CN116074115B - 一种基于智能合约实现跨链加密会话方法 - Google Patents

一种基于智能合约实现跨链加密会话方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于智能合约实现跨链加密会话方法，通过本发明方法实现不同区块链账号间在保持区块链应用的去中心化前提下，可实现与外部区块链账号点对点的会话协商过程，实现了信息及通信建立的跨链方法，并利用数字加密技术实现了点对点通信的安全及隐私保护；一旦不需要维持会话仅需要丢弃已方发布的公钥所对应的私钥，实现了阅读对方消息后，即可不再被其他任何人看到，达到“阅后即焚”的效果。

Description

一种基于智能合约实现跨链加密会话方法
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种基于智能合约实现跨链加密会话方法。
背景技术
区块链公链是开源的,链上账本数据也是公开的，对所有人开放，任何人都可以通过公开的接口查询区块链数据和开发相关应用，因此整个系统信息高度透明，用户账号使用公钥表示，私钥是源自随机数生成，公钥是通过算法从私钥推导出来，但不能从公钥推导出私钥，公钥与私钥是成对存在的，它们的作用是：
公钥加密，私钥解密；私钥签名，公钥验签。
区块链应用是去中心化的，而在区块链应用中在特定情形下双方需要在链上交易前进行沟通，且因安全需求不希望通过传统中心化即时通信应用沟通， 此时可充分利用区块链技数字加密技术以及通过区块链分布式存储网络实现点对点的账号间通信通道建立。
区块链有多条，如果一个区块链中的账号需要与另外一条区块链的账号建立加密的点对点通信通道，在本发明之前还没有有效的可行机制和方法。
发明内容
本发明的目的是利用区块链智能合约技术，实现突破不同的区块链两个账号之间建立安全的去中心化的隐私保护的点对点沟通。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于智能合约实现跨链加密会话方法，其特征在于，包括以下步骤：
一种基于智能合约实现跨链加密会话的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)创建有多个不同的区块链的区块链集合S :{BC1,BC2,......,BCn}，所述区块链使用私钥产生区块链账号；
2)在所述区块链集合S中的每一个区块链上部署包含多个多功能智能合约的智能合约集合SSC：{SC1,SC2，......，SCn}，所述智能合约包括如下功能：
a.发起方向外部链的接收方发出沟通请求功能 init；
b.能回应跨链请求的reply功能；
c.查询对方所在区块链上智能合约日志信息的判断与自己建立会话的功能；
3)跨链区块链BC1的账号A在数字加密客户端生成用于建立通信需要的私钥KA,及利用非对称加密算法推导出私钥KA的公钥PA；
4)区块链BC1的账号A通过智能合约SC1的方法INIT，向智能合约SC1传入为本次通信会话建立的公钥PA;智能合约SC1建立内部数据结构SL表示会话，存储账号A、账号A建立的此会话专用的公钥PA、包含外部链的编号BC2的通信目标账号B、账号A对通信目标账号B的通信端点IPNS_A，所述会话的数据结构：
SL = [{to:{chainID:BC2,account:B},PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B}]；
IPNS是分布式存储网络中的固定端点，由账号A创建的IPNS只能有A进行内容输出。区块链BC1上智能合约SC1将使用目标区块链的账号B的公钥对会话信息{PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B} 进行非对称加密得到加密字段信息ctext,并写入到智能合约中，所述加密后的会话信息结构为:
SLitem = {from:A,to:{chainID:BC2,account:B},endPoint:ctext }；
5)区块链BC2上的账号B在调用智能合约前生成一个私钥KB并利用非对称加密算法推导出私钥KB的公钥PB，按区块链BC1高度访问智能合约SC1， 如果通过检索智能合约SC1的会话SL集合中的to:字段的值，查询到有账号要与区块链BC2的账号B建立会话的Slitem内的{chainID:BC2,account:B}可匹配BC2上的账号B，账号B用自己的私钥解密ctext加密信息得到明文信息：{PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B}。
6)账号B若同意建立会话SL`，将向 区块链BC2上的智能合约SC2发出reply发出调用，内容为向区块链BC1的账号A通信而创建的IPNS端点IPNS_B，再加上信息的发送、接收信息，按如下格式进行编码：
SLItem`= {from:B,to:{chainID:BC1,account:A},endPoint：ctext`}；
其中的ctext`由账号A的公钥PA对{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A}进行加密得到，将SLItem为参数调用智能合约SC2的reply功能，写入SL`数据结构中。
