CN116488826B - 一种支持隐私保护的链上同步博弈方法及存储介质 - Google Patents

一种支持隐私保护的链上同步博弈方法及存储介质 Download PDF

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Abstract

本发明实施例公开了一种支持隐私保护的链上同步博弈方法及存储介质，方法包括：接收所述第一用户提交的携带有第一选择结果的第一选择信息和所述第二用户提交的携带有第二选择结果的第二选择信息；在预设时间内接收所述第一用户提交的博弈结果和第一零知识证明；若验证所述第一零知识证明正确，根据所述博弈结果对所述第一用户和第二用户进行结算。结合区块链技术在完全公开的环境下实现了同步博弈，任何玩家无法提前获知对方玩家的行为选择，且协议能够对博弈结果进行正确结算。并通过引入零知识证明技术保证了玩家行为选择的部分隐私性。

Description

一种支持隐私保护的链上同步博弈方法及存储介质
技术领域
本发明涉及计算机软件技术领域，具体涉及一种支持隐私保护的链上同步博弈方法及存储介质。
背景技术
区块链是一种去中心化的数字交易账本，用户可在不需要第三方的情况下，以提交交易的形式向区块链发送数据；交易数据存储在区块中并以链式结构不断增长，并被长期保留。由于独特的链式结构和点对点交易的共识机制，区块链具备防篡改的特性，信息可在区块链中安全地存储、传输和处理。区块链上执行的程序称作智能合约。区块链的特性保证其上的所有信息都是公开可见的，并且，用户向区块链提交的交易在被区块链正式记录之前就已经是公开可见的。
同步博弈模型是生活中极为常见的场景。区块链的引入能保证博弈模型的公平性，然而由于区块链的公开性，实现同步的博弈模型存在一定的难度。
发明内容
针对现有技术中的技术缺陷，本发明实施例的目的在于提供一种支持隐私保护的链上同步博弈方法及存储介质，以保证博弈的公平性，并且能在一定程度上保护玩家行为隐私。
为实现上述目的，第一方面，本发明实施例提供了一种支持隐私保护的链上同步博弈方法，包括：
接收所述第一用户提交的携带有第一选择结果的第一选择信息和所述第二用户提交的携带有第二选择结果的第二选择信息；
在预设时间内接收所述第一用户提交的博弈结果和第一零知识证明；
若验证所述第一零知识证明正确，根据所述博弈结果对所述第一用户和第二用户进行结算；
其中，所述第一用户从智能合约上获取第二选择信息后，根据所述第二选择信息获取所述第二选择结果；根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果；根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明。
进一步，所述第一选择信息包括随机数n和哈希值h，所述h＝H(a||n||id1)，其中，H为哈希函数，a为第一选择结果，id1为所述第一用户的身份标识；||为连接符，表示将前后两者拼接在一起。
进一步，所述第二选择信息为第二选择结果b。
进一步，所述根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果，包括：
根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得所述博弈结果r，
r＝o(a,b)。
进一步，根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明，包括：
根据a、b、n、h、r、id1生成一个第一零知识证明proof1，所述第一零知识证明proof1的论断为：
(1)o(a,b)＝r；
(2)H(a||n||子1)＝h。
进一步，所述第二选择信息包括对第二选择结果b非对称加密得到的加密结果c和第二零知识证明proof2；其中，c＝Encpk(b)，表示用公钥pk对b进行加密得到c；第二零知识证明proof2论断如下：
(1)c＝Encpk(b)；
(2)b∈U，其中，U表示可选行为的集合。
进一步，根据所述第二选择信息获取所述第二选择结果，包括：
计算b＝Decsk(c)，表示使用私钥sk解密c得到第二选择结果b。
进一步，所述根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果，包括：
根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得所述博弈结果r，
r＝o(a,b)。
进一步，所述根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明，包括：
