CN113744036B - 一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，包括量子支票生成模块，量子支票，支付转账模块，区块链，区块，量子密钥生成模块，量子签名模块，数字签名，量子签名验证模块；包括以下步骤：步骤1，量子密钥生成模块为量子支票分配量子密钥；步骤2，用户A向量子支票生成模块申请量子支票；步骤3，用户A使用量子签名模块对量子支票签名；步骤4，用户B通过量子签名验证模块验证数字签名；步骤5，支付转账模块完成量子支票支付；步骤6，量子支票支付账本保存到区块链。本发明能够在去信任的网络中最大程度保证支票交易的安全性和效率，具有理论上的绝对安全性和抗量子攻击特性，保存在区块链中的支票账本具有可追溯性和防篡改性。

Description

一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法
技术领域
本发明涉及量子加密及区块链签名领域，具体涉及一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法。
背景技术
支票是一种重要的财务结算方式，和现金结算，转账结算等共同运用于各类交易行为中。随着计算机和经济水平的快速发展，电子支票在各个企业、单位、个人中的推广与使用也在不断的提高。所谓的电子支票是客户向收款人签发的，无条件的数字化支付指令。它可以通过因特网或无线接入设备来完成传统支票的所有功能。支票上除了必须的收款人姓名、银行账号、金额和日期外，还隐含了加密信息电子支票通过电子函件直接发送给收款方，收款人从电子邮箱中取出电子支票，并用电子签名签署收到的证实信息，再通过电子函件将电子支票送到银行，把款项存入自己的账户。
但是目前的传统支票系统也是存在着一些缺点与问题：
一、现有的电子支票采用中心化的架构，需要可信的第三方才可完成交易。如果第三方的支票系统出现问题，会给电子支票带来灾难性的损失。中心化的电子支票系统的托收支票退票率太高，导致客户体验较差。市面上支票影像系统是依托影像技术将纸质支票转化为影像信息，通过计算机及网络将影像信息在第三方托收银行和付款银行之间进行传递和提示付款的业务处理系统。这样的电子化支票会受到上传影像信息的准确性以及不同银行设置的不同参数的影响，从而导致系统校验通过率不高，具有高的退票率。在多次校验失败后，用户会选择其他方式支付，降低了用户体验。
二、传统的电子支票安全性不高，容易伪造和篡改。传统的中心化支票架构过度依赖于中心机构的可信度，如果第三方中心机构被攻击，电子支票很容易被篡改和伪造。中心化架构的账本安全性完全依赖于中心节点的可靠性，但是中心化架构的安全性和系统漏洞一直很难做到完美无缺。对于支票中的签名以及印验过程中，攻击者可能利用中心化架构的一些漏洞来对支票进行篡改或者伪造，这些会破坏电子支票交易公平性以及货币流通的秩序，使得账本不再可靠。
三、传统的电子支票处理效率不够高。在中心化的电子支票架构中，不论有多少节点参与交易，所有交易的性能都依赖于中心节点的性能，一旦中心节点的性能不佳或受到高峰期影响，则所有用户的业务受理均会受到影响。在中心化架构中提出业务处理所涉及到的环节太多，尤其是跨地域支票交易，尤其需要更长时间才能完成。用户提出支票后资金一般不能立即到账，而是要等待两天或更长时间，这样就会影响到个别企业资金的正常周转。并且传统中心化架构中电子支票的提示付款期的时间太短，期限只有十天，加上每个地方银行机构的计算方式不太一致，容易造成退票和支票交易失败。
四、传统的电子支票系统缺乏抗量子攻击的安全性。随着量子计算的发展，量子计算所带来的超强并行性，使得传统的加密和签名方式变的不再安全，量子GROVER算法和SHOR算法对于破解电子支票的编码和关键技术造成重大的风险。传统支票要改善系统安全性，往往是增加密钥的长度和业务环节复杂性，但这些对于量子计算机来说是轻而易举可以破解的。而且过于复杂的加密签名算法或业务流程大大降低了电子支票的工作效率，也给用户和工作人员增加了很大麻烦，电子支票的审核以及真伪识别的难度增大，不可控制的人为差错和支付风险增加。
在未来，电子支票在使用过程中的效率和安全性变得越来越重要。但是经典的加密和签名技术尚无有效手段兼顾电子支票的安全性和效率，提升安全性必然降低效率，提升效率必然也降低了安全性。到目前为止，市场上仍然没有一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法。
发明内容
本发明为了解决以上技术问题，提供了一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，通过利用区块链技术和量子加密技术实现量子支票，大大提升了电子支票的安全性和效率，并具有很强的抗量子攻击特性。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，包括量子支票生成模块，量子支票，支付转账模块，区块链，区块，量子密钥生成模块，量子签名模块，数字签名，量子签名验证模块；
