CN114969842A - 一种基于区块链的可信文件审批及打印方法 - Google Patents

一种基于区块链的可信文件审批及打印方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于区块链的可信文件审批及打印方法。本发明结合区块链以及水印技术，将审批过程通过区块链完成，提高审批效率，保障审批流程安全，降低人力成本；同时设计出附有抗打印扫描水印的电子签名，保障签名的不可重用、不可篡改、不可抵赖，保障电子签名的可信度；此外还结合区块链以及嵌入式设备，设计出基于区块链的打印方法，将打印管理从基于传统的中心化服务器的模式转变为基于区块链的去中心化的模式，降低了打印管理成本以及保障了文件数据的安全。

Description

一种基于区块链的可信文件审批及打印方法
技术领域
本发明涉及信息安全及区块链技术领域，具体涉及一种基于区块链的可信文件审批及打印方法。
背景技术
在政府部门、企业、学校等单位中，打印文档并请求领导签字审批是最为普遍的工作之一。不同类型的文档需要相应领导签字，甚至有些重要文档例如合同，需要多名审批者。这往往会降低办公的效率，造成资源浪费。同时，类似会议资料、项目信息、标书、财务报表等文件通常为隐私敏感型文件。在传递审批与打印的过程中，很容易造成资料的泄漏，给单位带来损失。
随着互联网和多媒体技术的不断发展，电子签名技术、打印技术在生活、办公领域得到了广泛的应用。企业中许多重要的机密文件如合同、证书、账单等运用电子签名并打成纸质印刷品。这将面临着安全问题，比如不法分子会利用扫描仪提取出电子签名进行伪造文件。此外，大部分企业使用的是专业的打印管理软件，部署在传统的中心化服务器，通过这种管理软件来管理监控打印任务，往往面临着高成本和安全性不足的问题。
发明内容
为了简化传统文件审批复杂的流程，提高办公效率，并实现审批者电子签名的不可重用、不可抵赖，，本发明提供了一种基于区块链的可信文件审批及打印方法。
本发明采用的技术方案如下：一种基于区块链的可信文件审批及打印方法，步骤如下：
步骤1，身份授权中心分别对普通员工和具有审批权限的领导进行身份注册，并分发相应的身份证书，领导的身份录入IPFS，并件存储在区块链中公示；
步骤2，请求者调用智能合约发起文件审批及打印请求，发起请求前，将待审批及打印文件传输至IPFS存储；
步骤3，智能合约接受请求者的请求信息，进行验证；
步骤4，智能合约将验证合格的请求信息发送给审批人；
步骤5，审批人收到智能合约发来的请求信息后，从IPFS中获取文件，进行审阅，并将审批结果返回给智能合约；
步骤6，智能合约收到审批结果后进行信息汇总，将最终结果在区块链公示并共识，将结果传输给请求者；
步骤7，智能合约将获批的请求信息送给水印生成设备；
步骤8，水印生成设备从IPFS获取待审批及打印文件、相应的电子签名；
步骤9，水印生成设备向电子签名嵌入抗打印扫描水印以及向文件相应位置嵌入附有水印的电子签名，并将生成的水印、带有签名的文件返回给智能合约，存入IPFS进行存证；
步骤10，水印生成设备调动打印终端，执行文件打印；
步骤11，打印完成后，打印终端整合打印结果，将打印结果返回给请求者，并且调用智能合约将打印结果在区块链公示；
步骤12，打印终端对下载到本地的所有内容进行销毁。
优选的，水印生成设备为嵌入式设备，用于向电子签名嵌入抗打印扫描水印，以及向文件相应位置嵌入附有水印的电子签名。
优选的，水印生成设备的抗打印扫描水印生成步骤如下：
首先，对电子签名进行预处理，将大于整个电子签名对象的均值灰度值更新为电子签名的平均值，过检查像素的八个连通邻域来检测对象的笔划值和填充值，使用对象填充的像素值来携带水印比特；
然后，对电子签名作标准化处理，将原始电子签名的(x,y)点的灰度值转换为标准电子签名的
Figure 909725DEST_PATH_IMAGE002
点对应的灰度值，
Figure 55229DEST_PATH_IMAGE004
Figure 428441DEST_PATH_IMAGE006
其中，(x c ,y c )表示旋转到标准电子签名中心位置的平移，s为比例因子，l为两个点的欧几里得距离，c为根据原始电子签名内容周围的最小矩形进行估计的预定值；
再，使用 FCN网络检测水印区域， FCN 网络基于VGG-16 网络，被转换为全卷积网络，包含用于特征提取的卷积层、用于重构的UpConv层以及用于输出的softmax 层；
