CN114726508B - 一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法，属于区块链和数据隐蔽传输技术领域。群组中的各个发送方基于区块链地址生成机制，利用与接收方之间共享的密钥生成特殊交易的输入地址和输出地址。针对不同发送方生成的特殊交易，其输入地址和输出地址之间存在着不同的关联性。接收方通过计算输入地址和输出地址之间的关联来筛选特殊交易，每当有新的交易同步，接收方只需一轮筛选操作即可找到所有发送方发来的特殊交易。本方法有效解决了具有多个发送方和一个接收方的群组隐蔽传输场景下的特殊交易筛选问题，提高了区块链群组隐蔽传输的安全性和特殊交易筛选效率。

Description

一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法
技术领域
本发明涉及一种数据隐蔽传输方法，具体涉及一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法，属于区块链和数据隐蔽传输技术领域。
背景技术
数据隐蔽传输机制主要应用于情报传输、隐蔽信息共享等领域，其主要使用信息隐藏等关键技术，将发送方与接收方之间的敏感数据传输行为隐藏在公开信道的正常通信行为中，信道的监听者无法感知到该行为的存在。
在基于传统网络的数据隐蔽传输机制中，发送方可以利用网络协议的字段(如TCP/IP数据包中的保留字段)嵌入隐蔽信息，或者利用网络传输的时间特性(如包间间隔或包重排顺序)嵌入隐蔽信息。然而，一旦传统网络信道被监管或者限制，数据隐蔽传输的可靠性和匿名性将无法保证。
为了解决上述技术问题，研究人员提出了基于区块链的数据隐蔽传输机制。由于区块链具有无中心和不可篡改的特性，其信道难以被监管和控制，且链上存储的数据也无法被修改和删除，使得区块链成为数据隐蔽传输的天然载体。此外，区块链各节点间的数据以广播形式同步，这意味着参与传输隐蔽数据的发送方和接收方无需直接连接，发送方只需保证数据被广播到全网即可。
在基于区块链的数据隐蔽传输机制中，发送方会将隐蔽信息嵌入到区块链交易中，构造携带隐蔽信息的特殊交易。接收方通过定期同步由其他节点广播的链上数据，并从更新的数据中筛选出特殊交易，最终恢复出隐蔽信息。因此，特殊交易筛选方法是基于区块链的数据隐蔽传输机制中的重要组成部分，具体地，发送方和接收方会预先协商一个交易筛选方法，如使用固定地址或构造符合一定生成规则的标签，接收方根据协商好的固定地址/标签生成规则实现对特殊交易的筛选。
但是，现有的区块链数据隐蔽传输中的特殊交易筛选方法仅仅适用于点对点通信，即，通信过程中仅存在一个发送方和一个接收方，并不适用于具有多个发送方和一个接收方的群组隐蔽传输场景。而如果使用现有的特殊交易筛选方法，群组隐蔽通信的安全性和效率将无法保证。若多个发送方使用相同的筛选方法和参数，一旦某个发送方被攻破，其它发送方的身份和通信行为可能暴露；若使用不同的筛选方法或参数，接收方需要执行多次特殊交易筛选操作，效率较低。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，为了解决具有多个发送方和一个接收方的群组隐蔽传输场景下的特殊交易筛选问题，提高区块链群组隐蔽传输的安全性和特殊交易筛选效率，创造性地提出一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法。
