CN113706304A - 一种基于区块链的数字货币交易节点ip的溯源方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法和系统，通过在数字货币交易网络中部署探针节点，并让数字货币交易网络中所有的交易节点都与探针节点建立连接，使得探针节点可以实时接收所有交易节点转发的交易信息，基于区块链数字货币交易的特征，同一笔交易信息具有唯一的交易哈希值，因而可以通过探针节点接收相同交易哈希值的交易信息的到达时间顺序，来预测出该笔交易在让数字货币交易网络中的传播路径，进而构建出初设交易信息传播路径拓扑。构建出的初设交易信息传播路径拓扑中包含了各个交易节点的连接关系，有效提升了数字货币交易信息溯源的准确性。

Description

一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法和系统
技术领域
本发明涉及服务器节点监测技术领域，具体为一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法和系统。
背景技术
近来，随着区块链技术发展迅速，数字货币交易规模逐步攀升，引起国内外广泛关注。以数字货币中的比特币交易为例，其具备区块链去中心化和匿名化特征，使得数字货币交易者的身份难以识别，为不法行为(如非法物品交易、数字货币勒索病毒、洗钱等)提供了隐匿空间。基于区块链数字货币交易具有去中心化特点，相对于传统金融系统，数字货币交易具有较强的反溯源能力。
基于区块链的数字货币交易系统一般具有以下特点：(1)交易者IP地址匿名性，数字货币进行交易时交易者IP是用户参与数字货币交易时使用的账号，该地址由用户自行创建，与用户身份信息无关，创建和使用过程不需要第三方参与。(2)交易节点分散性，数字货币系统支持用户通过不同的交易节点发起交易，因此用户的交易信息将分散在不同交易节点中，很难通过分析交易记录寻找用户的身份特征。(3)网络结构去中心化，数字货币系统采用P2P(对等网络)协议组网，不存在中心节点。
基于数字货币系统具有的以上特点，很难通过监测单一服务器追踪交易信息在数字货币交易网络中的传播路径，传统的交易溯源技术在数字货币系统中无法适用。这就导致现有的溯源技术对于数字货币交易网络中各个交易节点的连接关系无法预测，进而影响了交易信息溯源的准确性。
发明内容
为此，需要提供一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源的技术方案，用以解决现有的数字货币溯源技术存在着交易信息溯源不准确的问题。
为实现上述目的，在第一方面，本发明提供了一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，所述方法包括以下步骤：
S1：在数字货币交易网络中设置至少一个探针节点；所述探针节点被配置为能够与所述数字货币交易网络中所有节点的建立连接；
S2：通过所述探针节点接收所述数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的所有交易信息；所述交易信息包括交易的哈希值，每笔交易对应一个唯一的交易哈希值；
S3：探针节点将搜集到的所有交易信息按照交易哈希值不同进行分类，并根据接收到的各笔交易信息的交易信息到达时间的先后顺序对具有相同交易哈希值的交易信息对应的交易发送方的IP地址进行排序，得到第一排序结果；所述交易信息到达时间是指各交易信息被所述探针节点接收的时间戳信息，所述交易发送方的IP地址信息为将所述交易信息转发给探针节点的发送方的IP地址信息；
S4：根据第一排序结果确定具有相同交易哈希值的交易信息对应的初始节点及其邻居节点，根据确定的初始节点及其对应的邻居节点构建初设交易信息传播路径拓扑。
作为一种可选的实施例，所述方法包括以下步骤：
在所述数字货币交易网络中部署一可控节点，并使得所述可控节点只连接目标节点；所述目标节点为初设交易信息传播路径拓扑中确定的初始节点；
通过所述可控节点创建一笔验证交易信息；
通过探针节点收集在所述数字货币交易网络各个节点转发的所述验证交易信息；
探针节点根据所述验证交易信息的交易哈希值筛选出所有交易节点转发的所述验证交易信息，并根据接收到到的各个验证交易信息的到达时间顺序对所述各个验证交易信息对应的交易发送方的IP地址信息进行排序，得到第二排序结果；
根据所述第二排序结果计算所述验证交易信息的传播路径，并判断所述验证交易信息的传播路径是否符合所述初设交易信息传播路径拓扑，若不符合则对初设交易信息传播路径拓扑进行调整。
作为一种可选的实施例，判断所述验证交易信息的传播路径是否符合所述初设交易信息传播路径拓扑包括：
判断根据第二排序结果确定的验证交易信息的初始节点是否为所述目标节点，以及判断根据第二排序结果确定的验证交易信息的初始节点的邻居节点是否为步骤S4中确定的邻居节点，
若两者均判断为是则判定传播路径合所述初设交易信息传播路径拓扑，否则判断传播路径不符合初设交易信息传播路径拓扑。
作为一种可选的实施例，对初设交易信息传播路径拓扑进行调整包括：对于步骤S4确定的所述初设交易信息传播路径拓扑中初始节点及其对应的邻居节点进行调整。
作为一种可选的实施例，初始节点对应的邻居节点包括1阶邻居节点和多阶邻居节点，所述1阶邻居节点为与初始节点直接相邻的节点，所述多阶邻居节点为与初始节点间接相邻的节点；
根据第一排序结果确定具有相同交易哈希值的交易信息的初始节点的邻居节点包括：
