CN114666035A - 一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法及运行系统 - Google Patents

一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法及运行系统 Download PDF

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CN114666035A CN202210516401.7A CN202210516401A CN114666035A CN 114666035 A CN114666035 A CN 114666035A CN 202210516401 A CN202210516401 A CN 202210516401A CN 114666035 A CN114666035 A CN 114666035A
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Abstract

本发明公开一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法及运行系统，其中包括以下步骤：步骤1、生成智能合约中的信息要素，并将信息要素通过超混沌序列实现数据加密；步骤2、根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签；步骤3、将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；步骤4、读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号；步骤5、通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体。本发明通过加密算法实现了区块链加密功能，提高了加密计算能力。

Description

一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法及运行系统
技术领域
本发明涉及保密通信技术领域，且更确切地涉及一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法及运行系统。
背景技术
智能合约是一份自我强制执行的电子协议，让区块链不止于记账。智能合约相当于传统的合同，合同的执行靠法律的约束，而智能合约通过代码来执行的，就是用户所说的代码即法律。智能合约从形式上讲就是存储在链上的一段代码，智能合约在区块链中充当的角色是以智能的方式取代了中介。智能合约（英语：Smart contract ）是一种旨在以信息化方式传播、验证或执行合同的计算机协议。智能合约允许在没有第三方的情况下进行可信交易，这些交易可追踪且不可逆转。智能合约，是一段写在区块链上的代码，一旦某个事件触发合约中的条款，代码即自动执行。也就是说，满足条件就执行，不需要人为操控。
区块链智能合约执行和应用过程中，虽然能够提高信息交易的智能化程度和透明化程度，但是如何实现数据区块链智能合约的保密通信仍旧是亟待解决的技术问题。
发明内容
针对上述技术的不足，本发明公开一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法及运行系统，在智能合约上增加加密算法，提高了合约执行的安全能力，构建了主-从区块链结构模型，提高了区块链应用能力。
为了实现上述技术效果，本发明采用以下技术方案：
一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，其中包括以下步骤：
步骤1、生成智能合约中的信息要素，并将信息要素通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递；
步骤2、根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；
步骤3、将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；
步骤4、读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；
步骤5、通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体。
作为本发明进一步的技术方案，智能合约中的信息要素包含合约数据模型、数据模型的属性、数据、映射关系、逻辑、调用相应的编程语言编写代码或者智能合约编写语言。
作为本发明进一步的技术方案，通过超混沌序列实现数据加密方法包含以下步骤：
步骤一、选取密钥参数，选取的密钥参数为8个初始值；
步骤二、对混沌序列进行预处理，计算方法为：
Figure 100002_DEST_PATH_IMAGE002AA
（1）
式（1）中，mod为模去余数运算，
Figure 923986DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 807628DEST_PATH_IMAGE004
为向下取整运算，
Figure 782800DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 751893DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 969248DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 238555DEST_PATH_IMAGE008
为经过计算得到的八个混沌序列，并且，
Figure 883163DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 605131DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 862062DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 720297DEST_PATH_IMAGE008
取值范围分别介于[0,256]之间；
Figure 535806DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 479492DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 304228DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 282548DEST_PATH_IMAGE012
为在计算过程中 八个混沌序列的权值；
步骤三、混淆处理，混淆处理的方法为：
Figure 770424DEST_PATH_IMAGE013
（2）
式（2）中，
Figure 201405DEST_PATH_IMAGE014
为异或运算符号，
Figure 298674DEST_PATH_IMAGE015
为经过运算后得到的可以用于 大数据加密的超混沌序列；
