保存至区块链存储中。
进一步的，步骤1-3和所述步骤2-2中区块链数字证书包括证书序列号、使用者区块链账户地址、使用者区块链公钥EPKU、使用者CA认证公钥PKU、验证CA节点账户地址。
进一步的，步骤2-2中区块链数字证书中获得使用者CA认证公钥PKU的方法：国产密码SM2椭圆曲线算法。
本发明相比现有技术，具有以下有益效果：
1.将PKI身份引入到区块链账户交易中，保留了原PKI信任域内信任逻辑，将用户区块链账户与真实身份相关联，利用区块链不可篡改的特性，确保了链上身份可信性。
2.应用智能合约实现对不同用户角色的访问控制，确保各使用者无法越权访问，保障了模型安全性。
3.应用哈希函数构建证书链，解决了区块链平台对非对称密码算法支持的单一性，相较于传统非对称加密算法大幅提升计算性能。
4.智能合约以交易的方式，将区块链数字证书与证书的哈希值记录在区块链上。利用区块链不可篡改的特性，通过哈希函数可以构建不同域用户的信任关系。实现安全高效的跨域认证。
5.设计包含双公钥的区块链数字证书，将CA认证密钥产生的数字签名，应用于智能合约交易中，使交易满足法律规性。
附图说明
图1为是本发明的架构图。
图2为本发明中的区块链数字证书。
图3为本发明区块链数字证书认证的证书链。
图4为本发明中的跨域认证时序图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
一种基于区块链智能合约的可信身份模型，如图1所示，参与角色包括中心节点、CA节点、用户、服务商、可信身份智能合约。CA节点通过中心节点注册身份后，用户通过CA节点实现可信身份注册。用户向服务商请求服务时，服务商调用可信身份合约即可验证用户身份。可信身份合约与区块链存储结构通信，保障了交易过程安全性。本发明数字证书利用哈希值构建证书链，具体如图2所示。
一种基于区块链智能合约的可信身份模型，具体包括以下步骤：
步骤1、可信身份智能合约发布，CA节点注册身份：
步骤1-1、中心节点部署可信身份智能合约；
步骤1-2、CA节点注册区块链账户，获得区块链账户公钥EPKCA及区块链账户私钥ESKCA。向中心节点提供自身的X.509数字证书，申请成为注册节点；
步骤1-3、中心节点利用步骤1-2获取的CA节点的X.509数字证书验证CA节点资质，通过后，将注册成功的CA节点标记为可信CA，为该CA节点颁发区块链数字证书，计算区块链数字证书的Hash值，将Hash值更新至中心节点的颁发证书列表中；区块链数字证书如图3所示，包括了证书序列号、使用者区块链账户地址、使用者区块链公钥EPKU、使用者CA认证公钥PKU、验证CA节点账户地址；
步骤2、用户身份注册：
步骤2-1、用户注册区块链账户，获得用户区块链公钥EPKU及用户区块链私钥ESKU，向步骤1-3中标记为可信CA的CA节点提交身份验证信息，包括个人姓名、身份证号信息；
步骤2-2、步骤2-1中的CA节点验证用户身份，确认真实有效后，为该用户颁发区块链数字证书，计算该证书的Hash值，将Hash值更新至该CA节点的颁发证书列表中；
步骤3、用户身份信息查询验证，这里由B域服务商ASB对A域用户UA跨域身份认证为例，如图4所示：
步骤3-1、用户UA向服务商ASB申请服务，提供自身区块链账户地址给服务商；
步骤3-2、服务商ASB利用用户UA区块链账户地址，从可信身份智能合约中取出用户UA的区块链数字证书，服务商ASB根据区块链数字证书得到颁发该证书的CA节点区块链账户地址；
步骤3-3，服务商ASB根据该CA节点区块链账户地址，从可信身份智能合约获取该CA节点的颁发证书列表；对比计算步骤3-2取出的区块链数字证书Hash值是否存在该CA节点的颁发证书列表中，若存在，则验证通过；
步骤3-4、若步骤3-3验证通过，服务商ASB根据该CA节点区块链账户地址，向可信身份智能合约获取该CA节点的区块链数字证书，根据该区块链数字证书获取得到颁发证书的中心节点的区块链地址；
步骤3-5，服务商ASB根据步骤3-4中获取的中心节点区块链地址，从可信身份智能合约获取中心节点的颁发证书列表；对比计算步骤3-4取出的CA节点的区块链数字证书Hash值是否存在中心节点颁发证书列表中，若存在，则验证通过，完成用户UA身份认证。