根据a、b、sk、pk、c、n、h、r、id1生成一个第一零知识证明proof1，所述第一零知识证明proof1的论断为：
(1)b＝Decsk(c)；
(2)o(a,b)＝r；
(3)H(a||n||id1)＝h；
(4)私钥sk和公钥pk满足公私钥对应关系。
第二方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如第一方面所述的方法。
实施本发明实施例，具有以下技术效果：
(1)结合区块链技术在完全公开的环境下实现了同步博弈，任何玩家无法提前获知对方玩家的行为选择，且协议能够对博弈结果进行正确结算。
(2)通过引入零知识证明技术保证了玩家行为选择的部分隐私性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1是本发明实施例提供的链上同步博弈方法的流程图；
图2是本发明实施例提供的链上同步博弈方法的实现原理示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通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，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，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。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
相关技术中的问题在于：在区块链上实现同步博弈的方案，既能保证博弈的公平性，并且能在一定程度上保护玩家行为的隐私。同步博弈是指参与方同时做出行动的一系列博弈形式，其特点为参与方无法通过观察其他参与者的策略或行动做出行为。常见的同步博弈的例子包括剪刀、石头、布游戏，密封投标拍卖等等。
由于区块链上所有信息都是公开的，且区块链记录信息有先后之分，故难以实现同时做出决策的需求。具体而言，当一名玩家向区块链提交行为选择后，所有用户包括其他玩家，都能观察到这名玩家的选择，从而针对性的做出自己的选择，例如发现该玩家选择“石头”后，另一名玩家再提交“布”至区块链上，导致影响了博弈的公平性。
本申请实施例中着重针对只有两方即两个玩家的同步博弈模型，能够实现对其中一方的所选择的行为进行隐藏，即除了做出行为选择的玩家本人外，其他任何人都难以获知该玩家做出的行为。
本申请技术方案依赖哈希函数，也叫摘要函数，其将任意长度的输入转化为固定长度的输出，输出被称为哈希值。哈希函数满足抗碰撞性和不可逆性，具体而言，任何人难以找到两个哈希值相同的不同输入，且给定哈希值任何人难以计算出其对应的输入。
本申请技术方案还依赖零知识证明技术，由其特点是一方可以通过生成零知识证明向另一方证明某个论断，同时不泄露该论断包含的隐私信息。另一方可以通过验证零知识证明相信该论断的正确性，同时无法获取任何隐私信息。常见的零知识证明方案有zk-SNARK等，其在安装过程中需要引入可信第三方给出用于零知识证明系统运作的公共数据。
本申请技术方案还应用了最基础的非对称加密和签名体系，其定义可参见任何相关资料，如百度百科等。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
如图1所示，是本申请实施例提供的一种支持隐私保护的链上同步博弈方法的流程图，该方法可以通过链上的智能合约执行。具体的，所述方法包括步骤S110-步骤S130:
步骤S110：接收所述第一用户提交的携带有第一选择结果的第一选择信息和所述第二用户提交的携带有第二选择结果的第二选择信息。
第一用户是玩家1，第二用户是玩家2。可选的，玩家1和玩家2可以先将用于本次博弈的押金发送至智能合约预存。
玩家1的第一选择结果a为隐私信息，不能被其他任何人获知。因此，玩家1在进行博弈时，需要做出行为选择a，并选择一个随机数n,将n,H(a||n||id1)发送至智能合约，其中H为哈希函数，id1为玩家1的身份标识，为公开信息，||为连接符，表示将前后两者拼接在一起。智能合约将玩家1的提交内容分别记录成n,h。
综上，所述第一选择信息包括随机数n和哈希值h。根据哈希函数的不可逆性，任何人包括玩家2无法从h还原出a的任何信息，故此时玩家2无法获知玩家1的选择。
在玩家1作出第一选择结果a之后，对于玩家2作出的第二选择结果b来说，第二选择结果b可以被公开；或者，玩家2的选择b不能被除了玩家1之外的任何人获知，特别的，因为区块链的公开性，不能直接将b提交至智能合约。
若第二选择结果b可以被公开，那么玩家2可以直接将第二选择结果b提交至智能合约，此时，第二选择信息即为第二选择结果b。