最后，将水印位隐藏到分离的对象中，通过从左到右和从上到下处理像素将对象填充的像素值分为两组，
Figure 761334DEST_PATH_IMAGE008
Figure 998542DEST_PATH_IMAGE010
其中， n是对象填充的像素值的数量，
令s 1 为P的所有像素值之和，s 2 为Q的所有像素值之和，d为s 1 和s 2 之间的绝对差，δ 1 为s 1 和s 2 之间的距离，
如果第i th 个水印位wm i =0，若s 1 ＜s 2 且d ≥δ 1 ，P和Q中的像素值保持不变，否则将P的像素值减少阈值δ 2 ，并将Q的像素值增加阈值δ 2 ，使得s 1 ＜s 2 且d ≥δ 1 ，
如果第i th 个水印位wm i =1，若s 1 ＞s 2 且d ≥δ 1 ，P和Q中的像素值保持不变，否则将P的像素值增加阈值δ 2 ，并将Q的像素值减少阈值δ 2 ，使得s 1 ＞s 2 且d ≥δ 1 。
优选的，待审批及打印文件采用非对称加密中的RSA算法进行加密，RSA算法具有一对RSA密钥，其中之一为保密密钥，另一个为公开密钥，利用水印生成设备的公开密钥将将待审批及打印文件加密后传输，同时将密文取哈希存储至区块链。
本发明具有如下有益效果：本发明结合区块链以及水印技术，将审批过程通过区块链完成，提高审批效率，保障审批流程安全，降低人力成本；同时设计出附有抗打印扫描水印的电子签名，保障签名的不可重用、不可篡改、不可抵赖，保障电子签名的可信度；此外还结合区块链以及嵌入式设备，设计出基于区块链的打印方法，将打印管理从基于传统的中心化服务器的模式转变为基于区块链的去中心化的模式，降低了打印管理成本以及保障了文件数据的安全。
附图说明
图1是本发明实施例的流程示意图。
图2 是本发明实施例的方法架构图。
图3是本发明实施例的检测电子签名水印区域的 FCN 网络图。
具体实施方式
下面结合实施例与附图，对本发明作进一步说明。
本实施例是一种基于区块链的可信文件审批及打印方法。结合区块链技术、密码学原理、水印、星际文件等技术，实现了附有抗打印扫描水印的电子签名、高效安全的文件审批流程、数据隐私保障的打印方法。如图2所示，本实施例的文件审批及打印系统主要包括审批打印区块链的搭建、抗打印扫描水印生成及打印数据加密三部分内容。
审批打印区块链的搭建：
区块链不是一种单的技术，而是数学、密码学、互联网和计算机编程等多学科融合的技术。这些学科技术与数据库相结合，可以有效地对数据进行验证、存储、生成、更新、传输、访问等操作。本实施例通过以太坊搭建审批打印区块链，审批打印区块链由终端（分为普通员工和领导）、嵌入式设备以及数据节点构成，其中终端是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机等设备，嵌入式设备可以向电子签名嵌入水印以及向文件相应位置嵌入附有水印的电子签名，而数据节点用于记录审批、水印、以及文件的相关信息。
抗打印扫描水印生成：
（1）首先对电子签名进行预处理。
将大于整个电子签名对象的均值灰度值更新为电子签名的平均值，过检查像素的八个连通邻域来检测对象的笔划值和填充值，使用对象填充的像素值来携带水印比特。
（2）接着对电子签名标准化。
将原始电子签名的(x,y)点的灰度值转换为标准电子签名的点
Figure DEST_PATH_IMAGE012
对应的灰度值，
Figure DEST_PATH_IMAGE014
Figure DEST_PATH_IMAGE016
其中，(x c ,y c )表示旋转到标准电子签名中心位置的平移，s为比例因子，l为两个点的欧几里得距离，c为根据原始电子签名内容周围的最小矩形进行估计的预定值；
（3）使用 FCN 检测水印区域。
用于检测水印区域的 FCN 网络如图3所示，其中块 (B1-B7) 包含用于特征提取（下采样阶段）的卷积层，网络架构部分基于VGG-16 网络，它被转换为全卷积网络。卷积层的第一个块 (B1 - B3) 生成的特征图表示手写文档内容的整体形状，而最后一个块 (B4- B7) 生成的特征图表示区域特定信息。对于这个网络，在卷积操作（下采样）阶段生成的特征图是降维的，因此需要通过上采样（UpConv）来重构它们。此外，在输出上应用 softmax层，将网络的结果转换为一个二分类问题，以表示电子签名中水印区域的概率。
（4）将水印位隐藏到分离的对象中。
通过从左到右和从上到下处理像素将对象填充的像素值分为两组，