本发明的创新点在于：群组中的各个发送方基于区块链地址生成机制，利用与接收方之间共享的密钥生成特殊交易的输入地址和输出地址。针对不同发送方生成的特殊交易，其输入地址和输出地址之间存在着不同的关联性。接收方通过计算输入地址和输出地址之间的关联来筛选特殊交易，每当有新的交易同步，接收方只需一轮筛选操作即可找到所有发送方发来的特殊交易。
本发明只考虑特殊交易的筛选方法，隐蔽信息的嵌入方法不在本发明的考虑范围内。
本发明采用以下技术方案实现。
一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法，包括以下步骤：
步骤1：发送方与接收方进行链下协商。
其中，发送方是指维护一个区块链节点，在隐蔽传输过程中，发送方利用和群组中每个接收方预先协商好的密钥和隐蔽信息嵌入规则，构造携带隐蔽信息的区块链特殊交易，并将交易广播到区块链网络中。在本发明对应的群组隐蔽通信场景中，设有n个发送方。
接收方是指维护一个区块链节点并定期同步区块链交易数据，通过和发送方预先协商的密钥筛选出特殊交易，最终提取出隐蔽信息。在本发明对应的群组隐蔽通信场景中，设有1个接收方。
在实施数据隐蔽传输前，群组中的所有发送方均需要和接收方共享特殊交易筛选所用的密钥。
具体地，包括以下步骤：
步骤1.1：群组中的每个发送方首先生成一个私钥和对应的公钥。其中，私钥由发送方保存，公钥由发送方和接收方共享。
步骤1.2：当收到所有发送方共享的公钥后，接收方构造公钥列表。
步骤1.3：接收方选取一个随机数，该随机数由接收方和所有发送方共享。
步骤1.4：群组中的发送方和接收方共同协商一个隐蔽信息嵌入与提取方法。当接收方成功筛选出特殊交易后，使用上述协商的方法恢复出隐蔽信息。
步骤2：发送方构造并发送特殊交易。
群组中的发送方生成一个区块链交易，并将隐蔽信息嵌入到交易中构造特殊交易，并将特殊交易广播到区块链中。
具体地，包括以下步骤：
步骤2.1：发送方选取一个随机数，利用随机数和步骤1.1中发送方生成的属于自己的私钥计算输入公钥，并使用区块链地址生成算法，生成对应的输入地址。
步骤2.2：发送方利用步骤1.1中生成的公钥、步骤1.3中接收方选取并与所有发送方共享的随机数，以及步骤2.1中产生的随机数，计算输出公钥，并使用和步骤2.1中相同的区块链地址生成算法，生成输出地址。
步骤2.3：发送方构造区块链交易，其输入地址为步骤2.1中生成的输入地址，输出地址为步骤2.2中生成的输出地址。使用步骤1.4中协商的隐蔽信息嵌入方法，将隐蔽信息嵌入到上述区块链交易中，构造特殊交易。
步骤2.4：发送方将步骤2.3中生成的特殊交易广播到区块链网络中。
步骤3：接收方筛选特殊交易。
对于接收方，每当同步一个新区块，需要在区块中筛选由发送方广播到区块链网络中的特殊交易。
具体地，包括以下步骤：
步骤3.1：接收方提取新区块中每个区块链交易的输入地址和输出地址，并得到对应的输入公钥和输出公钥。
步骤3.2：如果接收方成功利用步骤3.1中得到的输入公钥、输出公钥和步骤2.1中产生的随机数计算出了公钥列表中的某个公钥，则该交易被视为由对应发送方发来的特殊交易。否则，该交易被视为与接收方无关的正常的区块链交易。
有益效果
本发明，对比现有技术，具有以下优点：
1.隐蔽性高。本发明方法，使用交易输入地址与输出地址间的关联实现特殊交易筛选，在不知道密钥的前提下，攻击者无法得到上述地址之间的关联，进而无法筛选出特殊交易。此外，每个发送方使用不同的密钥，一旦某个发送方的密钥泄露，群组中的其余发送方不会受到影响。因此，与现有区块链数据隐蔽传输方案中的特殊交易筛选机制相比，本发明具有更强的隐蔽性。