包括以下步骤：
步骤1，量子密钥生成模块为量子支票分配量子密钥；
步骤2，用户A向量子支票生成模块申请量子支票；
步骤3，用户A使用量子签名模块对量子支票签名；
步骤4，用户B通过量子签名验证模块验证数字签名；
步骤5，支付转账模块完成量子支票支付；
步骤6，量子支票支付账本保存到区块链；
上述量子支票生成模块能够利用量子力学原理生成量子支票，进一步的，量子支票生成模块为量子支票生成唯一的支票编码；
所述量子支票用于为付款方提供支付结算，而无需直接使用现金；进一步地，量子支票在使用时由付款方用户标明付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳，并附上数字签名，再将量子支票转让给收款方作为结算凭证；进一步地，收款方收到量子支票后，其对应的收款方银行账号可以从支票上标明的付款方银行账号兑现收款，所兑现的现金数额即为支票金额。
上述支付转账模块用于读取量子支票的支票编码，付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳，并将相应金额的现金从付款方银行账户转入收款方银行账户；进一步地，支付转账模块中的付款方银行账户包括付款方名称和付款方银行账户，收款方银行账户包括收款方名称和收款方银行账号。
上述区块链用于保存量子支票的账本信号和支付转账模块的支付账本信息，进一步地，区块链由多个区块组成；所述区块为一个数据记录区域，用于保存量子支票的一个数据副本和支付转账模块支付的一个数据副本。
上述量子密钥生成模块，利用量子力量机制生成一对量子密钥，为量子支票的付款方提供数字签名所需的私钥，为量子支票的收款方提供验证数字签名所需的公钥；
上述量子签名模块，用于为量子支票的付款方提供数字签名所需的加密算法，加密密钥为量子密钥生成模块为量子支票的付款方分配的私钥，从而生成数字签名；
上述数字签名，用于量子支票的付款方提供持有证明，量子支票的付款方使用量子密钥生成模块分配的私钥和量子签名模块实施数字签名，完成数字签名的量子支票即为签名者所有；进一步地，数字签名能够被收款方通过量子签名验证模块和量子密钥生成模块分配的公钥所验证；
上述量子签名验证模块，用于为量子支票的收款方提供数字签名所需的解密算法，可为量子支票的收款方提供支票接收证明，量子支票的收款方使用量子密钥生成模块分配的公钥和量子签名验证模块对数字签名进行验证；
上述步骤1，量子密钥生成模块为量子支票分配量子密钥；包括以下子步骤：
子步骤1-1，量子密钥生成模块进行量子密钥分发；量子密钥生成模块利用量子力学原理为用户和区块链生成纠缠粒子态序列，用户和区块链手中各持有一组量子态序列，且有每对纠缠粒子态对中的一个，并约定测量基；
子步骤1-2，用户与区块链进行密钥协商；用户和区块链各自使用测量基测量手中各自持有的量子态序列，并在公共信道公开各自的测量结果；进一步地，用户和区块链对比手中的测量基和公开的测量结果，如果对比测量结果的错误率低于预定的数值，则认为本次量子密钥协商是成功的，并进入子步骤1-3；否则认为本次量子通信不安全，取消本次密钥协商，重新返回步骤1-1进行量子密钥分发；
子步骤1-3，量子密钥生成模块利用密钥协商生成一对私钥和公钥；用户和区块链选取测量结果一致的量子态构建量子密钥；优选地，直接使用测量结果一致的量子态组成私钥，并对私钥进行指定的运算得到公钥，但算法无法从公钥反推算出私钥。
上述步骤2，用户A向量子支票生成模块申请量子支票；包括以下子步骤：
子步骤2-1，用户A向量子支票生成模块发出申请；用户在区块链网上交易平台上填入相关信息完成注册，分配到用户编码号和量子私钥后，用户向量子支票生成模块提交量子支票申请，用户的所有相关资料以及申请记录都保存在区块链中；
子步骤2-2，量子支票生成模块验证用户A的申请；量子支票生成模块收到用户的量子支票申请后，量子支票生成模块会审核用户申请信息，并查询区块链进行验证；如果用户信息与区块链上保存的信息一致，则验证成功，进入子步骤2-3；否则，如果信息不一致，则返回子步骤2-1，用户A向量子支票生成模块重新申请；
子步骤2-3，量子支票生成模块生成量子支票；进一步地，当量子支票生成模块验证通过后，利用量子力学原理生成一个量子支票编码纠缠粒子序列，其中，用户和量子支票生成模块手中各持有一组量子态序列，且有每对纠缠粒子态对中的一个。
上述步骤3，用户A使用量子签名模块对量子支票签名；包括以下子步骤：
子步骤3-1，用户A填写量子支票信息；量子支票在正式使用前需要用户A填写量子支票信息，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳，此张量子支票才被激活，才能正常使用，并可转让给其他用户A用于支付结算业务；