根据第一排序结果为每个所述交易发送方计算一个匹配值，将计算得到的匹配值大于第一预设匹配值的交易发送方确定为所述初始节点的1阶邻居节点；将计算得到的匹配值小于第一预设匹配值但大于第二预设匹配值的交易发送方确定为所述初始节点的多阶邻居节点。
作为一种可选的实施例，根据第一排序结果为每个所述交易发送方计算一个第一匹配值包括：
根据以下公式计算第一匹配值：
Figure BDA0003229222430000041
其中，s为潜在初始节点对应的系数，Rt表示交易发送方为潜在初始节点时的交易信息到达所述探针节点的时间排序，Ri表示由潜在邻居节点作为交易发送方的交易信息到达所述探针节点的时间排序，t为理想情况下的得分最大值。
作为一种可选的实施例，探针节点被配置为能够与所述数字货币交易网络中所有节点的建立连接包括：
将探针节点与所述数字货币交易网络中的种子节点建立连接，并让探针节点向所述种子节点发起节点信息获取请求；
种子节点将各节点信息发送给探针节点；所述各节点信息包括所述数字货币交易网络中所有节点的IP地址信息；
探针节点接收所述各节点信息，并向所述各节点的IP地址发起连接请求，并与所述各节点建立连接。
作为一种可选的实施例，所述探针节点被配置为只接收所述数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的交易信息且不对所述交易信息进行转发。
作为一种可选的实施例，根据确定的初始节点及其对应的邻居节点构建初设交易信息传播路径拓扑包括：
根据步骤S3-S4确定多个不同交易哈希值的交易信息的传播路径，根据所述多个不同交易哈希值的交易信息的传播路径确定所述数字货币交易网络中各个交易节点的连接位置关系，从而构建完善初设交易信息传播路径拓扑。
在第二方面，本发明提供了一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源系统，所述系统用于执行如本发明第一方面所述的方法。
本发明提供了一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法和系统，通过在数字货币交易网络中部署探针节点，并让数字货币交易网络中所有的交易节点都与探针节点建立连接，使得探针节点可以实时接收所有交易节点转发的交易信息，基于区块链数字货币交易的特征，同一笔交易信息具有唯一的交易哈希值，因而可以通过探针节点接收相同交易哈希值的交易信息的到达时间顺序，来预测出该笔交易在让数字货币交易网络中的传播路径，进而构建出初设交易信息传播路径拓扑。构建出的初设交易信息传播路径拓扑中包含了各个交易节点的连接关系，有效提升了数字货币交易信息溯源的准确性。
附图说明
图1为本发明一实施方式所述的构建初设交易信息传播路径拓扑的方法；
图2为本发明一实施方式所述的初设交易信息传播路径拓扑验证方法；
图3为本发明一实施方式所述的探针节点连接全网交易节点方法；
图4为本发明一实施方式所述的交易信息传播路径拓扑图。
具体实施方式
为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。
为了便于说明本申请涉及的技术方案，以下先对本申请涉及的技术名词进行解释和定义：
(1)数字货币交易网络：
数字货币交易网络是指基于区块链技术构建的电子货币交易网络，数字货币可以包括比特币、莱特币、以太币等等。通常，数字货币交易网络中包括多个交易节点，每一交易节点可以通过一台服务器或多台服务器集群来实现。
数字货币交易网络中各个交易节点之间通过特定的通讯协议进行通讯，以比特币交易为例，各个交易节点可以通过发起“connect ip-xxxx-port”命令以连入比特币货币交易网络。同时，为了保证交易信息的接收和转发不受其他信息的干扰，各个交易节点的使用者还可以通过设置端口权限的方式来屏蔽其他类数字货币的交易信息，即保证各个交易节点一旦连入某一数字货币交易网络中，则只会接收相应的数字货币交易网络中的交易信息。
(2)探针节点
本申请中的探针节点是指设置了溯源程序、且部署于数字货币交易网络中的交易节点，该溯源程序被执行时用于实现对探针节点的收集和记录的各类数据进行分析处理，以筛选出同一交易哈希值的各笔交易信息对应的初始节点以及该初始节点对应的邻居节点。本申请中的探针节点被配置为能够与数字货币交易网络中的其他所有交易节点的建立连接，从而可以获取数字货币交易网络中的所有交易节点转发的交易信息。
探针节点通过发送特定的协议命令加入某一数字货币交易网络，同时只接收该数字货币交易网络中的交易信息，对于其他信息可以通过设置端口参数的方式自动予以屏蔽，保证交易节点只接收相应的数字货币交易信息，而不会受到其他信息的干扰。
(3)交易信息
一般情况下，在数字货币交易网络中，交易信息包括交易哈希值、交易金额和其他备注信息。交易哈希值为一组随机的字符串，由交易发起节点在发起交易时随机生成，并随着本次交易的交易内容(如交易金额、其他备注事项)一并转发给下一交易节点。在交易信息转发过程中，尽管同一笔交易信息会被各个交易节点相互不断转发，但同一笔交易信息的交易哈希值始终不变。这里的同一笔交易是指由某个交易节点在某个时间点发起的某笔交易。
(4)交易信息到达时间
在本申请中，交易信息到达时间表征的是各笔交易信息被探针节点接收的时间信息。优选的，交易信息到达时间可以用差值时间来表示，差值时间是指某笔交易被探针节点接收的时间戳与这笔交易在数字货币交易网络中发起的时间戳之差，即网络延时。当某个交易节点发起某笔交易时，基于数字货币的交易机制，数字货币交易网络中的所有交易节点都会获知这笔交易的发起时间，但无法获知本次交易是由哪个交易节点发起的。本申请通过设置探针节点与所有交易节点建立连接，进而通过分析每笔交易信息到达探针节点的网络延时来推测出本次交易的发起节点。