若玩家2的第二选择结果b不能被除了玩家1之外的任何人获知，则玩家2需要将第二选择结果b进行非对称加密后再提交至智能合约。
因此，此种情况下，假设玩家1有一对公私钥pk,pk，公钥pk公开，私钥sk由玩家1保存。所述第二选择信息包括对第二选择结果b非对称加密得到的加密结果c和第二零知识证明proof2；其中，c＝Encpk(b)，表示用公钥pk对b进行加密得到c；第二零知识证明proof2论断如下：
(1)c＝Encpk(b)；
(2)b∈U，其中，U表示可选行为的集合，为公开信息。
例如对于石头剪刀布游戏，U＝{石头，剪刀，布}。
第二零知识证明proof2,其隐私输入为b,公共输入为c,U,pk。该第二零知识证明proof2证明玩家2提供的加密结果c为一个合法的密文，能解密出符合博弈规则的明文第二选择结果b。
需要说明的是，智能合约会验证proof2的正确性，若验证失败，则视为玩家2提交无效，玩家2需要重新提交新的加密结果c和第二零知识证明proof2。
步骤S120：在预设时间内接收所述第一用户提交的博弈结果和第一零知识证明；其中，所述第一用户从智能合约上获取第二选择信息后，根据所述第二选择信息获取所述第二选择结果；根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果；根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明。
第一种情况：若玩家2直接将第二选择结果b提交至智能合约，即第二选择信息即为第二选择结果b，此时，玩家1可以直接获取第二选择结果b。然后，根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得博弈结果r，r＝o(a,b)。
玩家1在智能合约获取b,n,h之后，生成一个第一零知识证明proof1，其隐私输入为a，公共输入为b,n,h,r,id1；所述第一零知识证明proof1的论断为：
(1)o(a,b)＝r；
(2)H(a||n||id1)＝h。
该第一零知识证明proof1证明玩家1在拿到玩家2的行为选择b之后，结合自己的行为选择a提交游戏的判定结果r，同时能够证明这个结果r的正确性，以及自己的行为选择能够和链上提交的哈希值h匹配。
零知识证明的性质能够保证proof1不会泄露a的任何信息。
第二种情况：若玩家2的第二选择结果b不能被除了玩家1之外的任何人获知，即玩家2提交的第二选择信息为对第二选择结果b非对称加密得到的加密结果c和第二零知识证明proof2。此种情况下，玩家1从智能合约获取c之后，计算b＝Decsk(c)，表示使用私钥sk解密c得到b。
然后，根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得所述博弈结果r，r＝o(a,b)。
之后再生成一个第一零知识证明proof1，其隐私输入为a,b,sk,公共输入为pk,c,n,h,r,id1，第一零知识证明proof1的论断如下：
(1)b＝Decsk(c)；
(2)o(a,b)＝r；
(3)H(a||n||ida)＝h；
(4)sk和pk满足公私钥对应关系。
该第一零知识证明proof1的意思为，玩家1获取的a,b的值都是合法的，即a和链上哈希值h匹配，b和链上密文c匹配，以及提供的结果r是正确的。
需要说明的是，若智能合约在预设时间内没有接收到所述第一用户提交的博弈结果和/或第一零知识证明，视为玩家1自动失败，智能合约可扣除玩家1的押金。
步骤S130：若验证所述第一零知识证明正确，根据所述博弈结果对所述第一用户和第二用户进行结算。
智能合约验证proof1的正确性，如果验证proof1为真，则根据博弈结果r对所述第一用户和第二用户进行结算。
博弈结果r有三种情况，分别为：玩家1胜利、玩家2胜利、平局。若玩家1胜利，智能合约将玩家2预存的全部或部分押金划扣给玩家1；若玩家2胜利，智能合约将玩家1预存的全部或部分押金划扣给玩家2。
进一步地，本发明实施例还提供了一种可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令被处理器执行时实现：上述链上同步博弈方法。
所述计算机可读存储介质可以是前述实施例所述的后台服务器的内部存储单元，例如系统的硬盘或内存。所述计算机可读存储介质也可以是所述系统的外部存储设备，例如所述系统上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(SecureDigital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述计算机可读存储介质还可以既包括所述系统的内部存储单元也包括外部存储设备。所述计算机可读存储介质用于存储所述计算机程序以及所述系统所需的其他程序和数据。所述计算机可读存储介质还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-OnlyMemory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