子步骤3-2，量子支票信息盲化处理；用户A填写完量子支票信息后，量子签名模块随机产生一个盲化因子，对量子支票进行盲化处理，支票的信息不再是明文显示；
子步骤3-3，对量子支票量子态进行重新分配；量子签名模块将盲化的量子支票的量子序列中一部分量子态发送给用户A，并保留量子序列中的一部分量子态在自己手中；
子步骤3-4，重新编码盲化的量子支票；收到量子签名模块发送的量子粒子态后，用户A对粒子进行联合测量，Bell基测量结果为两组互为正交的量子态 之一，并由量子签名模块记录测量结果，并编码成两位经典信息；
子步骤3-5，完成量子签名；用户A使用Bell基测量完所有的粒子组的量子态之后，用量子密钥生成模块预先协商的量子私钥进行签名，得到签名后的量子支票测量结果，即数字签名，量子支票签名加密可以采用量子受控幺正变换，例如受控非门Cnot门操作。
上述步骤4，用户B通过量子签名验证模块验证量子支票；包括以下子步骤：
子步骤4-1，用户A将签名的量子支票发送给用户B；如果预设的交易触发条件满足，签名后的量子支票即数字签名将被用户A发送到用户B，用户B收到用户A发送的量子支票后可以对数字签名执行验证程序；
子步骤4-2，用户B解密量子支票；用户B也是区块链的合法用户，并与量子密钥生成模块共享量子私钥和公钥，否则用户B无法解密用户A的数字签名；进一步地，用户B使用量子密钥生成模块分配的量子公钥，通过量子签名验证模块运行解密算法对数字签名进行解密，还原为量子支票；
子步骤4-3，验证量子支票解密信息；进一步地，用户B对量子签名验证模块解密后的量子支票信息进行拆解，并将测量结果发送至量子签名模块；量子签名模块将用户B发送来量子支票信息与自身保留的一部分量子态信息进行对比；如果解密后的结果对比一致，则签名验证成功，量子签名验证模块向用户A和用户B分别发送签名验证成功的消息，用户A无法否认本次转让的量子支票信息，用户B也无法否认本次接收到的量子支票信息；否则，如果解密后的结果对比不一致，量子签名验证模块认为本次量子支票签名无效，量子签名验证失败；
上述步骤5，支付转账模块完成量子支票支付；包括以下子步骤：
子步骤5-1，支付转账模块向量子支票付款方银行申请转账；用户B收到量子签名验证模块发送的签名验证成功的消息后，对量子支票进行去盲变换，得到去盲操作后的业务数据，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳；用户B根据量子支票记载的信息向付款方银行账号申请转账；
子步骤5-2，量子支票付款方银行确认转账申请；付款方银行收到用户B发送的量子支票转账申请后，审核付款方信息和收款方信息是否正确无误，如果审核无误，则进入子步骤5-3，否则返回前一子步骤5-1；
子步骤5-3，量子支票付款方银行向收款方银行转账；付款方银行按照量子支票上的支票金额，将相应数量的货币从付款方银行账号转账到收款方银行账号；进一步地，转账成功后，创建本次量子支票支付账本；
上述步骤6，量子支票支付账本保存到区块链；包括以下子步骤：
子步骤6-1，所有区块记录本次量子支票支付账本的副本；进一步地，本次量子支票从付款方账号转账到收款方账号的账本会被所有区块完整记录，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳；
子步骤6-2，记账权区块向所有区块广播本次支付账本；所有区块按照区块所记载的方式选举记账权区块，并由该区块将本次量子支票账本全网广播；
子步骤6-3，所有区块对广播账本进行共识；区块链上所有区块节点收到该记账权区块广播的量子支票账本信息时，均与本区块节点保存的账本记录进行比较和共识；如果所有区块节点认为广播的账本信息与本节点保存的账本信息一致，则共识成功，否则共识失败；
子步骤6-4，通过共识的记账权区块添加到区块链；成功通过所有区块节点共识的记账权区块被添加到区块链的末尾，该节点上的量子支票账本不可篡改，而其余的非记账权区块上的账本被删除，本次交易成功。
本发明提供的一种基于多粒子纠缠的量子订票会计凭证加密结算方法，具有如下有益效果：
一、本发明的量子支票具有去中心化架构和去信任特性。在本发明中，量子支票是依赖于区块链的，在整个支票申请的流程中，申请和转账均在区块链上进行，完全无需可信的第三方和中心架构。一旦量子支票转账和记账成功，所有区块就已经达成共识，则该账本就具有不可否认性，无需担心成为空头支票，导致客户体验较差。
二、本发明的量子支票安全性高，具有防篡改特征。量子支票完全在区块链上进行快速申请以及转账业务，使用户体验好，区块链构建的分布式账本可以保证支票账本的真实性、可追溯行和不可否认性。本发明使用的量子签名具有盲操作，具有很强的匿名性和扩展性，系统性能不依赖于中心节点的性能，能够保证支票交易过程的顺利进行，以及交易双方的隐私安全。区块链系统将自行共识，自动记账，适合复杂网络情况下的支票交易。