7)账号 A在步骤4)完成之后，按照区块链BC2高度检索智能合约 SC2 的SL`数据结构，检索到SL`中存在对BC1上的A的回应记录，尝试利用私钥KA 对endPoint值进行解密；如果解密成功，即可获得账号B传回给A的信息{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A},获知账号B 的用于建立通信的公钥PB，账号 A 可以利用此公钥PB加密发给账号 B 的回复信息，并且知道B发消息给A的IPNS端点IPNS_for_A。
8)当任一账号决定不再传输内容，立即删除为此点对点通信建立的会话通道记录，此时不再维持通道数据结构，从而废弃之前通过建立会话得到的通道。
进一步的，所述通信过程中的账号都是利用智能合约调用往区块链写入信息，通过区块链确认的区块数据及合约方法输出日志来获取可能发送给自己的通信内容，通信内容加密部分都是采用对方的持有的公钥利用非对称加密算法进行加密的。
进一步的，所述数字加密客户端为数字加密钱包。
本发明的有益效果是：通过本发明方法实现不同区块链账号间在保持区块链应用的去中心化前提下，可实现与外部区块链账号点对点的会话协商过程，实现了信息及通信建立的跨链方法，并利用数字加密技术实现了点对点通信的安全及隐私保护；一旦不需要维持会话仅需要丢弃已方发布的公钥所对应的私钥，实现了阅读对方消息后，即可不再被其他任何人看到，达到“阅后即焚”的效果。
附图说明
为了易于说明，本发明由下述的较佳实施例及附图作以详细描述。
图1是本发明一种基于智能合约实现跨链加密会话方法两个不同区块链的账号跨链点对点通信会话建立及维持示意图原理图；
图2是本发明一种基于智能合约实现跨链加密会话方法跨链会话建立过程及会话时序图。
具体实施方式
为使本发明申请的实施目的、技术方案和特点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本发明申请实施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发明申请的一部分例子，而并非全部实施案例。通常在此处附图中描述和展示出的本发明申请实施例的可以有不同的配置来布置和设计。
因此，以发明申请中提供的施例详细描述并非旨在限制本申请要求保护的的范围，而是仅仅表示本申请的特定实施案例。基于本申请中的实施案例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“非对称加密”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
由于区块链本质上是一种公开的分布式帐本技术，通常在记录在区块链上的信息都是公开的，所有区块链节点应该都可以获得某个区块链记录的信息，每一个参与区块链交易记录的账号都无需知道对方在哪里，无需中心化服务器即可通过区块链进行信息交换传输，任何两个账号间的链上交互信息上链后都是公开可见的；另外，账号的私钥通过钱包类DAPP进行管理和存储，钱包简化了利用私钥进行签名进行交易的操作。
有鉴于此, 本实施案例提供一种基于智能合约实现跨链加密会话的方法，下面对本发明实施例提供的方案进行详细阐述:
1)首先，请参照图1，创建有多个不同区块链的区块链集合S :{BC1,BC2,......,BCn}，所述区块链使用私钥产生区块链账号；
2)在所述区块链集合S中的每一个区块链上部署包含多个多功能智能合约的智能合约集合SSC：{SC1,SC2，......，SCn}，所述智能合约包括如下功能：
a.发起方向外部链的接收方发出沟通请求功能 init；
b.能回应跨链请求的reply功能；
c.查询对方所在区块链上智能合约日志信息的判断与自己建立会话的功能；
通过智能合约建立点对点数字加密会话包括以下步骤：
A1: 跨链区块链BC1的账号A在数字加密客户端生成用于建立通信需要的私钥KA,及利用非对称加密算法推导出私钥KA的公钥PA，作为调用智能合约SC1的参数；
A2: 区块链BC1的账号A通过智能合约SC1的方法INIT，向智能合约SC1传入为本次通信会话建立的公钥PA;智能合约SC1建立内部数据结构SL表示会话，存储账号A、账号A建立的此会话专用的公钥PA、包含外部链的编号BC2的通信目标账号B、账号A对通信目标账号B的通信端点IPNS_A作为参数，并进行非对称加密得到加密字段信息ctext,并写入到智能合约中；此会话的区块链高度指示设定为当前区块高度+1；
此步骤的加密后的会话信息结构：
SItem={from:A,to:{chainID:BC2,account:B},endPoint:ctext};
ctext是用 BC2上的账号B的公钥对{PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B}进行加密后的密文。
A3: 区块链BC2上的账号B在调用智能合约前生成一个私钥KB并利用非对称加密算法推导出私钥KB的公钥PB，按区块链高度BC1访问智能合约SC1， 如果通过检索智能合约SC1的会话SL集合中的to:字段的值，查询到有账号要与区块链BC2的账号B建立会话的Slitem内的{chainID:BC2,account:B}可匹配BC2上的账号B，账号B用自己的私钥解密ctext加密信息得到明文信息：{PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B}；
A4: 账号B创建将要建立的会话S1的私钥KB，并使用椭圆形算法计算出公钥PB;同时计算出为与A通信而创建的IPNS，可利用公钥PA加密B的通信端点信息{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A} 得到ctext`作为endPoint值调用BC2上的智能合约SC2，合约调用参数SItem`的格式为：