Figure DEST_PATH_IMAGE018
Figure 37649DEST_PATH_IMAGE019
其中，m、n是对象填充的像素值的数量。
令s 1 为P的所有像素值之和，s 2 为Q的所有像素值之和，d为s 1 和s 2 之间的绝对差，δ 1 为s 1 和s 2 之间的距离；
如果第i th 个水印位wm i =0，若s 1 ＜s 2 且d ≥δ 1 ，P和Q中的像素值保持不变，否则将P的像素值减少阈值δ 2 ，并将Q的像素值增加阈值δ 2 ，使得s 1 ＜s 2 且d ≥δ 1 ；
如果第i th 个水印位wm i =1，若s 1 ＞s 2 且d ≥δ 1 ，P和Q中的像素值保持不变，否则将P的像素值增加阈值δ 2 ，并将Q的像素值减少阈值δ 2 ，使得s 1 ＞s 2 且d ≥δ 1 。
打印数据加密：
RSA算法是一种非对称的加密算法，它通常是先生成一对RSA密钥，其中之一是保密密钥（私钥），由用户保存；另一个为公开密钥（公钥），可对外公开；要加密传输内容时，比如A要给B传输信息，此时A先用B的公钥将内容加密后传输，B收到A传输过来的信息后用自己的私钥解密。具体加密算法如下，
Figure DEST_PATH_IMAGE021
其中，m为明文分组，（e,n）为嵌入式设备生成的加密公钥，其生成公式如下，
Figure DEST_PATH_IMAGE023
p、q是随机生成的两个大质数。
本实施例采用非对称加密中的RSA算法，终端利用嵌入式设备的公钥对需要打印的数据进行加密，同时将密文取哈希存储至区块链。
如图1所示，为本实施例的流程步骤：
1. 注册模块（对应图1中步骤1）。
系统使用方分别对普通员工和具有审批权限的领导进行身份注册，身份授权中心为每个人分发相应的身份证书，证书中包含：姓名、所在区块地址（唯一身份标识）、角色（普通、领导）、密钥。另外，领导角色需要录入星际文件系统（IPFS），并将存储位置在区块链中公示。
2. 请求模块（对应图3中步骤2）。
普通员工与领导均可作为请求者发起文件审批及打印请求。发起请求前，需要将待打印文件传输至IPFS存储。请求者在本地打包请求信息，包括：请求者身份标识、审批人的身份标识（一个或多个）、待打印文件位置、审批截止时间，并调用智能合约发起请求。
3. 审批模块（对应图3步骤3~6）。
智能合约接收请求者的请求信息后，首先将请求信息向区块链所有节点公示，只有待所有验证节点进行验证并达成共识，才能继续进行。其次，智能合约将待审批文件位置、审批截止时间打包发送给所有被请求的审批人。
审批人收到合约发来的审批信息后，从IPFS中获取文件，进行审阅，并将审批结果返回给智能合约。审批结果为三种：批准、驳回、修改。其中，批准代表审批人同意该文件内容，并授权签名打印。驳回则直接代表文件作废，修改则需要申请人修改文件后重新审批。
智能合约收到审批结果后进行信息汇总，得出最终结果，将最终结果在区块链公示并共识，将结果传输给申请者。如果智能合约在审批截止时间前没有收到足够的审批结果，则默认审批失败。
若最终结果为批准，智能合约将打印信息传输给打印终端，其中包括：待打印文件位置、所有审批人身份标识以及对应的审批时间。
4. 水印生成模块（对应图1步骤7~9）。
打印终端中的水印生成设备从智能合约获取相应打印信息，从IPFS中下载水印所需文件：待打印文件、审批人的电子签名。
其后，水印生成设备向电子签名嵌入水印。水印信息为：文件IPFS位置、审批人唯一标识、审批时间戳信息拼合后的哈希值。水印嵌入完毕后，设备将附有抗打印扫描水印的电子签名填入文件的相应位置。最后，设备将生成的水印、带有签名的文件返回给智能合约，存入IPFS进行存证。
5. 打印模块（对应图1步骤10~12）
水印生成设备调用打印终端中的打印设备，打印设备执行文件打印。打印完成后，打印终端整合打印信息，包括打印终端的区块地址、打印完成时间、打印结果，将打印结果返回给申请者，并且调用智能合约将打印结果在区块链公示。打印终端对下载到本地的所有内容进行销毁。
由上述流程步骤可知，本实施例结合了区块链以及水印技术，将审批过程通过区块链完成，提高审批效率，保障审批流程安全，降低人力成本；同时设计出附有抗打印扫描水印的电子签名，保障签名的不可重用、不可篡改、不可抵赖，保障电子签名的可信度；此外还结合区块链以及嵌入式设备，设计出基于区块链的打印方法，将打印管理从基于传统的中心化服务器的模式转变为基于区块链的去中心化的模式，降低了打印管理成本以及保障了文件数据的安全。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为了说明本发明所作的举例，而并非对本发明的实施方式的限定。其他由本发明的实质精神所引申出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于区块链的可信文件审批及打印方法，其特征在于，步骤如下：