本实施例利用智能合约实现了跨域认证。本发明不改变原有域内的PKI体系架构，通过可信身份智能合约，实现各域间信任关系的构建。将CA基于国密算法认证的数字证书，引入到区块链交易中，保证公链交易的法律合规性。与已有跨域认证方案相比，本发明在保证安全的基础上，减少互发证书与验证签名的次数，提升跨域认证的效率。层次清晰，可扩展性强。
本实施例的所生成的区块链数字证书将PKI密钥应用在了区块链智能合约交易中。由于区块链本身运转要求，通过智能合约调用区块链存储时，调用方应支付一定的费用用于激励。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种基于区块链智能合约的可信身份模型，包括中心节点、CA节点、用户、服务商和可信身份智能合约，其特征在于中心节点部署可信身份智能合约，由中心节点完成CA节点身份注册，CA节点完成用户身份注册，服务商通过CA节点认证用户身份，具体步骤如下：
步骤1、可信身份智能合约发布，CA节点注册身份：
步骤1-1、中心节点部署可信身份智能合约；
步骤1-2、CA节点注册区块链账户，获得区块链账户公钥EPKCA及区块链账户私钥ESKCA，向中心节点提供自身的X.509数字证书，申请成为注册节点；
步骤1-3、中心节点利用步骤1-2获取的CA节点的X.509数字证书验证CA节点资质，通过后，将注册成功的CA节点标记为可信CA，为注册成功的CA节点颁发区块链数字证书，计算区块链数字证书的Hash值，将Hash值更新至中心节点的颁发证书列表中；
步骤2、用户身份注册：
步骤2-1、用户注册区块链账户，获得用户区块链公钥EPKU及用户区块链私钥ESKU，向步骤1-3中标记为可信CA的CA节点提交身份验证信息，包括个人姓名、身份证号信息；
步骤2-2、步骤2-1中的CA节点验证用户身份，确认真实有效后，为该用户颁发区块链数字证书，计算该证书的Hash值，将Hash值更新至该CA节点的颁发证书列表中；
步骤3、用户身份信息查询验证：
步骤3-1、用户向服务商申请服务，提供自身区块链账户地址给服务商；
步骤3-2、服务商利用该用户区块链账户地址，从可信身份智能合约中取出该用户的区块链数字证书，服务商根据区块链数字证书得到颁发该证书的CA节点区块链账户地址；
步骤3-3，服务商根据该CA节点区块链账户地址，从可信身份智能合约获取该CA节点的颁发证书列表；对比计算步骤3-2取出的区块链数字证书Hash值是否在该CA节点的颁发证书列表中，若存在，则验证通过；
步骤3-4、若步骤3-3验证通过，服务商根据该CA节点区块链账户地址，向可信身份智能合约获取该CA节点的区块链数字证书，根据该区块链数字证书获取得到颁发证书的中心节点的区块链地址；
步骤3-5，服务商根据步骤3-4中获取的中心节点区块链地址，从可信身份智能合约获取中心节点的颁发证书列表；对比计算步骤3-4取出的CA节点的区块链数字证书Hash值是否存在中心节点颁发证书列表中，若存在，则验证通过，完成用户身份认证。
2.根据权利要求1所述基于区块链智能合约的可信身份模型，其特征在于：所述步骤1-2中CA节点注册区块链账户获得区块链账户公钥EPKCA及区块链账户私钥ESKCA的方法：采用椭圆曲线非对称密钥算法生成。
3.根据权利要求2所述基于区块链智能合约的可信身份模型，其特征在于：所述步骤1-3和所述步骤2-2中区块链数字证书，CA节点和中心节点颁发证书列表，均由可信身份智能合约保存至区块链存储中。
4.根据权利要求3所述基于区块链智能合约的可信身份模型，其特征在于：所述步骤1-3和所述步骤2-2中区块链数字证书包括证书序列号、使用者区块链账户地址、用户区块链公钥EPKU、使用者CA认证公钥PKU、验证CA节点账户地址。
5.根据权利要求4所述基于区块链智能合约的可信身份模型，其特征在于：所述步骤2-2中区块链数字证书中获得使用者CA认证公钥PKU的方法：国产密码SM2椭圆曲线算法。
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