CN115150061A - 后量子密码算法数字货币交易方法、装置、设备及介质 - Google Patents

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Abstract

本申请提供后量子密码算法数字货币交易方法、装置、设备及介质。所述方法包括：确定用户唯一标识为公钥；基于后量子密码算法，生成所述公钥对应的私钥；基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值；基于后量子密码算法，利用所述私钥对所述第一哈希值加密，生成数字签名；广播所述公钥、所述转账信息和所述数字签名；接收所述公钥、所述转账信息和所述数字签名；基于后量子密码算法，利用所述公钥对所述数字签名解密，生成所述转账信息的第二哈希值；基于哈希算法生成所述转账信息的第三哈希值；确定所述公钥和所述转账信息中的用户唯一标识一致，且所述第二哈希值和所述第三哈希值一致，则所述广播验证成功，进行交易。

Description

后量子密码算法数字货币交易方法、装置、设备及介质
技术领域
本申请涉及电子支付技术领域，具体涉及后量子密码算法数字货币交易方法、装置、设备及介质。
背景技术
数字货币是数字化的货币，近年来得到大规模的使用，如以比特币为代表的各种非法定数字货币拉开了数字货币序幕，许多国家也开展了法定数字货币的研究，部分已开始落地，今年中国的央行数字货币DCEP也开始在深圳等城市试点。可以预见，未来数字化的货币将在人们生活中得到越来越广泛的应用。
密码算法是当今网络空间安全的基石，公钥密码、对称密码、哈希算法等密码算法共同构成了当今的各种密码体系。现今各标准使用的AES、ECDSA、SM2/3/4/9等算法经过大量论证，确保在目前的经典计算机理论模型下对其破解的运算复杂度足够高，使成功破解对计算资源的需求达到无法实现的程度。然而通过引入量子计算机模型，可降低一些困难问题的计算复杂度。比如Shor算法可以在多项式级时间复杂度内求解大数分解和离散对数问题，因此支持Shor算法的大规模量子计算机出现后，那么基于此类问题的SM2、ECDSA、RSA、Diffie-Hellman等公钥算法都将被攻破。在此基础上构建的数字货币也将不再安全。
除此之外，比特币等数字货币的密钥体系中，密钥的生成、传输、存储、使用、销毁等管理复杂，拥有数字货币的私钥代表持有该数字货币，每位货币拥有者的私钥如果保存不善或丢失，该数字货币将消失，无法追回。私钥由随机数生成，一般调用系统软件生成，随机数质量不高，而且随机数跟生成的时间等因素相关，一旦随机数被攻击者找到规律，可能会被破解，货币将被窃取。
发明内容
本申请实施例提供一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易方法，包括：确定用户唯一标识为公钥；基于后量子密码算法，生成所述公钥对应的私钥；基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值；基于后量子密码算法，利用所述私钥对所述第一哈希值加密，生成数字签名；广播所述公钥、所述转账信息和所述数字签名。
根据一些实施例，所述方法还包括：接收所述公钥、所述转账信息和所述数字签名；基于后量子密码算法，利用所述公钥对所述数字签名解密，生成所述转账信息的第二哈希值；基于哈希算法生成所述转账信息的第三哈希值；确定所述公钥和所述转账信息中的用户唯一标识一致，且所述第二哈希值和所述第三哈希值一致，则所述广播验证成功，进行交易。
根据一些实施例，所述用户唯一标识包括预设的收款账号、邮箱、身份证号、手机号的至少一种。
根据一些实施例，所述转账信息包括转出账户信息和转入账户信息、转账金额。
本申请实施例还提供一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易装置，包括公钥确定模块、后量子密码算法密钥生成模块、哈希算法模块、后量子密码算法加密模块和广播模块，所述公钥确定模块确定用户唯一标识为公钥；所述后量子密码算法密钥生成模块基于后量子密码算法，生成所述公钥对应的私钥；所述哈希算法模块基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值；所述后量子密码算法加密模块基于后量子密码算法，利用所述私钥对所述第一哈希值加密，生成数字签名；所述广播模块广播所述公钥、所述转账信息和所述数字签名。
根据一些实施例，所述装置还包括接收模块、后量子密码算法解密模块、验证模块，所述接收模块接收所述公钥、所述转账信息和所述数字签名；所述后量子密码算法解密模块基于后量子密码算法，利用所述公钥对所述数字签名解密，生成所述转账信息的第二哈希值；所述哈希算法模块还基于哈希算法生成所述转账信息的第三哈希值；所述验证模块确定所述公钥和所述转账信息中的用户唯一标识一致，且所述第二哈希值和所述第三哈希值一致，则所述广播验证成功，进行交易。
根据一些实施例，所述用户唯一标识包括预设的收款账号、邮箱、身份证号、手机号的至少一种。
根据一些实施例，所述转账信息包括转出账户信息和转入账户信息、转账金额。
本申请实施例还提供一种电子设备，包括一个或多个处理器和存储器，所述存储器用于存储一个或多个程序；当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器执行如上所述的方法。
本申请实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,其中，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如上所述的方法。