步骤四、分组加密，将步骤3中得到的4个序列对数据进行加密，加密方法是将数据按字节分组，每四个字节为一组通过乘法器加密，加密过程为：
Figure 397080DEST_PATH_IMAGE016
（3）
式（3）中，M为需要进行加密处理的数据明文，C为经过超混沌分组加密后得到的密文。
作为本发明进一步的技术方案，乘法器计算函数为：
Figure 288813DEST_PATH_IMAGE017
（4）
式（4）中，
Figure 472669DEST_PATH_IMAGE018
表示区块链节点中合约信息数据，
Figure 373629DEST_PATH_IMAGE019
表示合约信息数据上的加密信 息输出，
Figure 308567DEST_PATH_IMAGE020
表示主链加密信息，
Figure 902359DEST_PATH_IMAGE021
表示从链加密信息；B1和B2分别表示主链加密信息和从链 加密信息输出强度。
作为本发明进一步的技术方案，智能合约的终端地址发送请求信息包括合约数据模型、合约数据类型、合约数据地址、合约数据属性、合约数据映射关系和合约数据逻辑关系。
一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法的系统，其中包括：
智能合约生成器，用于生成智能合约中的信息要素；
加密模块，用于通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递
加密通信模块；
区块链网络，根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；
主-从区块链结构模型，将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；
合约执行模块，读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；
合约体系架构，通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体；其中：
智能合约生成器与加密模块连接，其中智能合约生成器与加密模块设置在源端，源端设置有主-从区块链模型，主-从区块链模型上设置有区块链节点，区块链节点设置在合约体系架构上，其中区块链节点输出至终端，在终端能够满足用户应用。
本发明有益的积极效果在于：
区别于常规技术，本发明通过生成智能合约中的信息要素，并将信息要素通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递；并根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体。本发明中的智能合约信息要素包含合约数据模型、数据模型的属性、数据、映射关系、逻辑、调用相应的编程语言编写代码或者智能合约编写语言。通过加密算法实现了加密功能，提高了加密计算能力。
本发明将智能合约记录到区块链，自动标记数据并将数据收集和保存到区块链，在执行的过程中可自动调取所保存的数据进行执行，提高效率，区块链负责数据的存储，智能合约负责业务的处理逻辑，区块链智能合约的，以数字形式定义的合约，记录条款并由程序自动执行，由于区块链的去中心化是透明化的模式，当合约的条款被触发没有按约定执行时，区块链上可自动触发执行命令。
附图说明
表示了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
图1为发明方法流程示意图；
图2为发明超混沌序列实现数据加密方法示意图；
图3为发明中乘法器计算函数示意图；
图4为发明中乘法器计算函数示意图；
图5为发明中系统结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1 （方法）
如图1所示，一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，包括以下步骤：
步骤1、生成智能合约中的信息要素，并将信息要素通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递；
步骤2、根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；
步骤3、将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；
步骤4、读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；
步骤5、通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体。
在步骤1中，智能合约中的信息要素包含合约数据模型、数据模型的属性、数据、映射关系、逻辑、调用相应的编程语言编写代码或者智能合约编写语言。
在具体实施例中，智能合约包含有三个要素：自治、自足和去中心化。自治表示合约一旦启动就会自动运行，而不需要它的发起者进行任何的干预。其次，智能合约能够自足以获取资源，也就是说通过提供服务或者发行资产来获取资金，当需要时也会使用这些资金。最后，智能合约是去中心化的，这也就是说它们并不依赖单个中心化服务器，而是分布式的，通过网络节点来自动运行。
如图2所示，在步骤1中，通过超混沌序列实现数据加密方法包含以下步骤：
选择的是连续时间混沌系统时，需要注意连续混沌序列离散化、密钥参数选取对算法性能的影响，除此之外，还要保证算法的安全性和实用性。
图2，超混沌系统1、超混沌系统2分别表示超混沌序列实现数据加密方法的介质，hash值表示超混沌序列实现数据加密方法中的函数值。下面分别通过不同的步骤进行说明。
步骤一、选取密钥参数，选取密钥参数的前提是混沌系统处于超混沌态，通过试验和计算系统达到超混沌系统时的参数，保持参数不变，选取的密钥参数为8个初始值；这样能够保证算法具有足够大的密钥空间。
步骤二、对混沌序列进行预处理，如图3所示，第一步对混沌系统进行离散化处理，本发明采用的是四阶RungeKutta法，第二部舍弃迭代序列的前100个值，舍弃前100个值的原因是为了让生成的混沌序列的随机性高，第三步对混沌序列进行相关运算，使得混沌序列能够适应于字节加密，计算方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE022AA
（1）
式（1）中，mod为模去余数运算，
Figure 901408DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 606059DEST_PATH_IMAGE004
为向下取整运算，
Figure 649364DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 414057DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 41348DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 549690DEST_PATH_IMAGE008
为经过计算得到的八个混沌序列，并且，