三、本发明的量子支票处理效率更高。本发明的量子支票使用了量子密钥和量子签名算法，在提高安全性的同时并不依赖于算法的复杂性，实现了安全性和效率的平衡。在支票交易的过程中，数字签名所需的密钥都是通过量子支票生成模块来完成，无需第三方平台。本方案所述的量子支票上是对任何对其伪造和攻击行为具有天生的免疫力，是无条件安全的；并且加密解密过程简单，无需很长的量子密钥和复杂的签名流程，能够保证支票业务的办理效率，节约用户的时间。
四、本发明的量子支票具有抗量子攻击特性。本发明所述的量子支票方案是基于量子力学的测不准原理和不可克隆原理，使得攻击者无法伪造出来一个完全一样的量子支票的，也不会象经典电子支票一样被复制和伪造，具有理论上的绝对安全性。本发明所述量子支票不仅可以防止电子支票的编码和关键技术被破解，而且天然具备抗量子攻击的能力。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1是本发明的系统结构示意图；
图2是本发明的工作方法流程图；
具体实施方式
图1是本发明的系统结构示意图，包括量子支票生成模块100，量子支票200，支付转账模块300，区块链400，区块500，量子密钥生成模块600，量子签名模块700，数字签名800，量子签名验证模块900。
上述量子支票生成模块100，优选地，为光学量子计算机，与用户端经典计算机和区块链相连，用于连续产生作为量子态的单光子，使用光子态的偏振态0°，90°，45°，135°编码两组互为正交的量子态进一步地，量子支票生成模块100能够按指定的算法或哈希函数为每个量子支票200产生唯一的编码。
上述量子支票200，优选地，为量子计算机上的量子态，并可通过光纤或自由空间量子信道传输，使用光子态的偏振态0°，90°，45°，135°编码两组互为正交的量子态作为测量基，利用这两组测量基进行量子支票200编码；进一步地，每个量子支票200具有独一无二的量子态编码，已经使用过的量子支票200编码也无法再次使用。
上述支付转账模块300，优选地，为经典计算机，或智能手机，与银行的服务器通过互联网相连，用于访问用户在银行的账户，并对用户的银行账户进行存款、转账、取款操作；进一步地，只有在银行注册合法身份的用户才可以使用支付转账模块300，从而避免非法银行账户攻击本量子支票系统。优选地，使用计算机参数为Intel酷睿i56500显卡：NVIDIAGeForce 1060内存：ddr4 3600 16GB固态硬盘512G，并安装好支票交易平台客户端软件，用于支付转账；进一步的，也可使用具有触摸屏的智能手机进行轻量级和精简的操作，并安装好手机端支票交易平台软件，用于支付转账。
上述区块链400，优选地，为多个区块500前后相连组成的链状数据结构；进一步地，所有区块500使用公共互联网设备和协议组网。
上述区块500，经典计算机，或智能手机，也可以是银行服务器，专用存储器，具有存储功能；优选地，使用计算机参数为Intel酷睿i56500显卡：NVIDIA GeForce 1060内存：ddr4 3600 16GB固态硬盘512G，并安装好记账软件和共识软件，用于支付记账；进一步的，也可使用具有触摸屏的智能手机进行轻量级和精简的操作，并安装好手机端记账软件和共识软件，用于支付记账。
上述量子密钥生成模块600，优选地，为光学量子计算机，用于连续产生作为量子态的单光子，使用光子态的偏振态0°，90°，45°，135°编码两组互为正交的量子态进一步地，量子密钥生成模块600能够按指定的算法为每个用户产生唯一的量子密钥对，包括用户的私钥和区块链400的公钥；进一步地，量子密钥生成模块600可与量子签名模块700、量子签名验证模块900通过量子信道和经典信道相连。
上述量子签名模块700，优选地，为光学量子计算机，与用户端经典计算机和区块链相连，可以通过光学器件操作量子态的一系列单光子，使用光子态的偏振态0°，90°，45°，135°编码两组互为正交的量子态进一步地，量子签名模块700能够输入量子密钥生成模块600生成的量子私钥对量子支票200运行指定的加密或签名算法，支持对量子态进行幺正变换，对量子门进行旋转和酉变换；进一步地，量子签名模块700能够将量子态签名转为经典态签名，并传输到互联网上，用于用户在互联网输传输签名的量子支票200信息和银行实施转账交易。
上述数字签名800，优选地，为经典计算机的数据结构，只有输入量子密钥生成模块600生成的量子私钥，量子签名模块700对量子支票200运行指定的加密或签名算法才可将量子支票200或盲化的量子支票200转换为经典态的数字签名800，从而在区块链网络上传输；接收到数字签名800的用户，只有输入量子密钥生成模块600生成的量子公钥，使用量子签名验证模块900对量子支票200运行指定的解密或解签名算法才可将经典态的数字签名800还原为量子支票200或盲化的量子支票200。
