CN115618426A - 基于检查点的区块链数据防篡改方法及系统 - Google Patents

基于检查点的区块链数据防篡改方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及区块链技术领域，本发明公开了基于检查点的区块链数据防篡改方法及系统；其中所述方法包括，当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。

Description

基于检查点的区块链数据防篡改方法及系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及基于检查点的区块链数据防篡改方法及系统。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提到了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
区块链可以实现去中心化，可以做到真正的开放与安全；而账本数据的安全性是各个领域使用区块链的基本安全准则，一切交易都需要基于可信的、不被篡改的账本数据。
现有防止区块链账本数据被篡改的方式大都基于各类交易的关联性校验或在使用被篡改数据时才能发现，此种机制不能有效防止账本数据被篡改且性能较差，尤其对于存证类交易，往往多笔交易之间没有相互关联的地方，并不能通过交易的关联性校验防止账本数据被篡改。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本发明提供了基于检查点的区块链数据防篡改方法及系统；当系统运行到检查点时，各个节点相互发送检查点请求，各个节点进行请求确认后将校验从上一个检查点到当前检查点之间区块的正确性，在不额外增加系统负担的情况下，可快速检查交易历史数据的正确性。
第一方面，本发明提供了基于检查点的区块链数据防篡改方法；
基于检查点的区块链数据防篡改方法，应用于区块链节点，包括：
当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；所有区块链节点的检查点长度是一致的；其中，L为正整数；每个区块链节点均包括若干个依次连接的区块；
当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；如果否，就等待下一个区块的写入，并重新判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍；
当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；
各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果否，就继续接收，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；其中，f为正整数；
将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。
第二方面，本发明提供了基于检查点的区块链数据防篡改系统；
基于检查点的区块链数据防篡改系统，包括：区块链，所述区块链包括若干个区块链节点，每个区块链节点均包括若干个依次连接的区块；
当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；所有区块链节点的检查点长度是一致的；其中，L为正整数；
当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；如果否，就等待下一个区块的写入，并重新判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍；
当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；
各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果否，就继续接收，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；其中，f为正整数；
将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1) 本发明提出的基于检查点的区块链数据防篡改机制，未通过各交易之间的关联关系进行校验，而是通过设置检查点机制，可有效发现存证类交易的账本数据异常。
2) 本发明提出的基于检查点的区块链数据防篡改机制，实际应用中可异步执行，在保证系统安全性的基础上，提高系统性能，不增加额外的系统负担。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例一的方法流程图；
图2为实施例一的链式哈希值计算示意图；
图3为实施例一的链式哈希值计算示意图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
本实施例所有数据的获取都在符合法律法规和用户同意的基础上，对数据的合法应用。
术语解释：
检查点：携带当前区块高度及计算的某段区块的链式哈希值等信息的结构。
实施例一
本实施例提供了基于检查点的区块链数据防篡改方法；
如图1所示，基于检查点的区块链数据防篡改方法，应用于区块链节点，包括：
S101：当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；所有区块链节点的检查点长度是一致的；其中，L为正整数；每个区块链节点均包括若干个依次连接的区块；
S102：当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；如果否，就等待下一个区块的写入，并重新判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍；
S103：当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；
S104：各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果否，就继续接收，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；其中，f为正整数；
S105：将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。
进一步地，如图2所示，所述计算最新的L个区块的链式哈希值，具体包括：
S102-a1：判断检查点请求中的检查点是否为区块链节点的第1个检查点，如果是第1个检查点，则先计算第1个区块的摘要；
S102-a2：根据第i-1个区块的摘要和第i个区块的内容，计算第i个区块的摘要；i的初始值为2；
S102-a3：对i进行加1操作，然后，判断i是否大于等于2且i小于等于L-1，如果是，就返回S102-a2，如果否，就根据第L-1个区块的摘要和第L个区块的内容，计算出最新的L个区块的链式哈希值。
进一步地，所述根据第i-1个区块的摘要和第i个区块的内容，计算第i个区块的摘要，具体包括：
设置第i-1个区块的摘要为hash(i-1)，第i个区块的内容为block(i)；
首先，对hash(i-1)和block(i)进行拼接组合：
O=combine(hash(i-1), block(i));
其中，O表示拼接组合的结果；
然后，使用SM3杂凑算法计算第i个区块的摘要hash(i)：
hash(i)=SM3(O)。
进一步地，判断检查点请求中的检查点是否为区块链节点的第1个检查点，如果不是第1个检查点，则最新的L个区块的链式哈希值，是根据上一个检查点的链式哈希值和当前最新的L个区块的内容计算得到的。
进一步地，如图3所示，所述计算最新的L个区块的链式哈希值，具体包括：
S102-b1：判断检查点请求中的检查点是否为区块链节点的第1个检查点，如果不是第1个检查点，则先根据前一个检查点对应区块的链式哈希值和当前检查点中第1个区块的内容，计算第1个区块的摘要；
S102-b2：根据第i-1个区块的摘要和第i个区块的内容去计算第i个区块的摘要；i的初始值为2；
S102-b3：对i进行加1操作，然后，判断i是否大于等于2且i小于等于L-1，如果是，就返回S102-b2，如果否，就根据第L-1个区块的摘要和第L个区块的内容，计算出最新的L个区块的链式哈希值。
进一步地，所述检查点请求，包括：检查点的长度L、最新区块编号、最新的区块高度、链式哈希值、区块链节点个数以及区块链节点编号。