2.筛选效率高。本发明方法，接收方只需要一次筛选就可以找到所有发送方发来的特殊交易，筛选次数和群组隐蔽传输中的发送方数量无关。和现有特殊交易筛选机制相比，本发明的筛选效率大大提高，更加适用于具有多个发送方和单个接收方的区块链群组隐蔽传输场景。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
实施例
如图1所示，一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法，基于椭圆曲线地址生成机制，包括以下步骤：
步骤1：发送方与接收方进行链下协商。
其中，发送方是指维护一个区块链节点，在隐蔽传输过程中，发送方利用和群组中每个接收方预先协商好的密钥和隐蔽信息嵌入规则，构造携带隐蔽信息的区块链特殊交易，并将交易广播到区块链网络中。在本发明对应的群组隐蔽通信场景中，设有n个发送方。
接收方是指维护一个区块链节点并定期同步区块链交易数据，通过和发送方预先协商的密钥筛选出特殊交易，最终提取出隐蔽信息。在本发明对应的群组隐蔽通信场景中，设有1个接收方。
在实施数据隐蔽传输前，群组中的所有发送方均需要和接收方共享特殊交易筛选所用的密钥。
本实施例，基于椭圆曲线地址生成机制，设非奇异椭圆曲线E:y＝x3+ax+b mod p，其中a、b、p表示椭圆曲线E中的参数，x和y分别表示椭圆曲线E中点的横坐标和纵坐标，mod表示取模操作。具体地，且满足4a3+27b2 mod p≠0，/>代表小于参数p的所有非负整数集合，p是一个素数；/>是一个循环群，包含曲线E中的所有点，设点P是循环群/>的生成元，阶为q。
具体地，包括以下步骤：
步骤1.1：群组中的每个发送方Si首先生成一个私钥和对应的公钥Qi，1≤i≤n，/>代表小于q的所有正整数集合，Qi＝ki·P。其中，私钥ki由发送方保存，公钥Qi由发送方Si和接收方共享。
步骤1.2：当收到所有发送方共享的公钥后，接收方构造公钥列表List，List＝{Q1,…,Qn}，其中Qn表示发送方Sn生成的公钥。
步骤1.3：接收方选取一个随机数d，该随机数由接收方和所有发送方共享。
步骤1.4：群组中的发送方和接收方共同协商一个隐蔽信息嵌入与提取方法。当接收方成功筛选出特殊交易后，使用上述协商的方法恢复出隐蔽信息。
在本实施例中，隐蔽信息以明文形式被嵌入到区块链交易的自定义数据字段。
步骤2：发送方构造并发送特殊交易。
群组中的发送方生成一个区块链交易，并将隐蔽信息嵌入到交易中构造特殊交易，并将特殊交易广播到区块链中。
具体地，包括以下步骤：
步骤2.1：发送方Si选取一个随机数r，利用随机数r和步骤1.1中发送方Si生成的私钥ki，计算输入公钥Qin＝r·Qi＝rki·P，并使用区块链地址生成算法GenAddr，生成对应的输入地址Ain，Ain＝GenAddr(Qin)。
步骤2.2：发送方Si利用步骤1.1中生成的公钥Qi、步骤1.3中接收方选取并与所有发送方共享的随机数d，以及步骤2.1中产生的随机数r，计算输出公钥Qout，Qout＝rd·Qi+Qi＝(rdki+ki)·P，并使用和步骤2.1中相同的区块链地址生成算法GenAddr，生成输出地址Aout，Aout＝GenAddr(Oout)。
步骤2.3：发送方Si构造区块链交易，其输入地址为步骤2.1中生成的输入地址Ain，输出地址为步骤2.2中生成的输出地址Aout。使用步骤1.4中协商的隐蔽信息嵌入方法，将隐蔽信息嵌入到上述区块链交易中，构造特殊交易。
显然，两个公钥Qin和Qout对应的私钥分别为dki和rdki+ki，只有发送方Si拥有该私钥，接收方、外部攻击者和其它发送方均无法伪造发送方Si发送的交易。
步骤2.4：发送方Si将步骤2.3中生成的特殊交易广播到区块链网络中。
步骤3：接收方筛选特殊交易。
