CN116629773B - 基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，所述方法通过建立联签单据区块链来处理内外协同单据联签业务，通过第一智能合约检测到系统生成内外协同单据联签业务时，将待签名单据发送到相应的节点进行签名，系统基于各个节点上传的签名单据获得聚合签名单据，联签单据区块链对聚合签名单据进行验证，在验证通过后将聚合签名单据上传到区块链中，所述方法一方面借助区块链数据防篡改、安全性高的特点，实现单据签署结果的可溯源，另一方面对于多方签名的单据，借助聚合签名技术降低签名数据量，能够减少区块链的存储压力，提高运行效率。

Description

基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法

技术领域

本发明涉及单据联签系统技术领域，尤其涉及一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法。

背景技术

在企业的日常工作中，会产生大量单据，包括内部可完成签署的单据和需要与外部责任主体进行共同签署的单据。对企业的整体发展战略而言，提高与外部责任主体协同单据联签的处理效率，增强内外协同一体化能力，促进企业内外协同无纸化工作，是提高企业信息化水平和工作效率的必然举措。当前企业内外联签单据业务中仍存在一些待完善的问题，例如内外单据签署模式难以满足业务现状，验签结果易伪造，难以溯源。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，设计了面向多个主体的内外协同单据联合签名方法，提高内外协同主体间联签的效率，并实现防伪造、可溯源。

为实现上述发明目的，本发明提供一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，所述方法包括以下步骤：

S101、在系统中建立联签单据区块链，所述联签单据区块链包括若干个节点，所述节点包括内部企业节点和外部责任主体节点；

S102、在联签单据区块链上部署第一智能合约，第一智能合约在检测到系统生成内外协同单据联签业务时触发，在被触发时对内外协同单据联签业务内容进行分析以获取待签名单据和待签名节点信息，根据待签名节点信息将待签名单据转发到相应的节点；

S103、节点接收到待签名单据后，通过预设的签名模块对待签名单据进行签名并提交，系统获取各个节点上传的签名单据进行聚合签名获得聚合签名单据，将聚合签名单据上传到联签单据区块链；

S104、在联签单据区块链上部署第二智能合约，第二会智能合约在检测到未验证的聚合签名单据时触发，在被触发时对未验证的聚合签名单据进行验证，若验证通过则将聚合签名单据放入联签单据区块链的区块中。

进一步的，签名模块对待签名单据进行签名，具体包括以下步骤：

S201、将公钥PK进行广播；

S202、通过随机数生成器生成第一随机数r，获取椭圆曲线基点Z，计算第二随机数R=rZ，将第二随机数R进行广播；

S203、根据待签名节点信息获取其他对同一单据进行签名的节点广播的公钥PK和第二随机数R，基于所有对同一单据进行签名的节点的公钥PK_i与第二随机数R_i生成签名，i∈[1，n]，n为对同一单据进行签名的节点数量。

进一步的，基于所有对同一单据进行签名的节点的公钥PK_i与第二随机数生成签名R_i，具体包括以下步骤：

S301、对公钥PK_i、第二随机数R_i和单据内容进行串联获得第一串联数据，对第一串联数据进行哈希运算，获得运算结果h；

S302、根据第一随机数r、节点的私钥SK和运算结果h生成节点签名S。

进一步的，节点的公钥PK通过该节点的私钥SK以及基点Z计算得到，计算式如下：

PK=SK×Z。

进一步的，节点签名S表示为(s,R)，其中s通过第一随机数r、私钥SK和运算结果h计算得到，R为该节点生成的第二随机数，各个节点上传到系统的签名单据包括单据内容和节点签名S，系统对签名单据进行聚合签名后得到的聚合签名S*表示为(s*，R*)，其中s*=s₁+s₂+...+s_i，R*=R₁+R₂+...+R_i。

进一步的，第二智能合约对聚合签名单据进行验证，具体包括以下步骤：

S401、获取聚合签名单据的签名节点生成的的第二随机数R、公钥PK和运算结果h；

S402、验证s*×Z是否等于sum(R+PK×h)(i)，若等于，则验证通过，若不等于，则验证不通过。

进一步的，在步骤S201前，在系统中预先部署曲线广播模块，所述曲线广播模块用于生成椭圆曲线，确定椭圆曲线上的基点Z，向联签单据区块链上的节点广播椭圆曲线与基点Z。