上述量子签名验证模块900，优选地，为光学量子计算机，与用户端经典计算机和区块链相连，可以通过光学器件操作量子态的一系列单光子，使用光子态的偏振态0°，90°，45°，135°编码两组互为正交的量子态进一步地，量子签名模块700能够输入量子密钥生成模块600生成的量子公钥对量子支票200运行指定的解密或解签名算法，支持对量子态进行幺正变换，对量子门进行旋转和酉变换；进一步地，量子签名模块700能够将解密后的量子支票转为经典态支票，并传输到互联网上，用于用户在互联网输传输量子支票200信息和银行实施转账交易。
图2是本发明的工作方法流程图；下面结合具体实施例，对本发明作进一步详细的阐述：包括以下步骤：
步骤1，量子密钥生成模块600为量子支票200分配量子密钥；
子步骤1-1，量子密钥生成模块600进行量子密钥分发；使用光子态的偏振态 编码两组互为正交的量子态/>
子步骤1-2，用户与区块链500进行密钥协商；
子步骤1-3，量子密钥生成模块600利用密钥协商生成一对私钥和公钥；
用户和与量子密钥生成模块600将密钥转换为测量基序列，测量标准如下：
00对应x+方向
01对应x-方向
10对应y+方向
11对应y-方向
其中随后用户与量子密钥生成模块600用上面的测量标准对他们各自的多粒子纠缠粒子进行测量，并选取一部分测量结果一致的量子态作为量子私钥，并使用算法生成对应的量子公钥。
步骤2，用户A向量子支票生成模块100申请量子支票200；
子步骤2-1，用户A向量子支票生成模块100发出申请；用户在客户端计算机上运行量子支票交易软件，填入相关信息进行注册，量子密钥生成模块600在验证完身份与合法性后，用户申请量子支票，用户的所有相关资料以及历史记录都保存在区块链500数据库中；
子步骤2-2，量子支票生成模块100验证用户A的申请；当两个用户交易时，用户A将一定金额的量子支票签名后再发送到用户B手中，用户B验证签名之前，量子支票生成模块100需要先运行量子支票交易软件验证用户A的申请，再进行后续的兑换和转账业务；
子步骤2-3，量子支票生成模块100生成量子支票200；用户A在量子支票交易软件提交量子支票申请后，量子支票生成模块100会审核用户A递交的量子支票申请表，当信息验证通过后，量子支票生成模块100可以生成一张空白的量子支票，具有独一无二的编号，但是未有实际的交易时间，收款方信息和时间戳信息；用户A需要进一步填写量子支票信息和交易双方信息，此张量子支票才被激活，才能正常使用，随后出具该支票给用户B，用户B才可将量子支票的金额通过银行支付兑现；
进一步地，量子支票生成模块100为了生成一个量子支票，需要预先准备一个n位的初始字符串k0：
k0＝a0，a1，…an)；
量子支票生成模块100在生成量子支票的过程中，一个普通的量子支票应该包括X个相同的量子支票态和字符串编码Lk，其中量子支票态的生成从一个经典字符串开始，并且每个量子支票的字符串编码都是不同的；
进一步地，量子支票生成模块100从中选择一个随机的多阶多项式g(x)，使得g(0)＝k0，之后，量子支票生成模块100通过计算使得kj＝g(xj)，j∈{1，2，…n}，其中xj为非零元素；
进一步地，量子支票生成模块100对初始的字符串进行转换，转换方式通过一个函数的形式表现出来，即E:{0,1}w→{0,1}m，其中w＝cm,并且c>1，E是关于kj的一个函数，E(kj)表示从kj中随机获得出来的初始字符串，Ei(kj)表示在kj中随机获得的第i个结果，然后，将这个结果输入到量子单向函数中，就会产生log(n+1)个量子位的量子态：
其中，kj∈{0,1}n，i∈(1，2，…n)，j∈(1，2，…n)；
进一步地，量子支票生成模块100从n个量子态中选择z个不同的量子态，然后把选择出来的量子态全部输入到函数h中，函数h为量子指纹函数，得到一个表达式：
量子支票生成模块100得到的上式多粒子纠缠态|up>的结果就是生成的量子支票200。
进一步地，申请的量子支票200也可以临时保存在区块链400中。
步骤3，用户A使用量子签名模块700对量子支票200签名；
子步骤3-1，用户A填写量子支票200信息；首先用户A在获得量子支票200后，可以依据量子支票的编码Lk搜索到；在使用之前，用户A需要根据交易金额的需要填写相关信息，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳；
子步骤3-2，量子支票200信息盲化处理；假设盲化后的量子支票200为
子步骤3-3，对量子支票200量子态进行重新分配；
子步骤3-4，重新编码盲化的量子支票200；
子步骤3-5，生成数字签名800；进一步地，用户A使用量子私钥KAE对进行量子加密，即签名操作，把签名结果/>发送给用户B；
步骤4，用户B通过量子签名验证模块900验证数字签名800；