本申请实施例提供的技术方案，私钥不由随机数生成器直接生成，而是用基于标识的后量子密码算法生成，质量更高，被攻击可能性大幅降低，货币安全性提升，能抵御大规模量子计算机的攻击；而且以用户标识作为公钥，利用算法生成私钥，管理简单，丢失可追回。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请实施例的一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易方法流程示意图。
图2是本申请实施例的另一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易方法流程示意图。
图3是本申请实施例的一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易装置功能组成框图。
图4是本申请实施例的另一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易装置功能组成框图。
图5是本申请实施例提供的一种电子设备功能组成框图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应当理解，本申请的说明书和权利要求书中使用的术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
图1是本申请实施例的一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易方法流程示意图，包括以下步骤。
在S10中，确定用户唯一标识为公钥。
在数字货币交易中，密钥用被认可的用户唯一标识作为公钥，用户唯一标识包括但不限于预设的收款账号、邮箱、身份证号、手机号的至少一种。用户唯一标识应该是预设的被认可的标识。
与比特币交易用随机数作为私钥不同，在本实施例中，以用户唯一标识作为公钥，用后量子密码算法生成私钥，克服了因随机数质量不高容易被破解的缺点。
在S20中，基于后量子密码算法，生成公钥对应的私钥。
“后量子密码”与“量子密码”是一对经常被混淆的概念。后量子密码指通过现有数学工具实现、可以抵抗量子计算机攻击的密码算法，又称为“抗量子密码”。这里“后”指当前所设计的算法在量子计算机出现之后依然可以经受住攻击而存活下来。而量子密码泛指利用量子力学特性来加密的密码学方法，目前量子密码最著名的领域是量子密钥分发。
后量子密码基于现有的数学理论和电子计算机平台，旨在确保在当前技术环境下加密的数据在大规模通用量子计算机出现后仍然安全。只需对现有的安全芯片等设备进行一定的软件改造升级，即可初步实现对后量子密码的功能支持。后量子密码可在现有的各种安全协议中简单方便地替换ECC、RSA等公钥组件，和当前已有的密码系统有较好的兼容性。相比量子密钥分发，后量子密码更适用于智能卡、物联网、车载电子、手机等商用和民用终端设备，可以在现有的芯片平台上用更低的成本实现对量子计算机攻击的防护。旨在使用经典计算机模型下当前可用的设备和算法理论构建密码算法，使其可以抵抗基于大规模量子计算机的攻击，以此来确保当前的加密数据即使在量子算法攻击可行之后依然是安全的。
d＝PQ_KG(e)。
其中，e为公钥，d为私钥，PQ_KG为基于标识的后量子密码算法的密钥生成函数，此处不限定具体生成过程，由实际选取的算法决定。
在S30中，基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值。
转账信息包括但不限于转出账户信息和转入账户信息、转账金额。例如“A用户向B用户支付1个币”。
h＝H(m)。
其中，m为转账信息，h为m的第一哈希值，H为哈希算法，具体生成过程由实际选取的算法决定。Hash算法可以把任意长度的输入通过算法压缩变换成固定长度的输出。
在S40中，基于后量子密码算法，利用私钥对第一哈希值加密，生成数字签名。
c＝PQ_ENC(h,d)
其中，h为转账信息的第一哈希值，d为私钥，c为数字签名，也就是对转账信息哈希值的加密后的值，PQ_ENC为基于标识的后量子密码算法的加密函数，此处不限定具体生成过程。
在S50中，广播公钥、转账信息和数字签名。
广播公钥、转账信息和数字签名，以进行进一步的数字货币交易。
根据一些实施例，基于标识的后量子密码算法数字货币交易方法还包括以下步骤，如图2所示。
在S60中，接收公钥、转账信息和数字签名。
在S70中，基于后量子密码算法，利用公钥对数字签名解密，生成转账信息的第二哈希值。
h’＝PQ_DEC(c,e)
其中c为数字签名，e为公钥，h’为对c用公钥e解密后的第二哈希值，PQ_DEC为基于标识的后量子密码算法的解密函数，此处不限定具体生成过程。
在S80中，基于哈希算法生成转账信息的第三哈希值。
h”＝H(m)
其中m为转账信息，h”为m的第三哈希值，H为哈希算法，此处不限定具体生成过程。
在S90中，确定公钥和转账信息中的用户唯一标识一致，且第二哈希值和第三哈希值一致，则广播验证成功，进行交易。
图3是本申请实施例的一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易装置功能组成框图，包括公钥确定模块1、后量子密码算法密钥生成模块2、哈希算法模块3、后量子密码算法加密模块4和广播模块5。
公钥确定模块1确定用户唯一标识为公钥。后量子密码算法密钥生成模块2基于后量子密码算法，生成公钥对应的私钥。哈希算法模块3基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值。后量子密码算法加密模块4基于后量子密码算法，利用私钥对第一哈希值加密，生成数字签名。广播模块5广播公钥、转账信息和数字签名。