进一步的，所述步骤S202具体包括以下步骤：

S501、将对同一单据进行签名的所有节点的公钥进行串联获得第二串联数据，对第二串联数据进行哈希运算得到运算结果h*；

S502、将h*作为加速算法的输入，通过加速算法确定速度v；

S503、将曲线广播模块广播的基点Z作为起始点，根据速度v和预设的移动时间将基点Z从起始点位置处开始沿椭圆曲线移动，并确定其停止移动的位置，将基点Z的坐标更新为其在椭圆曲线上停止移动的位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，在检测到系统生成内外协同单据联签业务时，通过自动触发的第一智能合约将待签名单据发送到相应的节点进行签名，系统基于各个节点上传的签名单据获得聚合签名单据，联签单据区块链对聚合签名单据进行验证，在验证通过后将聚合签名单据上传到区块链中，所述方法一方面借助区块链数据防篡改、安全性高的特点，实现单据签署结果的可溯源，另一方面对于多方签名的单据，借助聚合签名技术降低签名数据量，能够减少区块链的存储压力，提高运行效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的优选实施例，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是本发明实施例提供的一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法整体流程示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所列举实施例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

参照图1，本实施例提供一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，所述方法包括以下步骤：

S101、在系统中建立联签单据区块链，所述联签单据区块链包括若干个节点，所述节点包括内部企业节点和外部责任主体节点。

S102、在联签单据区块链上部署第一智能合约，第一智能合约在检测到系统生成内外协同单据联签业务时触发，在被触发时对内外协同单据联签业务内容进行分析以获取待签名单据和待签名节点信息，根据待签名节点信息将待签名单据转发到相应的节点。

S103、节点接收到待签名单据后，通过预设的签名模块对待签名单据进行签名并提交，系统获取各个节点上传的签名单据进行聚合签名获得聚合签名单据，将聚合签名单据上传到联签单据区块链。节点可以通过接收到的待签名单据确认单据内容和其他责任主体。

S104、在联签单据区块链上部署第二智能合约，第二会智能合约在检测到未验证的聚合签名单据时触发，在被触发时对未验证的聚合签名单据进行验证，若验证通过则将聚合签名单据放入联签单据区块链的区块中。

本实施例通过部署于联签单据区块链上的第一智能合约实现待签名单据的自动识别和转发，从而提高单据联签业务的处理效率，在节点完成单据签名后，系统会基于各个节点的签名生成聚合签名，并将聚合签名单据上传到联签单据区块链，第二智能合约会自动触发以对聚合签名单据进行验证，验证聚合签名无误后将聚合签名单据添加到联签单据区块链的区块中进行保存，并将更新后的联签单据区块链在所有节点间进行共识，从而防止聚合签名单据被篡改，使得单据签名结果后续可追溯。一般情况下，在区块链共识上链过程中，需要将所有电子文件的相关数据进行上链，如将明文信息、公钥、签名数据存储在区块链中。随着电子文件使用量增加，需要存储的签名数据也会不停增长。不同于传统应用，链上数据在理论上只增不减，而海量签名带来的海量数据，对于数据存储、网络传输、签名验证都是巨大负担。为了解决上述海量签名数据所带来的问题，本实施例结合区块链与聚合签名技术，在可验证的情况下将多个节点的数字签名进行聚合压缩且形成单个聚合签名，验证者对聚合签名进行验证的效果等同于对所有节点的签名进行独立验证，提高了签名验证效率，并且能够降低内外协同联签单据对存储空间的占用。

签名模块对待签名单据进行签名，具体包括以下步骤：

S201、将公钥PK进行广播。一些实施方式中，公钥PK的广播对象可以是联签单据区块链中的所有节点，在联签单据区块链创建完毕后，每个节点可以只对其他节点广播一次公钥PK，以便其他节点记录，直到有新的节点加入区块链。

S202、通过随机数生成器生成第一随机数r，获取椭圆曲线基点Z，计算第二随机数R=rZ，将第二随机数R进行广播。本实施例中，第一随机数r是在节点本地生成的，不对外公开，第二随机数R的广播对象可以限定为对同一单据进行签名的其他节点。

S203、根据待签名节点信息获取其他对同一单据进行签名的节点广播的公钥PK和第二随机数R，基于所有对同一单据进行签名的节点的公钥PK_i与第二随机数R_i生成签名，i∈[1，n]，n为需要对同一单据进行签名的节点数量。