步骤1，身份授权中心分别对普通员工和具有审批权限的领导进行身份注册，并分发相应的身份证书，领导的身份录入IPFS，并件存储在区块链中公示；
步骤2，请求者调用智能合约发起文件审批及打印请求，发起请求前，将待审批及打印文件传输至IPFS存储；
步骤3，智能合约接受请求者的请求信息，进行验证；
步骤4，智能合约将验证合格的请求信息发送给审批人；
步骤5，审批人收到智能合约发来的请求信息后，从IPFS中获取文件，进行审阅，并将审批结果返回给智能合约；
步骤6，智能合约收到审批结果后进行信息汇总，将最终结果在区块链公示并共识，将结果传输给请求者；
步骤7，智能合约将获批的请求信息送给水印生成设备；
步骤8，水印生成设备从IPFS获取待审批及打印文件、相应的电子签名；
步骤9，水印生成设备向电子签名嵌入抗打印扫描水印以及向文件相应位置嵌入附有水印的电子签名，并将生成的水印、带有签名的文件返回给智能合约，存入IPFS进行存证；
步骤10，水印生成设备调动打印终端，执行文件打印；
步骤11，打印完成后，打印终端整合打印结果，将打印结果返回给请求者，并且调用智能合约将打印结果在区块链公示；
步骤12，打印终端对下载到本地的所有内容进行销毁。
2.根据权利要求1所述的一种基于区块链的可信文件审批及打印方法，其特征在于，水印生成设备为嵌入式设备，用于向电子签名嵌入抗打印扫描水印，以及向文件相应位置嵌入附有水印的电子签名。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于区块链的可信文件审批及打印方法，其特征在于，水印生成设备的抗打印扫描水印生成步骤如下：
首先，对电子签名进行预处理，将大于整个电子签名对象的均值灰度值更新为电子签名的平均值，过检查像素的八个连通邻域来检测对象的笔划值和填充值，使用对象填充的像素值来携带水印比特；
然后，对电子签名作标准化处理，将原始电子签名的(x,y)点的灰度值转换为标准电子签名的
Figure 352688DEST_PATH_IMAGE001
点对应的灰度值，
Figure 581413DEST_PATH_IMAGE002
Figure 157888DEST_PATH_IMAGE003
其中，(x c ,y c )表示旋转到标准电子签名中心位置的平移，s为比例因子，l为两个点的欧几里得距离，c为根据原始电子签名内容周围的最小矩形进行估计的预定值；
再，使用 FCN网络检测水印区域， FCN 网络基于VGG-16 网络，被转换为全卷积网络，包含用于特征提取的卷积层、用于重构的UpConv层以及用于输出的softmax 层；
最后，将水印位隐藏到分离的对象中，通过从左到右和从上到下处理像素将对象填充的像素值分为两组，
Figure 631726DEST_PATH_IMAGE004
Figure 508415DEST_PATH_IMAGE005
其中，m、n是对象填充的像素值的数量，
令s 1 为P的所有像素值之和，s 2 为Q的所有像素值之和，d为s 1 和s 2 之间的绝对差，δ 1 为s 1 和s 2 之间的距离，
如果第i th 个水印位wm i =0，若s 1 ＜s 2 且d ≥δ 1 ，P和Q中的像素值保持不变，否则将P的像素值减少阈值δ 2 ，并将Q的像素值增加阈值δ 2 ，使得s 1 ＜s 2 且d ≥δ 1 ，
如果第i th 个水印位wm i =1，若s 1 ＞s 2 且d ≥δ 1 ，P和Q中的像素值保持不变，否则将P的像素值增加阈值δ 2 ，并将Q的像素值减少阈值δ 2 ，使得s 1 ＞s 2 且d ≥δ 1 。
4.根据权利要求1所述的一种基于区块链的可信文件审批及打印方法，其特征在于：待审批及打印文件采用非对称加密中的RSA算法进行加密，RSA算法具有一对RSA密钥，其中之一为保密密钥，另一个为公开密钥，利用水印生成设备的公开密钥将将待审批及打印文件加密后传输，同时将密文取哈希存储至区块链。
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