如图2所示，是根据本申请实施例的链上同步博弈方法的实现原理示意图，其具体包括如下的步骤：
步骤1，玩家1做出行为选择a,选择一个随机数n，将n,H(a||n||id1)发送至智能合约。智能合约将玩家1的提交内容分别记录成n,h。
步骤2，玩家2做出行为选择b，计算c＝Encpk(b)，生成一个零知识证明proof2；将c,proof2提交至区块链上的智能合约。
步骤3，玩家1从智能合约获取c之后，计算b＝Decsk(c)，生成一个第一零知识证明proof1；根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得博弈结果r；将博弈结果r和第一零知识证明proof1提交至智能合约。
步骤4，智能合约验证proof1的正确性，如果验证proof1为真，则根据博弈结果r对所述第一用户和第二用户进行结算。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种支持隐私保护的链上同步博弈方法，其特征在于，包括：
接收第一用户提交的携带有第一选择结果的第一选择信息和第二用户提交的携带有第二选择结果的第二选择信息；
在预设时间内接收所述第一用户提交的博弈结果和第一零知识证明；
若验证所述第一零知识证明正确，根据所述博弈结果对所述第一用户和第二用户进行结算；
其中，所述第一用户从智能合约上获取第二选择信息后，根据所述第二选择信息获取所述第二选择结果；根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果；根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明；
所述第一选择信息包括随机数n和哈希值h，所述h＝H(a||n||id1)，其中，H为哈希函数，a为第一选择结果，id1为所述第一用户的身份标识；||为连接符，表示将前后两者拼接在一起；
所述第二选择信息为第二选择结果b；
所述根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果，包括：
根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得所述博弈结果r，
r＝o(a，b)；
根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明，包括：
根据a、b、n、h、r、id1生成一个第一零知识证明proof1，所述第一零知识证明proof1的论断为：
(1)o(a，b)＝r；
(2)H(a||n||id1)＝h；
所述第二选择信息包括对第二选择结果b非对称加密得到的加密结果c和第二零知识证明proof2；其中，c＝Encpk(b)，表示用公钥pk对b进行加密得到c；第二零知识证明proof2论断如下：
(1)c＝Encpk(b)；
(2)b∈U，其中，U表示可选行为的集合。
2.如权利要求1所述的一种支持隐私保护的链上同步博弈方法，其特征在于，根据所述第二选择信息获取所述第二选择结果，包括：
计算b＝Decsk(c)，表示使用私钥sk解密c得到第二选择结果b。
3.如权利要求2所述的一种支持隐私保护的链上同步博弈方法，其特征在于，所述根据所述第一选择结果和第二选择结果获得所述博弈结果，包括：
根据所述第一选择结果a和第二选择结果b，调用博弈结果判定函数o计算获得所述博弈结果r，
r＝o(a，b)。
4.如权利要求3所述的一种支持隐私保护的链上同步博弈方法，其特征在于，所述根据所述博弈结果、第一选择信息和第二选择信息生成一个所述第一零知识证明，包括：
根据a、b、sk、pk、c、n、h、r、id1生成一个第一零知识证明proof1，所述第一零知识证明proof1的论断为：
(1)b＝DeCsk(c)；
(2)o(a，b)＝r；
(3)H(a||n||id1)＝h；
(4)私钥sk和公钥pk满足公私钥对应关系。
5.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时使所述处理器执行如权利要求1-4任一项所述的方法。
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