(5)交易发送方的IP地址信息
在本申请中，交易发送方的IP地址信息为将交易信息转发给探针节点的发送方的IP地址信息。简单的说，由于数字货币交易网络中的所有交易节点都与探针节点建立连接，即探针节点是所有交易节点的邻居节点，因而探针节点就可以不断收到各个交易节点转发的交易信息，探针节点除了根据交易哈希值对这些交易信息进行分类之外，还会记录各笔交易信息对应的到达时间和发送方的IP地址(即是哪个节点交易IP将该笔交易信息发送给探针节点的)。
(6)初始节点
初始节点是指某笔交易信息的发起节点。潜在初始节点是指经过初步筛选很有可能是初始节点但未确定的交易节点，例如网络延时越短，说明某个交易发送方转发的某笔交易信息越早被探针节点接收到，那么就可以将网络延时小于第一延时的交易节点认定为潜在初始节点，而后再进行进一步判断和筛选。
(7)初始节点对应的邻居节点
邻居节点，顾名思义，是指初始节点转发的交易信息的接收方。在数字货币交易网络中，初始节点发起的交易信息会由近及远向外广播，即交易信息先传达到与初始节点直接建立连接的邻居节点，而后再由邻居节点广播至该邻居节点对应的邻居节点。
由于数字货币交易在网络层采用泛洪的方式传输，即在交易网络中的交易信息首先从始发节点(即初始节点)转发给与始发节点相邻的邻居节点，然后邻居节点继续将交易信息转发给自身的邻居节点，以此类推，直到将该笔交易信息传到数字货币交易区块链中的所有节点。以比特币交易网络为例，通常每个服务器节点具有不超过125个邻居节点。在数字货币交易网络中，各个服务器节点(即交易节点)通过和自身对应的邻居节点交互信息(一般为交易信息)来维持与整个数字货币交易网络。
在本申请中，邻居节点包括1阶邻居节点和多阶邻居节点，1阶邻居节点为与初始节点直接相邻的节点，多阶邻居节点为与初始节点间接相邻的节点；多阶邻居节点又包括2阶邻居节点，2阶邻居节点...N阶邻居节点(N≥3)等。1阶邻居节点是指与初始节点直接相邻的邻居节点；2阶邻居节点是指与1阶邻居节点相邻的邻居节点，即通过1阶邻居节点与初始节点建立连接的节点；3阶邻居节点是指与2阶邻居节点相邻的邻居节点，即先通过2阶邻居节点、再通过1阶邻居节点与初始节点建立连接的节点；以此类推。
潜在初始节点是指经过初步筛选很有可能是初始节点对应的邻居节点，例如网络延时越短，说明某个交易发送方转发的某笔交易信息越早被探针节点接收到，那么久就可以将网络延时大于第一延时但小于第二延时(第二延时的数值大于第一延时)的交易节点认定为潜在邻居节点，而后再进行进一步判断和筛选。
(8)初设交易信息传播路径拓扑
初设交易信息传播路径拓扑中包含了各个交易节点初步设定的连接关系，这一连接关系是通过以下方式构建的：首先就单笔交易而言，当计算出了这笔交易的初始节点和该初始节点对应的邻居节点，就可以根据这笔交易的多个传播链路推算出这笔交易对应的网络拓扑，即这笔交易的各次转发中涉及到的所有交易节点的连接关系，即初设交易信息传播路径拓扑。而后通过大量交易的测算，可以得到多笔不同交易对应的网络拓扑，再对这些网络拓扑进行叠加与调整，就可以完善构建数字货币交易网络的节点位置连接关系分布图，即最贴近实际的交易信息传播路径拓扑图，从而完成对交易信息的溯源。
(9)目标节点
目标节点是指待验证的节点，即当需要对初设交易信息传播路径拓扑中某个交易节点的位置(即该节点与其邻居节点的连接关系)的真实性进行验证时，可以指定该节点为目标节点。在本申请中，目标节点可以是步骤S4中确定的初设交易信息传播路径拓扑中的初始节点。
(10)可控节点
可控节点是指只连接至目标节点的交易节点，即可控节点只有目标节点这1个邻居节点，这样可控节点发起的交易信息必然都先通过目标节点进行转发。在数字货币交易网络中，可控节点的数量可以根据目标节点的数量进行设定，例如可以设定多个可控节点连接至多个不同的目标节点，以对多个目标节点位置的真实性进行验证。
(11)验证交易信息
验证交易信息是指由可控节点发起的交易信息，其目的是根据这一交易信息的传播路径来验证在初设交易信息传播路径拓扑中初始节点与其对应的邻居节点的位置是否准确。
(12)种子节点
在数字货币交易区块链中，存在一些节点存储有大量其他交易节点的节点信息，这类节点称为种子节点。种子节点在数字货币交易区块链中的IP地址是已知的，探针节点可以通过向多个种子节点获取全网节点信息(包括全网交易中各个交易节点的IP地址)，从而通过向全网的交易节点的IP地址进行广播，以建立与当前数字货币交易网络中的所有交易节点的连接。
(13)阈值Gy
阈值Gy，又叫预设匹配值，其取值可以通过历史实验数据获得，即挑选能够准确区分始发交易和非始发交易的值作为阈值。阈值的取值直接影响溯源精度，阈值如果较大时满足条件的交易节点的数量较少，准确率较高；阈值如果较小时，满足条件的交易节点的数量较多，准确率较低。
请参阅图1，在第一方面，本发明提供了一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，该方法包括以下步骤：
S1：在数字货币交易网络中设置至少一个探针节点；所述探针节点被配置为能够与所述数字货币交易网络中所有节点的建立连接；
S2：通过所述探针节点接收所述数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的所有交易信息；所述交易信息包括交易的哈希值，每笔交易对应一个唯一的交易哈希值；