Figure 946036DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 881631DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 996217DEST_PATH_IMAGE007
和
Figure 544136DEST_PATH_IMAGE008
取值范围分别介于[0,256]之间；
Figure 326147DEST_PATH_IMAGE009
、
Figure 432643DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure 34526DEST_PATH_IMAGE011
、
Figure 884670DEST_PATH_IMAGE012
为在计算过程中 八个混沌序列的权值；
步骤三、混淆处理，超混沌系统生成的状态变量会存在一定的关联性，在被攻击时，这些关联性会为攻击者提供一定的信息，会提高被攻破的概率，为了提高算法的性能，减少被攻破的概率，本发明对生成的两组混沌序列进行混淆处理，混淆处理的方法为：
Figure 255608DEST_PATH_IMAGE023
（2）
式（2）中，
Figure 768892DEST_PATH_IMAGE014
为异或运算符号，
Figure 592491DEST_PATH_IMAGE015
为经过运算后得到的可以用于 大数据加密的超混沌序列；最终得到的这些序列之间的关联性全部被破坏，从而提高了算 法的安全性。
步骤四、分组加密，将步骤3中得到的4个序列对数据进行加密，加密方法是将数据按字节分组，每四个字节为一组通过乘法器加密，加密过程为：
Figure 246326DEST_PATH_IMAGE024
（3）
式（3）中，M为需要进行加密处理的数据明文，C为经过超混沌分组加密后得到的密文。
在上述步骤中，如图3所示，乘法器计算函数为：
Figure DEST_PATH_IMAGE025
（4）
式（4）中，
Figure 2930DEST_PATH_IMAGE018
表示区块链节点中合约信息数据，
Figure 451229DEST_PATH_IMAGE019
表示合约信息数据上的加密信 息输出，
Figure 27704DEST_PATH_IMAGE020
表示主链加密信息，
Figure 986695DEST_PATH_IMAGE021
表示从链加密信息；B1和B2分别表示主链加密信息和从链 加密信息输出强度。
在具体实施例中，如图4所示，主-从区块链结构模型能够汇总各行业的关系，将服务方式与行业进行匹配，简化服务流程，提高服务质量，使用户在能源服务系统中得到应用的服务过程，用户能够在服务系统中享受到流程化的服务体系，服务模式更加系统化，体验感更佳主-从区块链结构模型主要形成服务专项匹配模式，通过区块链网络建立循环体系，完成终端、源端、用户端服务循环。主-从区块链的服务模式对提高智能合约应用能力具有重要的作用。使服务系统能够针对用户需求进行专项供应，最大程度缩短匹配时间，同时循环式的服务体系对加强数据信息交互的能力具有重要作用，满足用户需求的同时保证智能合约的循环应用。
在步骤4中，智能合约的终端地址发送请求信息包括合约数据模型、合约数据类型、合约数据地址、合约数据属性、合约数据映射关系和合约数据逻辑关系。
在具体实施例中，数据获取可以通过Python代码实现，智能合约(Smartcontract)是依托计算机在网络空间运行的合约，它以信息化方式传播、验证或执行，由计算机读取、执行，具备自助的特点。智能合约事实上是由计算机代码构成的一段程序，其缔结过程是：第一步，参与缔约的双方或多方用户商定后将共同合意制定成一份智能合约；第二步，该智能合约通过区块链网络向全球各个区块链的支点广播并存储；第三步，构建成功的智能合约等待条件达成后自动执行合约内容。
智能合约具有以下技术优点：
规范性。智能合约以计算机代码为基础，能够最大限度减少语言的模糊性，通过严密的逻辑结构来呈现。内容及其执行过程对所有节点均是透明可见的，后者能够通过用户界面去观察、记录、验证合约状态。
不可逆性。一旦满足条件，合约便自动执行预期计划，在给定的事实输入下，智能合约必然输出正确的结果，并在显示视界中被具象化。
不可违约性。区块链上的交易信息公开透明，每个节点都可以追溯记录在区块链上的交易过程，违约行为发生的几率极低。
匿名性。根据非对称加密的密码学原理，零知识证明、环签名、盲签名等技术，在区块链上，虽然交易过程是公开的，但交易双方却是匿名的。
合约数据模型可以自定义不同模型，合约数据类型可以根据长短或者字节等进行定义，合约数据地址可以根据区块链节点性质进行定义，合约数据属性可以用户的用户等进行定义，合约数据映射关系可以根据区块链的节点或者源端或者终端数据属性进行定义，合约数据逻辑关系可以根据用户设置定义数据进行定义，比如数据关系、加密程度、数据节点等。
实施例2 （运行系统）
一种基于保密通信的区块链智能合约执行系统，如图5所示，包括：
智能合约生成器，用于生成智能合约中的信息要素；
加密模块，用于通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递
加密通信模块；
区块链网络，根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；
主-从区块链结构模型，将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；
合约执行模块，读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；
合约体系架构，通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体；其中：智能合约生成器与加密模块连接，其中智能合约生成器与加密模块设置在源端，源端设置有主-从区块链模型，主-从区块链模型上设置有区块链节点，区块链节点设置在合约体系架构上，其中区块链节点输出至终端，在终端能够满足用户应用。
在具体应用中，还可以设置为源端和终端，然后在源端和终端之间设置主-从区块链结构模型，在主-从区块链结构模型中设置区块链网络，在区块链网络中设置区块链节点，在区块链节点中设置合约体系架构。或者其他模块设置在源端和终端之间，以提高源端和终端之间区块链的应用能力。
本发明将智能合约记录到区块链，自动标记数据并将数据收集和保存到区块链，在执行的过程中可自动调取所保存的数据进行执行，提高效率，区块链负责数据的存储，智能合约负责业务的处理逻辑，区块链智能合约的，以数字形式定义的合约，记录条款并由程序自动执行，由于区块链的去中心化是透明化的模式，当合约的条款被触发没有按约定执行时，区块链上可自动触发执行命令。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些具体实施方式仅是举例说明，本领域的技术人员在不脱离本发明的原理和实质的情况下，可以对上述方法和系统的细节进行各种省略、替换和改变。例如，合并上述方法步骤，从而按照实质相同的方法执行实质相同的功能以实现实质相同的结果则属于本发明的范围。因此，本发明的范围仅由所附权利要求书限定。