SItem` = {from:B,to:{chainID:BC1,account:A},endPoint:ctext`};
其中的ctext`由账号A的公钥PA对{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A}进行加密得到，将SLItem为参数调用智能合约SC2的reply功能，写入SL`数据结构中。
A5:账号 A在步骤A2完成之后，按照区块链BC2高度检索智能合约 SC2 的SL`数据结构，检索到SL`中存在对BC1上的A的回应记录，尝试利用私钥KA 对endPoint值进行解密；如果解密成功，即可获得账号B传回给A的信息{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A},获知账号B 的用于建立通信的公钥PB，账号 A 可以利用此公钥PB加密发给账号 B 的回复信息，并且知道B发消息给A的IPNS端点IPNS_for_A。
A6:当任一账号决定不再传输内容，立即删除为此点对点通信建立的会话通道记录，此时不再维持通道数据结构，从而废弃之前通过建立会话得到的通道。
所述通信过程中的账号都是利用智能合约调用往区块链写入信息，通过区块链确认的区块数据及合约方法输出日志来获取可能发送给自己的通信内容，通信内容加密部分都是采用对方的持有的公钥利用非对称加密算法进行加密的。
账号A在数字加密客户端维持一个会话的列表SList，建立会话时候的私钥 KA 及沟通对象账号 B，记录如下数据结构：
SList=[{chatTo:{chainID:BC2,to:B,to:PB,key:KA,toIPNS:X},myIPNS:IPNS_for_B},textList:[]];
由于发起沟通还不清楚账号B是否回应，所以此时toIPNS 是未知值,
之后A会扫描区块链BC2上智能合约SC2的 reply功能调用日志，解析到账号B回应的消息后解密出endPoint的明文，得到toIPNS = IPNS_for_A；
SList=[{chatTo:{chainID:BC2,to:B,to:PB,key:KA,toIPNS:IPNS_for_A},myIPNS:IPNS_for_B},textList:[]];
同理账号B扫描区块链BC1的智能合约SC1的reply功能调用日志，获取账号A发给自己的建立沟通请求信息后获得PA和IPNS_for_B，建立对应的数据结：
SList=[{chatTo:{chainID:BC1,to:A,to:PA,key:KB,toIPNS:IPNS_for_B},myIPNS:IPNS_for_A},textList:[]];
双方利用对方的协商得到的公钥加密明文向服务对方的IPNS端点发布信息；通过对方向自己发布消息的IPNS查询对方发给自己的信息。
本发明仅通过在不同区块链上部署功能近似的智能合约以及分布式存储网络实现不同区块链账号用户与目标区块链账号用户建立安全的通信会话，且后续建立维持，通信内容通过分布式存储执行传输，完全无需知道账号也不涉及原账号的私钥使用，用户自身身处何处。
本发明中建立会话私钥属于会话申请及会话期间有效，并且与账户本身所对应的私钥不同，因此增强了账户自身安全，但是没有降低会话隐私安全。
在会话期间，双方通过公钥加密，通过会话的私钥解密的方案实现对会话内容的数字加密传输，实现了完全意义上的隐私保护。在双方都持有会话私钥以及对方会话公钥情况下，会话可以在区块链和分布式存储网络的支持下一直进行；任何一方丢弃会话的私钥，即可实现不再保持与对方的会话，解除通信会话，实现类似“阅后即焚”效果。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本申请的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方杠中所标注的功能也可以以不同于附图中所标性的顺序发生。例如，两个连续的方框实际可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行 ，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和／或流程图中的每个方框、以及框图和／或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
另外，在本申请各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。本发明中的区块链不仅仅限于某一个区块链，而是包括所有支持智能合约功能的区块链，分布式存储网络不限于某一个技术实现的分布式存储网络，而是支持以文件分块分布存储并且可以一个唯一的哈希值指代并可以利用其存取文件的存储网络。本发明的私钥对应的公钥，以椭圆形算法等非对称加密算法作为私钥到公钥的推导算法为例子，实际上可以任何满足以下特征的算法皆可：
1、私钥可以推导公钥；
2、公钥无法直接推导私钥，或者破解推导需要现实生产环境无法满足的算力资源，以此来确定公钥无法推导出私钥；
3、利用公钥加密的密文，可以由私钥解开，如果私钥不对，无法完成解密操作；