S3：探针节点将搜集到的所有交易信息按照交易哈希值不同进行分类，并根据接收到的各笔交易信息的交易信息到达时间的先后顺序对具有相同交易哈希值的交易信息对应的交易发送方的IP地址进行排序，得到第一排序结果；所述交易信息到达时间是指各交易信息被所述探针节点接收的时间戳信息，所述交易发送方的IP地址信息为将所述交易信息转发给探针节点的发送方的IP地址信息；
S4：根据第一排序结果确定具有相同交易哈希值的交易信息对应的初始节点及其邻居节点，根据确定的初始节点及其对应的邻居节点构建初设交易信息传播路径拓扑。
在本实施例中，探针节点先将搜集到的交易信息按照交易哈希值进行分类。每一笔交易都有其对应的交易哈希值，不同的交易涉及的交易哈希值不同。通过探针节点将搜集到的交易信息按照交易哈希值进行分类，就可以知道同一哈希值的交易信息经过不同传播链路转发到达探针节点的交易信息到达时间，进而根据到达时间的先后顺序推测出本次交易最有可能的传播途径，传播路径可以是初始节点-探针节点，初始节点-邻居节点-探针节点等。
在本实施例中，设置探针节点的目的是为了围绕初始节点建立监测网络，而在不知道当前交易信息的初始节点情况下，初设交易信息传播路径拓扑可以通过以下方式来获得：根据步骤S3-S4确定多个不同交易哈希值的交易信息的传播路径，根据多个不同交易哈希值的交易信息的传播路径确定数字货币交易网络中各个交易节点的连接位置关系，从而构建初设交易信息传播路径拓扑。
针对交易哈希值相同的同一笔数字货币交易，探针节点将从数字货币交易网络中通过不同路径的交易节点接收到多个版本的交易信息，尽管每个版本的交易信息(如交易金额、交易哈希值等)是相同的，但是由于不同交易节点转发该笔交易信息的时间不同(通常越靠近始发节点的节点转发交易越早)，因而同一笔交易中每个版本的交易信息到达探针节点的时间是不同的。因此，探针节点可以根据接收的时间先后顺序对接收的相同哈希值的交易信息进行排序，并根据排序结果推测出该交易信息在数字货币交易网络中的传播路径，而后通过多项交易传播路径就可以推测各个目标节点在数字货币交易网络中的相对位置以及与其他交易节点的连接关系，从而构建初设交易信息传播路径拓扑。
本发明通过在数字货币交易网络中部署探针节点，并让数字货币交易网络中所有的交易节点都与探针节点建立连接，使得探针节点可以实时接收所有交易节点转发的交易信息，基于区块链数字货币交易的特征，同一笔交易信息具有相同的哈希值，因而可以通过探针节点接收相同哈希值的交易信息的到达时间顺序，来预测出该笔交易在让数字货币交易网络中的传播路径，并根据预测出的多笔交易的传播路径进而构建出初设交易信息传播路径拓扑。初设交易信息传播路径拓扑中包含了各个交易节点的连接关系，有效提升了数字货币交易信息溯源的准确性。
在某些实施例中，根据第一排序结果确定具有相同交易哈希值的交易信息的初始节点的邻居节点包括：根据第一排序结果为每个交易发送方计算一个匹配值，将计算得到的匹配值大于第一预设匹配值的交易发送方确定为初始节点的1阶邻居节点；将计算得到的匹配值小于第一预设匹配值但大于第二预设匹配值(Gy)的交易发送方确定为初始节点的多阶邻居节点。第一预设匹配值和第二预设匹配值可以根据历史数据中用到的匹配临界值进行界定，第一预设匹配值大于第二预设匹配值。
为了简化计算，第一排序结果只对潜在初始节点、潜在1阶邻居节点、潜在2阶邻居节点，即对于网络延时大于某一个数值(该数值表示某个交易节点是否为潜在2阶邻居节点的临界值)的交易节点的交易信息到达时间不再进行计算。例如可以将探针节点的网络延时小于1ms的所有交易发送方列为潜在1阶邻居节点，将网络延时大于1ms但小于2ms的所有交易发送方列为潜在2阶邻居节点，将网络延时大于2ms的所有交易发送方列为潜在3阶邻居节点。在本实施方式中，第一排序结果只对探针节点接收的网络延时小于2ms的潜在邻居节点、潜在1阶邻居节点、潜在2阶邻居节点进行分析。
而对于经过筛选后的各个交易节点对应的网络延时，探针节点的溯源程序会基于第一排序结果对各个交易节点(包括潜在1阶邻居节点、潜在2阶邻居节点)计算一个匹配值，进而判断各个交易发送方(即交易网络中的各个交易节点)是否为某一笔交易的初始节点，以及推测出各笔交易的传播路径，进而确定与该初始节点连接的邻居节点。
通常，某个潜在交易节点计算得到的匹配值越高，说明这个交易节点作为交易发送方转发的交易信息越早被探针节点所检测到，该交易节点作为初始节点的可能性就越高。因而通过比较各个交易节点对应的匹配值的大小就可以进一步较为精准地确定出各个交易节点在本次交易传输路径中的位置，即判断出各个交易节点是属于初始节点还是属于某阶邻居节点，进而基于确实的初始节点和其对应的各邻居节点构建当前所有交易节点的连接关系，从而得到初设交易网络拓扑。
在某些实施例中，根据第一排序结果为每个交易发送方计算一个匹配值包括：根据以下公式计算第一匹配值：
Figure BDA0003229222430000131
其中，s为潜在初始节点对应的系数，Rt表示交易发送方为潜在初始节点时的交易信息到达探针节点的时间排序，Ri表示由潜在邻居节点作为交易发送方的交易信息到达探针节点的时间排序，t为理想情况下的得分最大值。
在本实施例中，若某个潜在初始节点是某笔交易信真实的发起节点，那么该潜在初始节点发起的交易信息只需要1次转发即可到达探针节点，相对应的交易传播路径为潜在初始节点-探针节点。若某个潜在邻居节点是某笔交易信息的初始节点的邻居节点，那么经过该潜在邻居节点转发的交易信息从初始节点开始至少是经过2次转发才能到达探针节点。具体的，若某个潜在1阶邻居节点是某笔交易信息的初始节点真实的1阶邻居节点，那么经过该潜在1阶邻居节点转发的交易信息从初始节点开始需要经过2次转发后到达探针节点，传播路径为初始节点-该潜在1阶邻居节点-探针节点；若某个潜在2阶邻居节点是某笔交易信息的初始节点真实的2阶邻居节点，那么经过该潜在2阶邻居节点转发的交易信息从初始节点开始需要经过3次转发后到达探针节点，传播路径为初始节点-1阶邻居节点-该潜在2阶邻居节点-探针节点。