用户唯一标识包括但不限于预设的收款账号、邮箱、身份证号、手机号的至少一种。用户唯一标识应该是预设的被认可的标识。
根据一些实施例，基于标识的后量子密码算法数字货币交易装置还包括接收模块6、后量子密码算法解密模块7和验证模块8，如图4所示。
接收模块6接收公钥、转账信息和数字签名。后量子密码算法解密模块7基于后量子密码算法，利用公钥对数字签名解密，生成转账信息的第二哈希值。哈希算法模块3还基于哈希算法生成转账信息的第三哈希值。验证模块8确定公钥和转账信息中的用户唯一标识一致，且第二哈希值和第三哈希值一致，则广播验证成功，进行交易。
本申请实施例提供的技术方案，私钥不由随机数生成器直接生成，而是用基于公钥的后量子密码算法生成，质量更高，被攻击可能性大幅降低，货币安全性提升，能抵御大规模量子计算机的攻击；而且以用户标识作为公钥，利用算法生成私钥，管理简单，丢失可追回。
图5是本申请实施例提供的一种电子设备功能组成框图。
电子设备可以包括输出单元301、输入单元302、处理器303、存储器304、通讯接口305，以及内存单元306。
存储器304作为一种非暂态计算机可读存储器，可用于存储软件程序、计算机可执行程序以及模块。当一个或多个程序被一个或多个处理器303执行，使得一个或多个处理器303实现如上所述的方法。
存储器304可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储根据电子器件的使用所创建的数据等。此外，存储器304可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态性存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态性固态存储器件。在一些实施例中，存储器304可选包括相对于处理器303远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至电子设备。
以上实施例仅为说明本申请的技术思想，不能以此限定本申请的保护范围，凡是按照本申请提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本申请保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易方法，其特征在于，包括：
确定用户唯一标识为公钥；
基于后量子密码算法，生成所述公钥对应的私钥；
基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值；
基于后量子密码算法，利用所述私钥对所述第一哈希值加密，生成数字签名；
广播所述公钥、所述转账信息和所述数字签名。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：
接收所述公钥、所述转账信息和所述数字签名；
基于后量子密码算法，利用所述公钥对所述数字签名解密，生成所述转账信息的第二哈希值；
基于哈希算法生成所述转账信息的第三哈希值；
确定所述公钥和所述转账信息中的用户唯一标识一致，且所述第二哈希值和所述第三哈希值一致，则所述广播验证成功，进行交易。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述用户唯一标识包括预设的邮箱、身份证号、手机号、收款账号的至少一种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述转账信息包括转出账户信息和转入账户信息、转账金额。
5.一种基于标识的后量子密码算法数字货币交易装置，其特征在于，包括：
公钥确定模块，确定用户唯一标识为公钥；
后量子密码算法密钥生成模块，基于后量子密码算法，生成所述公钥对应的私钥；
哈希算法模块，基于哈希算法生成转帐信息的第一哈希值；
后量子密码算法加密模块，基于后量子密码算法，利用所述私钥对所述第一哈希值加密，生成数字签名；
广播模块，广播所述公钥、所述转账信息和所述数字签名。
6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，还包括：
接收模块，接收所述公钥、所述转账信息和所述数字签名；
后量子密码算法解密模块，基于后量子密码算法，利用所述公钥对所述数字签名解密，生成所述转账信息的第二哈希值；
所述哈希算法模块还基于哈希算法生成所述转账信息的第三哈希值；
验证模块，确定所述公钥和所述转账信息中的用户唯一标识一致，且所述第二哈希值和所述第三哈希值一致，则所述广播验证成功，进行交易。
7.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述用户唯一标识包括预设的邮箱、身份证号、手机号、收款账号的至少一种。
8.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述转账信息包括转出账户信息和转入账户信息、转账金额。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
一个或多个处理器；
存储器，用于存储一个或多个程序；
当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器执行，使得所述一个或多个处理器执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序,其中，当所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行如权利要求1至4中任一项所述的方法。
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