进一步地，所述对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点，具体包括：
筛选收到的检查点请求，找到大于等于M条完全一致的消息，进而得到正确的链式哈希值；M为设定值；其中，完全一致，是指链式哈希值完全一致；
将收到的检查点请求中的链式哈希值与正确的链式哈希值对比，从而找到不一致的节点，将不一致的节点视为错误节点，错误节点是已被篡改的区块链节点；同时，找到一致的节点，将一致的节点视为正确节点，正确节点是未被篡改的区块链节点。
进一步地，所述S105：将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中，具体包括：
将未被篡改的区块链节点中的第j个区块，同步到已被篡改的区块链节点的第j个区块中，其中，j为正整数。
实施例二
本实施例提供了基于检查点的区块链数据防篡改系统；
基于检查点的区块链数据防篡改系统，包括：区块链，所述区块链包括若干个区块链节点，每个区块链节点均包括若干个依次连接的区块；
当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；所有区块链节点的检查点长度是一致的；其中，L为正整数；
当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；如果否，就等待下一个区块的写入，并重新判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍；
当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；
各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果否，就继续接收，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；其中，f为正整数；
将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，应用于区块链节点，包括：
当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；所有区块链节点的检查点长度是一致的；其中，L为正整数；每个区块链节点均包括若干个依次连接的区块；
当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；如果否，就等待下一个区块的写入，并重新判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍；
当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；
各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果否，就继续接收，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；其中，f为正整数；
将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。
2.如权利要求1所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，所述计算最新的L个区块的链式哈希值，具体包括：
a1：判断检查点请求中的检查点是否为区块链节点的第1个检查点，如果是第1个检查点，则先计算第1个区块的摘要；
a2：根据第i-1个区块的摘要和第i个区块的内容，计算第i个区块的摘要；i的初始值为2；
a3：对i进行加1操作，然后，判断i是否大于等于2且i小于等于L-1，如果是，就返回a2，如果否，就根据第L-1个区块的摘要和第L个区块的内容，计算出最新的L个区块的链式哈希值。
3.如权利要求2所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，所述根据第i-1个区块的摘要和第i个区块的内容，计算第i个区块的摘要，具体包括：
设置第i-1个区块的摘要为hash(i-1)，第i个区块的内容为block(i)；
首先，对hash(i-1)和block(i)进行拼接组合：
O=combine(hash(i-1), block(i));
其中，O表示拼接组合的结果；
然后，使用SM3杂凑算法计算第i个区块的摘要hash(i)：
hash(i)=SM3(O)。
4.如权利要求2所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，判断检查点请求中的检查点是否为区块链节点的第1个检查点，如果不是第1个检查点，则最新的L个区块的链式哈希值，是根据上一个检查点的链式哈希值和当前最新的L个区块的内容计算得到的。
5.如权利要求1所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，所述计算最新的L个区块的链式哈希值，具体包括：
b1：判断检查点请求中的检查点是否为区块链节点的第1个检查点，如果不是第1个检查点，则先根据前一个检查点对应区块的链式哈希值和当前检查点中第1个区块的内容，计算第1个区块的摘要；
b2：根据第i-1个区块的摘要和第i个区块的内容去计算第i个区块的摘要；i的初始值为2；
b3：对i进行加1操作，然后，判断i是否大于等于2且i小于等于L-1，如果是，就返回b2，如果否，就根据第L-1个区块的摘要和第L个区块的内容，计算出最新的L个区块的链式哈希值。
6.如权利要求1所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，所述检查点请求，包括：检查点的长度L、最新区块编号、最新的区块高度、链式哈希值、区块链节点个数以及区块链节点编号。
7.如权利要求1所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，所述对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点，具体包括：
筛选收到的检查点请求，找到大于等于M条完全一致的消息，进而得到正确的链式哈希值；M为设定值；其中，完全一致，是指链式哈希值完全一致；
将收到的检查点请求中的链式哈希值与正确的链式哈希值对比，从而找到不一致的节点，将不一致的节点视为错误节点，错误节点是已被篡改的区块链节点；同时，找到一致的节点，将一致的节点视为正确节点，正确节点是未被篡改的区块链节点。
8.如权利要求1所述的基于检查点的区块链数据防篡改方法，其特征是，将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中，具体包括：
将未被篡改的区块链节点中的第j个区块，同步到已被篡改的区块链节点的第j个区块中，其中，j为正整数。
9.基于检查点的区块链数据防篡改系统，其特征是，包括：区块链，所述区块链包括若干个区块链节点，每个区块链节点均包括若干个依次连接的区块；
当前区块链节点接收检查点请求，检查点请求中预先设置有区块链节点中检查点的长度L；所有区块链节点的检查点长度是一致的；其中，L为正整数；
当前区块链节点判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍，如果是，就计算最新的L个区块的链式哈希值；如果否，就等待下一个区块的写入，并重新判断自身区块的高度是否是检查点的长度L的整数倍；
当前区块链节点向区块链的其他所有节点发送检查点请求；
各个区块链节点均接收检查点请求，每个区块链节点均判断是否收到2f+1个检查点请求，如果否，就继续接收，如果是，就对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点；其中，f为正整数；
将未被篡改的区块链节点中的区块，同步到已被篡改的区块链节点的区块中。
10.如权利要求9所述的基于检查点的区块链数据防篡改系统，其特征是，所述对接收的检查点请求进行校验，找到已被篡改的区块链节点和未被篡改的区块链节点，具体包括：
筛选收到的检查点请求，找到大于等于M条完全一致的消息，进而得到正确的链式哈希值；M为设定值；其中，完全一致，是指链式哈希值完全一致；
将收到的检查点请求中的链式哈希值与正确的链式哈希值对比，从而找到不一致的节点，将不一致的节点视为错误节点，错误节点是已被篡改的区块链节点；同时，找到一致的节点，将一致的节点视为正确节点，正确节点是未被篡改的区块链节点。
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