由于潜在邻居节点相较于潜在邻居节点受网络延时的干扰较大，因此在第一匹配值的计算公式中可以将潜在邻居节点的系数设定为1，而潜在初始节点对应的系数对应的取值为大于1的数值。同时，为了便于后续比较计算，通过将公式中分母设为理想情况下的得分最大值，可以保证所有匹配值的计算结果都在0-1之间。t的具体取值可以根据实际需要进行设定，只需保证其大于通常情况下交易网络中两台服务器节点通讯的最大网络延时即可。在本申请的方案中，先通过网络时延的大小筛选出潜在初始节点、潜在1阶邻居节点、潜在2阶邻居节点，而后再通过匹配值的计算进行二次筛选，确定某笔交易在传播过程中初设的初始节点、1阶邻居节点和2阶邻居节点。优选的，可以将计算得到的匹配值最大的潜在初始节点确定为初设交易网络拓扑中的初始节点。
例如当需要对潜在初始节点进行二次筛选确定本次交易的初始节点时，公式(1)中的s为潜在初始节点对应的系数，Rt表示由潜在邻居节点(优选为潜在1阶邻居节点，若潜在1阶邻居节点数量较少，则采用潜在2阶邻居节点递补)作为交易发送方的交易信息到达探针节点的时间排序；当需要对潜在1阶邻居节点进行二次筛选确定本次交易的初始节点时，公式(1)中的s为潜在1阶邻居节点对应的系数，Rt表示由潜在2阶邻居节点或其他潜在1阶邻居节点作为交易发送方的交易信息到达探针节点的时间排序。简言之，公式(1)中s表示的是待计算匹配值的某个交易节点对应的系数，Ri表示网络延迟排序中与该交易节点最接近的第i个交易节点的时延排序。
在实际运行应用过程时，由于网络干扰条件的影响，单次计算的某个潜在节点的第一匹配值(为了便于与后续验证过程中计算的匹配值加以区分，在构建初设交易网络拓扑过程中计算的匹配值称为第一匹配值)可能出现异常值，为了提高推测的准确率，可以通过多次监测优化第一匹配值，剔除异常数据的干扰。因而在某些实施例中，方法包括：在计算完第一匹配值G后，对计算得到的第一匹配值G进行优化，得到优化后的第一匹配值Gopt作为最终的第一匹配值与预设第一匹配值(Gy)进行比较，Gopt的计算公式如下：
Figure BDA0003229222430000141
n为第一匹配值计算次数，Gi表示第i次计算得到的第一匹配值。
代入公式计算优化后的第一匹配值Gi通常包括以下两种情况：
1)采用多探针优化方式。即使用x个探针同时监测，针对每个交易都将产生x个第一匹配值.
2)多次交易优化方式。通常，具有相同输入地址的交易很可能是由同一个节点始发的，因此可以假设具有相同输入地址的y笔交易是由相同服务器节点创建的交易，得到y个第一匹配值。
在实际运算时，可以将上述两种情况得到的(x+y)个第一匹配值代入
Figure BDA0003229222430000151
中，得到优化后的第一匹配值，优化后的第一匹配值能够更精确地反映各个交易节点之间的连接关系，减少因网络延时等干扰因素带来的误差。
Gopt的数值反映了某个潜在交易节点为真实交易节点的匹配程度，以潜在初始节点为例，某一潜在初始节点结算得到的Gopt值越高，说明该潜在初始节点为交易发起的初始节点的概率就越大。为了避免Gopt值的计算出现异常，在计算得到各个潜在初始节点的Gopt值后，还可以将潜在初始节点的Gopt值与预设匹配阈值进行比较，只有当Gopt的值大于预设匹配阈值时则才会进行二次比较判断某个个潜在交易节点为真实交易节点的可能性。例如某笔交易经过探针节点接收的网络延时筛选出了3个潜在初始节点，而在对这3个潜在初始节点分别计算得到的匹配值均小于预设匹配阈值，那么在构建初设交易网络拓扑时就会忽略本次3个潜在初始节点，即不再认定3个潜在初始节点中匹配值最大的潜在初始节点为本次交易的初始节点。同理，如果潜在1阶邻居节点、潜在2阶邻居节点计算得到的匹配值均小于预设匹配阈值，那么在构建初设交易网络拓扑时就会忽略本次潜在的邻居节点，即不再认定某个潜在的某阶邻居节点中匹配值最大的为真实的该阶邻居交节点。
为了进一步简化计算，提升运算效率，在某些实施例中，在计算完成各个潜在初始节点的第一匹配值之后，只有在至少有一个潜在初始节点计算得到的第一匹配值大于预设匹配阈值(Gy)时，才会进行各个潜在1阶邻居节点的第一匹配值的计算；在计算完成各个潜在1阶邻居节点的第一匹配值之后，只有在至少有一个潜在1阶邻居节点计算得到的第一匹配值大于预设匹配阈值时，才会进行各个潜在2阶邻居节点的第一匹配值的计算。
如图3所示，在某些实施例中，探针节点被配置为能够与数字货币交易网络中所有节点的建立连接包括：
首先进入步骤S301将探针节点与数字货币交易网络中的种子节点建立连接，并让探针节点向种子节点发起节点信息获取请求；
而后进入步骤S302种子节点将各节点信息发送给探针节点；各节点信息包括数字货币交易网络中所有节点的IP地址信息；
而后进入步骤S303探针节点接收各节点信息，并向各节点的IP地址发起连接请求，并与各节点建立连接。
在这一实施例中，探针节点通过发送特定的协议命令加入数字货币交易网络，同时只接收该数字货币交易网络中的交易信息，对于其他信息可以通过设置端口参数的方式自动予以屏蔽，保证交易节点只接收交易信息，而不会受到其他信息的干扰。