子步骤4-1，用户A将签名的量子支票200发送给用户B；
子步骤4-2，用户B解密量子支票200；用户B使用量子公钥输入量子签名验证模块900，对数字签名800进行解密操作，还原为量子态
子步骤4-3，验证量子支票200解密信息；在量子支票使用的过程中，银行和用户B须判断量子支票的真伪性，通过安全措施保障各自的利益；进一步地，用户B对解密信息的真伪进行判断，如果解密信息与原量子支票200信息/>一致的话，则本次量子支票签名验证成功，然后进行下一步支付操作，否则，此次签名无效，本次交易终止；
优选地，量子签名验证模块900将用户B得到的多粒子纠缠态|u'p＞与用户A的量子支票200的多粒子纠缠态|up>进行比较，进一步地，量子签名验证模块900可以构建量子比较电路，把用户B解密得到的多粒子纠缠态|u'p＞与用户A的多粒子纠缠态|up＞一起输入到量子比较电路；进一步地，量子签名验证模块900在进行测量前的多粒子纠缠态为：
量子签名验证模块900测量后的概率为：
如果这两个最终量子态相同的话，那么最后得到的这个结果应该等于0，否则，这两个的内积＜up|u'p>≤δ，得到的p≥(1-δ2)/2；因此根据测量结果，量子签名验证模块900能够验证本次量子签名的真伪。
步骤5，支付转账模块300完成量子支票200支付；
子步骤5-1，支付转账模块300向量子支票200付款方银行申请转账；
子步骤5-2，量子支票200付款方银行确认转账申请；进一步地，付款方银行也可向量子签名验证模块900验证本次量子签名的真伪，或者向区块链查询量子支票200的真伪。
子步骤5-3，量子支票200付款方银行向收款方银行转账；付款方银行服务器按量子支票200所记载的金额将相应货币转入收款方银行账户。
步骤6，量子支票200支付账本保存到区块链400；
子步骤6-1，所有区块500记录本次量子支票200支付账本的副本；优选地，区块链400中的所有区块500节点，包括服务器、计算机、存储器、智能手机，在记录本次量子支票200支付账本具有同等的地位，每个节点只记录一个副本，且所有账本数据完全一致；
子步骤6-2，记账权区块500向所有区块500广播本次支付账本；优选地，记账权区块500的选举允许在不同区块链400中有所不同，但是，区块链400中的所有区块500节点，包括服务器、计算机、存储器、智能手机，在争夺记账权时都具有平等的地位；
子步骤6-3，所有区块500对广播账本进行共识；优选地，区块链400可以根据用户需要选择不同的共识机制，选举最优的记账权区块500；进一步地，记账权区块500不可由攻击者通过算法计算出来；
子步骤6-4，通过共识的记账权区块500添加到区块链400；优选地，区块链400中的所有区块500节点，包括服务器、计算机、存储器、智能手机，都具有平等的地位。

Claims (6)

1.一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，包括量子支票生成模块（100），量子支票（200），支付转账模块（300），区块链（400），区块（500），量子密钥生成模块（600），量子签名模块（700），数字签名（800）和量子签名验证模块（900）；
其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，量子密钥生成模块（600）为量子支票（200）分配量子密钥；
所述步骤1，量子密钥生成模块（600）为量子支票（200）分配量子密钥，包括以下子步骤：
子步骤1-1，量子密钥生成模块（600）进行量子密钥分发；量子密钥生成模块（600）利用量子力学原理为用户和区块链（400）生成纠缠粒子态序列，用户和区块链（400）手中各持有一组量子态序列，且有每对纠缠粒子态对中的一个，并约定测量基；
子步骤1-2，用户与区块链（400）进行密钥协商；用户和区块链（400）各自使用测量基测量手中各自持有的量子态序列，并在公共信道公开各自的测量结果，用户和区块链（400）对比手中的测量基和公开的测量结果，如果对比测量结果的错误率低于预定的数值，则认为本次量子密钥协商是成功的，并进入子步骤1-3；否则认为本次量子通信不安全，取消本次密钥协商，重新返回步骤1-1进行量子密钥分发；
子步骤1-3，量子密钥生成模块（600）利用密钥协商生成一对私钥和公钥；用户和区块链（400）选取测量结果一致的量子态构建量子密钥，或直接使用测量结果一致的量子态组成私钥，并对私钥进行指定的运算得到公钥，且算法无法从公钥反推算出私钥；
步骤2，用户A向量子支票生成模块（100）申请量子支票（200）；
所述步骤2，用户A向量子支票生成模块（100）申请量子支票（200），包括以下子步骤：
子步骤2-1，用户A向量子支票生成模块（100）发出申请；用户在区块链（400）网上交易平台上填入相关信息完成注册，分配到用户编码号和量子私钥后，用户向量子支票生成模块（100）提交量子支票（200）申请，用户的所有相关资料以及申请记录都保存在区块链（400）中；