4、利用私钥可以对提交的信息进行签名操作，可以用公钥来验证此信息的确是持有此私钥的人进行的操作。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含” 或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个-----”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述，仅为本申请的各种实施方式，但本申请的保护范围并不同限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (3)

1.一种基于智能合约实现跨链加密会话的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1) 创建有多个不同的区块链的区块链集合 S :{BC1,BC2,......,BCn}，所述区块链使用私钥产生区块链账号；2) 在所述区块链集合 S中的每一个区块链上部署包含多个多功能智能合约的智能合约集合SSC：{SC1,SC2，......，SCn}，所述智能合约包括如下功能：
a. 发起方向外部链的接收方发出沟通请求功能 init；
b. 能回应跨链请求的 reply功能；
c. 发起方查询接收方所在区块链上智能合约日志信息判断是否有回应信息的功能；接收方查询发起方所在区块链上智能合约日志信息判断是否有对接收方发起会话请求的功能；3) 跨链区块链 BC1的账号 A在数字加密客户端生成用于建立通信需要的私钥 KA,及利用非对称加密算法推导出私钥 KA的公钥 PA；
4) 区块链 BC1的账号 A通过智能合约 SC1的方法 INIT，向智能合约 SC1传入为本次通信会话建立的公钥 PA;智能合约 SC1建立内部数据结构 SL表示会话，存储账号 A、私钥KA推导得到的公钥 PA字段 PubFrom、账号 A建立的此会话专用的公钥 PA、包含外部链的编号 BC2的通信目标账号 B、账号 A对通信目标账号 B的通信端点 IPNS_for_B，所述会话的数据结构：SL = [{to:{chainID:BC2,account:B},PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B}]；IPNS是分布式存储网络中的固定端点，由账号 A创建的 IPNS只能由 A进行内容输出。区块链 BC1 上智能合约 SC1 将使用目标区块链的账号 B 的公钥对会话信息 {PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B} 进行非对称加密得到加密字段信息 ctext,并写入到智能合约中，所述加密后的会话信息结构为:SLitem = {from:A,to:{chainID:BC2,account:B},endPoint:ctext }；
5) 区块链 BC2上的账号 B在调用智能合约前生成一个私钥 KB并利用非对称加密算法推导出私钥 KB的公钥 PB，按区块链 BC1高度访问智能合约 SC1，如果通过检索智能合约 SC1的会话 SL集合中的 to:字段的值，查询到有账号要与区块链 BC2的账号 B建立会话的 Slitem内的{chainID:BC2,account:B}可匹配 BC2上的账号 B，账号 B用自己的私钥解密 ctext加密信息得到明文信息：{PubFrom:PA，IPNS:IPNS_for_B}；
6) 账号 B若同意建立会话 SL`，将向区块链 BC2上的智能合约 SC2的reply功能发出调用请求，内容为向区块链 BC1的账号 A通信而创建的 IPNS端点 IPNS_for_A以及由账号A的公钥 PA对{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A}进行加密得到加密字段信息 ctext`，按如下格式进行编码：SLItem`= {from:B,to:{chainID:BC1,account:A},endPoint：ctext`}；其中的 ctext`由账号 A 的公钥 PA 对{PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A}进行加密得到，将SLItem`为参数调用智能合约 SC2的 reply功能，写入 SL`数据结构中；
7) 账号 A在步骤 4)完成之后，按照区块链 BC2高度检索智能合约 SC2 的 SL`数据结构，检索到 SL`中存在对 BC1上的 A的回应记录，尝试利用私钥 KA 对 endPoint值进行解密；如果解密成功，即可获得账号 B传回给 A的信{息 PubFrom:PB，IPNS:IPNS_for_A},获知账号 B 的用于建立通信的公钥 PB，账号 A 可以利用此公钥 PB加密发给账号 B 的回复信息，并且知道 B发消息给 A的 IPNS端点 IPNS_for_A；
8) 当任一账号决定不再传输内容，立即删除为此点对点通信建立的会话通道记录，此时不再维持通道数据结构，从而废弃之前通过建立会话得到的通道。
2. 如权利要求 1所述的一种基于智能合约实现跨链加密会话的方法，其特征在于，所述账号都是利用智能合约调用往区块链写入信息，通过区块链确认的区块数据及合约方法输出日志来获取可能发送给自己的通信内容，通信内容加密部分都是采用对方的持有的公钥利用非对称加密算法进行加密的。
3. 如权利要求 1所述的一种基于智能合约实现跨链加密会话的方法，其特征在于，所述数字加密客户端为数字加密钱包。
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