在这一实施例中，本申请的溯源机制首先选定待监测的目标节点，并获得目标节点的IP地址，目标节点优选为初设交易信息传播路径拓扑中确定的各笔交易对应的初始节点。而后探针节点可以利用数字货币技术中的节点发现机制搜集数字货币交易网络中各个服务器节点的信息。优选的，节点信息还包括节点组织名称、节点所在经纬度坐标、节点所在地区名称中的任一项或多项。
在这一实施例中，探针节点首先连接数字货币的种子节点(硬编码在数字货币客户端程序中的节点IP地址)，然后向种子节点索取所有节点的节点信息。而后通过递归索取的方式，使得探针节点最终能够获得数字货币交易网络中大部分在线服务器节点的信息，分析人员可以从中选择感兴趣的目标节点进行交易溯源分析，即可以通过部署探针节点对于交易网络中任意一个交易信息的发起节点(即交易初始节点)进行分析。优选的，种子节点的数量为多个，每个种子节点都存储有当前数字货币交易网络中部分交易节点的节点信息，探针节点通过向所有种子节点发送节点信息获取请求，从而从各个种子节点处获得数字货币交易网络中所有交易节点的节点信息。
在某些实施例中，探针节点被配置为只接收数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的交易信息且不对交易信息进行转发。以数字货币交易网络为比特币交易网络为例，网络中的各服务器节点通过保存邻居节点的IP地址和端口信息来实现连接，相邻节点之间节点相互转发交易信息和区块信息，还会通过Ping等方式监测对方节点的在线状态。而比特币协议中为了降低节点的消耗，规定邻居节点的数量上限是125个，但由于本申请的探针节点在设计时，被配置为只接收数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的交易信息且不对交易信息进行转发，从而有效降低了节点的通信代价，可以使得能够与探针节点建立连接的邻居节点数量显著上升，通过能够覆盖整个数字货币交易网络中的所有服务器节点。
为了验证初设交易信息传播路径拓扑的准确性，如图2所示，在某些实施例中，方法包括以下步骤：
首先进入步骤S201在数字货币交易网络中部署一可控节点，并使得可控节点只连接目标节点；目标节点为初设交易信息传播路径拓扑中的初始节点；
而后进入步骤S202通过可控节点创建一笔验证交易信息；
而后进入步骤S203通过探针节点收集在数字货币交易网络各个节点转发的验证交易信息；
而后进入步骤S204探针节点根据验证交易信息的交易哈希值筛选出所有交易节点转发的验证交易信息，并根据接收到的各个验证交易信息的到达时间顺序对各个验证交易信息对应的交易发送方的IP地址信息进行排序，得到第二排序结果；
而后进入步骤S205根据第二排序结果计算验证交易信息的传播路径，并判断验证交易信息的传播路径是否符合初设交易信息传播路径拓扑，若不符合则对初设交易信息传播路径拓扑进行调整。
如果计算得到的验证交易信息的传播路径与初设交易信息传播路径一致，说明目标节点就是探针节点判断出的本次验证交易信息的初始节点，即交易信息到达时间最短的交易发送方的IP为目标节点对应的IP，此时不对初设交易信息传播路径拓扑进行调整；反之，如果计算得到的验证交易信息的传播路径与初设交易信息传播路径不一致，说明目标节点并非探针节点判断出的本次验证交易信息的初始节点，即交易信息到达时间最短的交易发送方的IP并非是目标节点对应的IP，导致这一情况的原因在于初设交易信息传播路径拓扑不准确，因而需要对初设交易信息传播路径拓扑进行调整。
在某些实施例中，判断所述验证交易信息的传播路径是否符合所述初设交易信息传播路径拓扑包括：判断根据第二排序结果确定的验证交易信息的初始节点是否为所述目标节点，以及判断根据第二排序结果确定的验证交易信息的初始节点的邻居节点是否为步骤S4中确定的邻居节点，若两者均判断为是则判定传播路径合所述初设交易信息传播路径拓扑，否则判断传播路径不符合初设交易信息传播路径拓扑。优选的，对初设交易信息传播路径拓扑进行调整包括：对于步骤S4确定的所述初设交易信息传播路径拓扑中初始节点及其对应的邻居节点进行调整。具体调整的方式为：按照验证的交易信息传播路径对初设交易信息传播路径拓扑中的对应的连接节点位置进行替换。
简言之，在采用图1所示的方法步骤中计算的匹配值称为第一匹配值，其作用是通过将其与预设匹配值的比较，来判断某笔交易的初始节点和邻居节点，以及根据初始节点与其邻居节点的连接关系，预测出整个初设交易信息传播路径拓扑。而在对初设交易信息传播路径拓扑构建完成后，需要对初设交易信息传播路径拓扑中各个交易节点的连接位置关系进行验证，在进行验证时，由可控节点创建的验证交易信息在进行传播过程中，探针节点也会先根据验证交易信息到达探针节点的时间筛选出验证交易信息对应的潜在初始节点和该初始节点对应的潜在邻居节点，而后再计算的潜在初始节点和该初始节点对应的潜在邻居节点的第二匹配值，第二匹配值的计算方式与第一匹配值的计算方式相似，此处不再展开，而后通过比较第二匹配值与预设匹配值的大小，进一步确定验证交易信息对应的初始节点和该初始节点对应的邻居节点。如果计算得到的第二匹配值与第一匹配值基本一致，说明初设交易信息传播路径拓扑符合实际，无需对初设交易信息传播路径拓扑进行调整，如果两者差值较大，那么初设交易信息传播路径拓扑与基于验证交易信息构建出的交易信息传播路径拓扑存在较大差异，将会按照验证交易信息构建出的交易信息传播路径拓扑对初设交易信息传播路径拓扑进行调整替换。