对于接收方，每当同步一个新区块，需要在区块中筛选由发送方广播到区块链网络中的特殊交易。
具体地，包括以下步骤：
步骤3.1：接收方提取新区块中每个区块链交易的输入地址Ain和输出地址Aout，并得到对应的输入公钥Qin和输出公钥Qout。
步骤3.2：如果接收方利用步骤3.1中得到的输入公钥Qin、输出公钥Qout和步骤1.3中产生的随机数d，计算出一个公钥Q′，Q′＝Qout-d·Qin，判断Q′∈List是否成立，如果Q′＝Qi∈List，则该交易被视为由对应发送方Si发来的特殊交易。否则该交易被视为与接收方无关的正常的区块链交易。
为了说明本发明的内容及实施方法，本说明书给出了上述具体实施例。但是，本领域技术人员应理解，本发明不局限于上述最佳实施方式，任何人在本发明的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：发送方与接收方进行链下协商；
其中，发送方是指维护一个区块链节点，在隐蔽传输过程中，发送方利用和群组中每个接收方预先协商好的密钥和隐蔽信息嵌入规则，构造携带隐蔽信息的区块链特殊交易，并将交易广播到区块链网络中；设有n个发送方；
接收方是指维护一个区块链节点并定期同步区块链交易数据，通过和发送方预先协商的密钥筛选出特殊交易，最终提取出隐蔽信息；设有1个接收方；
在实施数据隐蔽传输前，群组中的所有发送方均需要和接收方共享特殊交易筛选所用的密钥；
步骤2：发送方构造并发送特殊交易；
群组中的发送方生成一个区块链交易，并将隐蔽信息嵌入到交易中构造特殊交易，并将特殊交易广播到区块链中；
步骤3：接收方筛选特殊交易；
对于接收方，每当同步一个新区块，要在区块中筛选由发送方广播到区块链网络中的特殊交易；
其中，步骤1包括以下步骤：
步骤1.1：群组中的每个发送方首先生成一个私钥和对应的公钥，其中，私钥由发送方保存，公钥由发送方和接收方共享；
步骤1.2：当收到所有发送方共享的公钥后，接收方构造公钥列表；
步骤1.3：接收方选取一个随机数，该随机数由接收方和所有发送方共享；
步骤1.4：群组中的发送方和接收方共同协商一个隐蔽信息嵌入与提取方法；当接收方成功筛选出特殊交易后，使用上述协商的方法恢复出隐蔽信息；
步骤2包括以下步骤：
步骤2.1：发送方选取一个随机数，利用随机数和步骤1.1中发送方生成的属于自己的私钥计算输入公钥，并使用区块链地址生成算法，生成对应的输入地址；
步骤2.2：发送方利用步骤1.1中生成的公钥、步骤1.3中接收方选取并与所有发送方共享的随机数，以及步骤2.1中产生的随机数，计算输出公钥，并使用和步骤2.1中相同的区块链地址生成算法，生成输出地址；
步骤2.3：发送方构造区块链交易，其输入地址为步骤2.1中生成的输入地址，输出地址为步骤2.2中生成的输出地址；使用步骤1.4中协商的隐蔽信息嵌入方法，将隐蔽信息嵌入到上述区块链交易中，构造特殊交易；
步骤2.4：发送方将步骤2.3中生成的特殊交易广播到区块链网络中；
步骤3包括以下步骤：
步骤3.1：接收方提取新区块中每个区块链交易的输入地址和输出地址，并得到对应的输入公钥和输出公钥；
步骤3.2：如果接收方成功利用步骤3.1中得到的输入公钥、输出公钥和步骤2.1中产生的随机数计算出了公钥列表中的某个公钥，则该交易被视为由对应发送方发来的特殊交易；否则，该交易被视为与接收方无关的正常的区块链交易。
2.如权利要求1所述的一种用于区块链群组隐蔽传输的特殊交易筛选方法，其特征在于，步骤2中使用的区块链地址生成算法为GenAddr算法。
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