子步骤2-2，量子支票生成模块（100）验证用户A的申请；量子支票生成模块（100）收到用户的量子支票（200）申请后，量子支票生成模块（100）会审核用户申请信息，并查询区块链（400）进行验证；如果用户信息与区块链（400）上保存的信息一致，则验证成功，进入子步骤2-3；否则，如果信息不一致，则返回子步骤2-1，用户A向量子支票生成模块（100）重新申请；
子步骤2-3，量子支票生成模块（100）生成量子支票（200）；进一步地，当量子支票生成模块（100）验证通过后，利用量子力学原理生成一个量子支票编码纠缠粒子序列，其中，用户和量子支票生成模块（100）手中各持有一组量子态序列，且有每对纠缠粒子态对中的一个；
步骤3，用户A使用量子签名模块（700）对量子支票（200）签名；
所述步骤3，用户A使用量子签名模块（700）对量子支票（200）签名；包括以下子步骤：
子步骤3-1，用户A填写量子支票（200）信息；量子支票（200）在正式使用前需要用户A填写量子支票信息，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳，此张量子支票才被激活，才能正常使用，并转让给其他用户A用于支付结算业务；
子步骤3-2，量子支票（200）信息盲化处理；用户A填写完量子支票（200）信息后，量子签名模块（700）随机产生一个盲化因子，对量子支票（200）进行盲化处理，支票的信息不再是明文显示；
子步骤3-3，对量子支票（200）量子态进行重新分配；量子签名模块（700）将盲化的量子支票（200）的量子序列中一部分量子态发送给用户A，并保留量子序列中的一部分量子态在自己手中；
子步骤3-4，重新编码盲化的量子支票（200）；收到量子签名模块（700）发送的量子粒子态后，用户A对粒子进行联合测量，Bell基测量结果为两组互为正交的量子态、/>、、/>之一，并由量子签名模块（700）记录测量结果，并编码成两位经典信息；
子步骤3-5，生成数字签名（800）；用户A使用Bell基测量完所有的粒子组的量子态之后，用量子密钥生成模块（600）预先协商的量子私钥进行签名，得到签名后的量子支票（200）测量结果，即数字签名（800）；量子支票（200）签名加密采用量子受控幺正变换；
步骤4，用户B通过量子签名验证模块（900）验证数字签名（800）；
所述量子签名验证模块（900），用于为量子支票（200）的收款方提供数字签名（800）所需的解密算法，为量子支票（200）的收款方提供支票接收证明，量子支票（200）的收款方使用量子密钥生成模块（600）分配的公钥和量子签名验证模块（900）对数字签名（800）进行验证；
步骤5，支付转账模块（300）完成量子支票（200）支付；
所述支付转账模块（300）用于读取量子支票（200）的支票编码，付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳，并将相应金额的现金从付款方银行账户转入收款方银行账户，支付转账模块（300）中的付款方银行账户包括付款方名称和付款方银行账户，收款方银行账户包括收款方名称和收款方银行账号；
步骤6，量子支票（200）支付账本保存到区块链（400）；
所述区块链（400）用于保存量子支票（200）的账本信号和支付转账模块（300）的支付账本信息，区块链（400）由多个区块（500）组成；
所述区块（500）为一个数据记录区域，用于保存量子支票（200）的一个数据副本和支付转账模块（300）支付的一个数据副本。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，其特征在于，所述量子支票生成模块（100）能够利用量子力学原理生成量子支票（200），且量子支票生成模块（100）为量子支票（200）生成唯一的支票编码；
所述量子支票（200）用于为付款方提供支付结算，而无需直接使用现金；进一步地，量子支票（200）在使用时由付款方用户标明付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳，并附上数字签名（800），再将量子支票（200）转让给收款方作为结算凭证；进一步地，收款方收到量子支票（200）后，其对应的收款方银行账号从支票上标明的付款方银行账号兑现收款，所兑现的现金数额即为支票金额。
3.根据权利要求1所述的一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，其特征在于，所述量子密钥生成模块（600），利用量子力量机制生成一对量子密钥，为量子支票（200）的付款方提供数字签名（800）所需的私钥，为量子支票（200）的收款方提供验证数字签名（800）所需的公钥；