由于可控节点只有目标节点这1个邻居节点，可控节点创建的验证交易信息必然将由目标节点首先转发到数字货币交易网络中的，即探针节点所探测到的最先达到的交易发送方的IP地址应该是目标节点的IP地址，即最短的交易传播路径为可控节点-目标节点-探针节点，利用这种特点，可以针对交易网络中的任意服务器节点多次测试始发交易的传播路径，从而更加准确地推测各个目标节点对应的邻居节点，进而对初设交易信息传播路径拓扑中的各个交易节点的连接关系进行调整。
为了进一步减小误差，可以在数字货币交易网络中部署多个可控节点，每个可控节点分别连接不同的目标节点，然后让各个可控节点发起一笔或多笔交易，进而通过探针节点验证初设交易信息传播路径拓扑是否符合实际。
在第二方面，本发明提供了一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源系统，系统用于执行如本发明第一方面的方法。
如图4所示，为本发明一实施方式涉及的交易信息传播路径拓扑图。交易信息传播路径拓扑包括探针节点A、交易节点B、交易节点C、交易节点D、交易节点E、交易节点F、交易节点G。探针节点A分别与交易节点A-G建立连接，假设哈希值相同的某一笔交易信息的交易先后经过传播后依次被探针节点A所接收。探针节点依次记录的各个交易发送方的交易信息到达时间如表1所示：
Figure BDA0003229222430000191
Figure BDA0003229222430000201
表1
假设交易信息到达时间介于【0，1】范围内的交易发送方视为本次交易的潜在初始节点，交易信息到达时间介于【1，2】范围内的交易发送方视为本次交易的潜在1阶邻居节点，交易信息到达时间介于【2，3】范围内的交易发送方视为本次交易的潜在2阶邻居节点。从表1中可以看出，交易哈希值都为1的交易信息总共被探针节点捕捉到8次，交易信息到达时间介于【1，2】范围内的交易发送方为交易节点B，交易信息到达时间介于【1，2】范围内的交易发送方为交易节点C、交易节点D和交易节点F，交易信息到达时间介于【2，3】范围内的为交易节点E、交易节点F、交易节点G和交易节点D。
为了便于说明，假设这些潜在交易节点计算得到的匹配值均满足要求，因而可以认定交易节点B即为初始节点，交易节点C、交易节点D和交易节点F为1阶邻居节点，交易节点E、交易节点F、交易节点G和交易节点D为2阶邻居节点。因此，可以推测出交易节点C、交易节点D和交易节点F分别与交易节点B连接，又由于交易节点F、交易节点G作为2阶邻居节点时分别转发了两次交易信息到探针节点A，说明交易节点F、G都至少与两个1阶邻居节点连接；交易节点D、交易节点E作为2阶邻居节点时分别只转发了1次交易信息到探针节点A，说明交易节点D、E只与一个1阶邻居节点连接。基于此，可以构建出这笔交易信息的传播路径拓扑，具体如图4所示。
表1中对应的交易信息的传播路径如下：
路径1：交易节点B-探针节点A(交易信息到达时间为0.5ms)；
路径2：交易节点B-交易节点C-探针节点A(交易信息到达时间为1.9ms)；
路径3：交易节点B-交易节点D-探针节点A(交易信息到达时间为1.8ms)；
路径4：交易节点B-交易节点F-探针节点A(交易信息到达时间为1.7ms)；
路径5：交易节点B-交易节点C-交易节点E-探针节点A(交易信息到达时间为2.5ms)；
路径6：交易节点B-交易节点C-交易节点F-探针节点A(交易信息到达时间为2.7ms)；
路径7：交易节点B-交易节点D-交易节点F-探针节点A(交易信息到达时间为2.6ms)；
路径8：交易节点B-交易节点F-交易节点G-探针节点A(交易信息到达时间为2.8ms)；
路径9：交易节点B-交易节点D-交易节点G探针节点A(交易信息到达时间为2.8ms)；
路径10：交易节点B-交易节点F-交易节点D-探针节点A(交易信息到达时间为2.8ms)。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”或“包含……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的要素。此外，在本文中，“大于”、“小于”、“超过”等理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等理解为包括本数。
本领域内的技术人员应明白，上述各实施例可提供为方法、装置、或计算机程序产品。这些实施例可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。上述各实施例涉及的方法中的全部或部分步骤可以通过程序来指令相关的硬件来完成，的程序可以存储于计算机设备可读取的存储介质中，用于执行上述各实施例方法的全部或部分步骤。计算机设备，包括但不限于：个人计算机、服务器、通用计算机、专用计算机、网络设备、嵌入式设备、可编程设备、智能移动终端、智能家居设备、穿戴式智能设备、车载智能设备等；的存储介质，包括但不限于：RAM、ROM、磁碟、磁带、光盘、闪存、U盘、移动硬盘、存储卡、记忆棒、网络服务器存储、网络云存储等。
上述各实施例是参照根据实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到计算机设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机设备以特定方式工作的计算机设备可读存储器中，使得存储在该计算机设备可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机设备上，使得在计算机设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