Claims (6)

1.一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、生成智能合约中的信息要素，并将信息要素通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递；
步骤2、根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；
步骤3、将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；
步骤4、读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；
步骤5、通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体。
2.根据权利要求1所述的一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，其特征在于：智能合约中的信息要素包含合约数据模型、数据模型的属性、数据、映射关系、逻辑、调用相应的编程语言编写代码或者智能合约编写语言。
3.根据权利要求1所述的一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，其特征在于：通过超混沌序列实现数据加密方法包含以下步骤：
步骤一、选取密钥参数，选取的密钥参数为8个初始值；
步骤二、对混沌序列进行预处理，计算方法为：
Figure DEST_PATH_IMAGE002AA
（1）
式（1）中，mod为模去余数运算，
Figure 509350DEST_PATH_IMAGE003
，
Figure 459114DEST_PATH_IMAGE004
为向下取整运算，
Figure 770009DEST_PATH_IMAGE005
，
Figure 696377DEST_PATH_IMAGE006
，
Figure 41908DEST_PATH_IMAGE007
，
Figure 661108DEST_PATH_IMAGE008
为经过计算得到的八个混沌序列，并且，
Figure 459300DEST_PATH_IMAGE009
，
Figure 454937DEST_PATH_IMAGE010
，
Figure 156439DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 680962DEST_PATH_IMAGE012
取 值范围分别介于[0,256]之间；
Figure 232029DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 500199DEST_PATH_IMAGE014
、
Figure 554743DEST_PATH_IMAGE015
、
Figure 515746DEST_PATH_IMAGE016
为在计算过程中八个混沌序 列的权值；
步骤三、混淆处理，混淆处理的方法为：
Figure 554109DEST_PATH_IMAGE017
（2）
式（2）中，
Figure 861856DEST_PATH_IMAGE018
为异或运算符号，
Figure 36485DEST_PATH_IMAGE019
为经过运算后得到的可以用于大数 据加密的超混沌序列；
步骤四、分组加密，将步骤3中得到的4个序列对数据进行加密，加密方法是将数据按字节分组，每四个字节为一组通过乘法器加密，加密过程为：
Figure 902810DEST_PATH_IMAGE020
（3）
式（3）中，M为需要进行加密处理的数据明文，C为经过超混沌分组加密后得到的密文。
4.根据权利要求3所述的一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，其特征在于：乘法器计算函数为：
Figure 428469DEST_PATH_IMAGE021
（4）
式（4）中，
Figure 38442DEST_PATH_IMAGE022
表示区块链节点中合约信息数据，
Figure 67578DEST_PATH_IMAGE023
表示合约信息数据上的加密信息输 出，
Figure 370383DEST_PATH_IMAGE024
表示主链加密信息，
Figure 852180DEST_PATH_IMAGE025
表示从链加密信息；B1和B2分别表示主链加密信息和从链加密 信息输出强度。
5.根据权利要求1所述的一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法，其特征在于：
智能合约的终端地址发送请求信息包括合约数据模型、合约数据类型、合约数据地址、合约数据属性、合约数据映射关系和合约数据逻辑关系。
6.根据权利要求1-5任意一项一种基于保密通信的区块链智能合约执行方法的系统，其特征在于：包括：智能合约生成器，用于生成智能合约中的信息要素；
加密模块，用于通过超混沌序列实现数据加密，以提高智能合约的加密传递加密通信模块；
区块链网络，根据生成的加密信息要素，备注区块链节点标签，标注后的标签信息部署在区块链节点上；
主-从区块链结构模型，将区块链网络划分为主从区块链网络结构，通过以多链的形式实现系统信息互联；并在区块链网络中加入共识机制，构建点对点的交互模式；
合约执行模块，读取智能合约的终端地址发送请求信息，向合约终端发送智能合约发送信号，并发出与智能合约终端匹配的合约标识；
合约体系架构，通过区块链网络建立循环体系，完成源端、终端和区块链网络的循环体；其中：智能合约生成器与加密模块连接，其中智能合约生成器与加密模块设置在源端，源端设置有主-从区块链模型，主-从区块链模型上设置有区块链节点，区块链节点设置在合约体系架构上，其中区块链节点输出至终端，在终端能够满足用户应用。
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