所述量子签名模块（700），用于为量子支票（200）的付款方提供数字签名（800）所需的加密算法，加密密钥为量子密钥生成模块（600）为量子支票（200）的付款方分配的私钥，从而生成数字签名（800）；
所述数字签名（800），用于量子支票（200）的付款方提供持有证明，量子支票（200）的付款方使用量子密钥生成模块（600）分配的私钥和量子签名模块（700）实施数字签名，完成数字签名的量子支票（200）即为签名者所有；进一步地，数字签名（800）能够被收款方通过量子签名验证模块（900）和量子密钥生成模块（600）分配的公钥所验证。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，其特征在于，所述步骤4，用户B通过量子签名验证模块（900）验证量子支票（200）；包括以下子步骤：
子步骤4-1，用户A将签名的量子支票（200）发送给用户B；如果预设的交易触发条件满足，签名后的量子支票（200）即数字签名（800）将被用户A发送到用户B，用户B收到用户A发送的量子支票（200）后对数字签名（800）执行验证程序；
子步骤4-2，用户B解密量子支票（200）；用户B也是区块链（400）的合法用户，并与量子密钥生成模块（600）共享量子私钥和公钥，否则用户B无法解密用户A的数字签名（800）；进一步地，用户B使用量子密钥生成模块（600）分配的量子公钥，通过量子签名验证模块（900）运行解密算法对数字签名（800）进行解密，还原为量子支票（200）；
子步骤4-3，验证量子支票（200）解密信息；用户B对量子签名验证模块（900）解密后的量子支票（200）信息进行拆解，并将测量结果发送至量子签名模块（700）；
量子签名模块（700）将用户B发送来量子支票（200）信息与自身保留的一部分量子态信息进行对比；如果解密后的结果对比一致，则签名验证成功，量子签名验证模块（900）向用户A和用户B分别发送签名验证成功的消息，用户A无法否认本次转让的量子支票（200）信息，用户B也无法否认本次接收到的量子支票（200）信息；否则，如果解密后的结果对比不一致，量子签名验证模块（900）认为本次量子支票（200）签名无效，量子签名验证失败。
5.根据权利要求1所述的一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，其特征在于，所述步骤5，支付转账模块（300）完成量子支票（200）支付；包括以下子步骤：
子步骤5-1，支付转账模块（300）向量子支票（200）付款方银行申请转账；用户B收到量子签名验证模块（900）发送的签名验证成功的消息后，对量子支票（200）进行去盲变换，得到去盲操作后的业务数据，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳；用户B根据量子支票（200）记载的信息向付款方银行账号申请转账；
子步骤5-2，量子支票（200）付款方银行确认转账申请；付款方银行收到用户B发送的量子支票（200）转账申请后，审核付款方信息和收款方信息是否正确无误，如果审核无误，则进入子步骤5-3，否则返回前一子步骤5-1；
子步骤5-3，量子支票（200）付款方银行向收款方银行转账；付款方银行按照量子支票（200）上的支票金额，将相应数量的货币从付款方银行账号转账到收款方银行账号，转账成功后，创建本次量子支票（200）支付账本。
6.根据权利要求1所述的一种基于区块链数字签名的量子支票交易方法，其特征在于，所述步骤6，量子支票（200）支付账本保存到区块链（400）；包括以下子步骤：
子步骤6-1，所有区块（500）记录本次量子支票（200）支付账本的副本；进一步地，本次量子支票（200）从付款方账号转账到收款方账号的账本会被所有区块（500）完整记录，包括付款方名称和收款方名称，付款方银行账号和收款方银行账号，支票金额及时间戳；
子步骤6-2，记账权区块（500）向所有区块（500）广播本次支付账本；所有区块（500）按照区块（500）所记载的方式选举记账权区块（500），并由该区块将本次量子支票（200）账本全网广播；
子步骤6-3，所有区块（500）对广播账本进行共识；区块链（400）上所有区块节点收到该记账权区块（500）广播的量子支票（200）账本信息时，均与本区块节点保存的账本记录进行比较和共识；如果所有区块节点认为广播的账本信息与本节点保存的账本信息一致，则共识成功，否则共识失败；
子步骤6-4，通过共识的记账权区块（500）添加到区块链（400）；成功通过所有区块节点共识的记账权区块（500）被添加到区块链（400）的末尾，该节点上的量子支票（200）账本不可篡改，而其余的非记账权区块（500）上的账本被删除，本次交易成功。
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