S1：在数字货币交易网络中设置至少一个探针节点；所述探针节点被配置为能够与所述数字货币交易网络中所有节点的建立连接；
S2：通过所述探针节点接收所述数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的所有交易信息；所述交易信息包括交易的哈希值，每笔交易对应一个唯一的交易哈希值；
S3：探针节点将搜集到的所有交易信息按照交易哈希值不同进行分类，并根据接收到的各笔交易信息的交易信息到达时间的先后顺序对具有相同交易哈希值的交易信息对应的交易发送方的IP地址进行排序，得到第一排序结果；所述交易信息到达时间是指各交易信息被所述探针节点接收的时间戳信息，所述交易发送方的IP地址信息为将所述交易信息转发给探针节点的发送方的IP地址信息；
S4:根据第一排序结果确定具有相同交易哈希值的交易信息对应的初始节点及其邻居节点，根据确定的初始节点及其对应的邻居节点构建初设交易信息传播路径拓扑。
2.如权利要求1所述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
在所述数字货币交易网络中部署一可控节点，并使得所述可控节点只连接目标节点；所述目标节点为所述初设交易信息传播路径拓扑的初始节点；
通过所述可控节点创建一笔验证交易信息；
通过探针节点收集在所述数字货币交易网络各个节点转发的所述验证交易信息；
探针节点根据所述验证交易信息的交易哈希值筛选出所有交易节点转发的所述验证交易信息，并根据接收到的各个验证交易信息的到达时间顺序对所述各个验证交易信息对应的交易发送方的IP地址信息进行排序，得到第二排序结果；
根据所述第二排序结果计算所述验证交易信息的传播路径，并判断所述验证交易信息的传播路径是否符合所述初设交易信息传播路径拓扑，若不符合则对初设交易信息传播路径拓扑进行调整。
3.如权利要求2述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，判断所述验证交易信息的传播路径是否符合所述初设交易信息传播路径拓扑包括：
判断根据第二排序结果确定的验证交易信息的初始节点是否为所述目标节点，以及判断根据第二排序结果确定的验证交易信息的初始节点的邻居节点是否为步骤S4中确定的邻居节点，
若两者均判断为是则判定传播路径符合所述初设交易信息传播路径拓扑，否则判断传播路径不符合初设交易信息传播路径拓扑。
4.如权利要求2述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，对初设交易信息传播路径拓扑进行调整包括：对于步骤S4确定的所述初设交易信息传播路径拓扑中初始节点及其对应的邻居节点进行调整。
5.如权利要求1述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，初始节点对应的邻居节点包括1阶邻居节点和多阶邻居节点，所述1阶邻居节点为与初始节点直接相邻的节点，所述多阶邻居节点为与初始节点间接相邻的节点；
根据第一排序结果确定具有相同交易哈希值的交易信息的初始节点的邻居节点包括：
根据第一排序结果为每个所述交易发送方计算一个匹配值，将计算得到的匹配值大于第一预设匹配值的交易发送方确定为所述初始节点的1阶邻居节点；将计算得到的匹配值小于第一预设匹配值但大于第二预设匹配值的交易发送方确定为所述初始节点的多阶邻居节点。
6.如权利要求5所述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，根据第一排序结果为每个所述交易发送方计算一个第一匹配值包括：
根据以下公式计算第一匹配值：
Figure FDA0003229222420000031
其中，s为潜在初始节点对应的系数，Rt表示交易发送方为潜在初始节点时的交易信息到达所述探针节点的时间排序，Ri表示由潜在邻居节点作为交易发送方的交易信息到达所述探针节点的时间排序，t为理想情况下的得分最大值。
7.如权利要求1所述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，探针节点被配置为能够与所述数字货币交易网络中所有节点的建立连接包括：
将探针节点与所述数字货币交易网络中的种子节点建立连接，并让探针节点向所述种子节点发起节点信息获取请求；
种子节点将各节点信息发送给探针节点；所述各节点信息包括所述数字货币交易网络中所有节点的IP地址信息；
探针节点接收所述各节点信息，并向所述各节点的IP地址发起连接请求，并与所述各节点建立连接。
8.如权利要求1所述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，所述探针节点被配置为只接收所述数字货币交易网络中各节点在进行交易过程中的交易信息且不对所述交易信息进行转发。
9.如权利要求1所述的基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源方法，其特征在于，根据确定的初始节点及其对应的邻居节点构建初设交易信息传播路径拓扑包括：
根据步骤S3-S4确定多个不同交易哈希值的交易信息的传播路径，根据所述多个不同交易哈希值的交易信息的传播路径确定所述数字货币交易网络中各个交易节点的连接位置关系，从而构建完善初设交易信息传播路径拓扑。
10.一种基于区块链的数字货币交易节点IP的溯源系统，其特征在于，所述系统用于执行如权利要求1至9任一项所述的方法。
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