本实施例中，节点的公钥PK通过该节点的私钥SK以及基点Z计算得到，计算式如下：

PK=SK×Z。

具体的，节点签名S表示为(s,R)，其中s通过第一随机数r、私钥SK和运算结果h计算得到，计算式为：s=r+SK×h，R为该节点生成的第二随机数，各个节点上传到系统的签名单据包括单据内容和节点签名S，系统对签名单据进行聚合签名后得到的聚合签名S*表示为(s*，R*)，其中s*=s₁+s₂+...+s_i，R*=R₁+R₂+...+R_i。

第二智能合约对聚合签名单据进行验证，具体包括以下步骤：

S401、获取聚合签名单据的签名节点生成的的第二随机数R、公钥PK和运算结果h。

S402、验证s*×Z是否等于sum(R+PK×h)(i)，sum(R+PK×h)(i)=(R₁+PK₁×h₁)+(R₂+PK₂×h₂)+...+(R_n+PK_n×h_n)。若等于，则验证通过，若不等于，则验证不通过。由于s=r+SK×h，因此s×Z=(r+SK×h)Z，由此可推得s×Z=rZ+SK×Z×h，进一步推得s×Z=R+PK×h，使得第二智能合约可以通过公开的数据验证聚合签名是否有效。

本实施例中，在步骤S201前，系统中预先部署有曲线广播模块，所述曲线广播模块用于生成椭圆曲线，确定椭圆曲线上的基点Z，并向联签单据区块链上的节点广播椭圆曲线与基点Z，从而便于各个节点基于同样的椭圆曲线和基点Z实现签名算法。

本实施例中随机数r的应用可以保护节点的私钥不被泄露。但在节点网络间传输第二随机数R和曲线广播模块广播基点Z时，仍有可能由于R和Z被截获而导致r被计算出来，进而影响到节点私钥的安全性。

为了解决上述问题，本实施例提出了一种在节点本地通过预设算法改变用于计算的Z点坐标的方法，应用于步骤S202中，该方法具体包括以下步骤：

S501、将对同一单据进行签名的所有节点的公钥进行串联获得第二串联数据，对第二串联数据进行哈希运算得到运算结果h*。

S502、将h*作为加速算法的输入，通过加速算法确定速度v。本实施例中加速算法在节点加入联签单据区块链时由系统部署到节点本地，加速算法用于基于预设计算规则，根据h*的不同取值范围，输出对应的速度v。

S503、将曲线广播模块广播的基点Z作为起始点，根据速度v和预设的移动时间将基点Z从起始点位置处开始沿椭圆曲线移动，并确定其停止移动的位置，将基点Z的坐标更新为其在椭圆曲线上停止移动的位置。

在上述实施例中，节点在接收到曲线广播模块广播的基点Z坐标后，即通过本地的加速算法对基点Z的坐标进行更新，并基于更新后的基点Z计算第二随机数R，对公钥PK进行更新并广播，后续计算均在更新后的数据基础上进行。信息截获者在拦截对外广播的原始基点Z坐标和第二随机数R时，并不能在此基础上计算出r的具体数值，从而进一步提高了私钥的安全性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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 (5)

1.一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S101、在系统中建立联签单据区块链，所述联签单据区块链包括若干个节点，所述节点包括内部企业节点和外部责任主体节点；

S102、在联签单据区块链上部署第一智能合约，第一智能合约在检测到系统生成内外协同单据联签业务时触发，在被触发时对内外协同单据联签业务内容进行分析以获取待签名单据和待签名节点信息，根据待签名节点信息将待签名单据转发到相应的节点；

S103、节点接收到待签名单据后，通过预设的签名模块对待签名单据进行签名并提交，系统获取各个节点上传的签名单据进行聚合签名获得聚合签名单据，将聚合签名单据上传到联签单据区块链；

S104、在联签单据区块链上部署第二智能合约，第二智能合约在检测到未验证的聚合签名单据时触发，在被触发时对未验证的聚合签名单据进行验证，若验证通过则将聚合签名单据放入联签单据区块链的区块中；

签名模块对待签名单据进行签名，具体包括以下步骤：

S201、将公钥PK进行广播；

S202、通过随机数生成器生成第一随机数r，获取椭圆曲线基点Z，计算第二随机数R=rZ，将第二随机数R进行广播；

S203、根据待签名节点信息获取其他对同一单据进行签名的节点广播的公钥PK和第二随机数R，基于所有对同一单据进行签名的节点的公钥PK_i与第二随机数R_i生成签名，i∈[1，n]，n为对同一单据进行签名的节点数量；

在步骤S201前，在系统中预先部署曲线广播模块，所述曲线广播模块用于生成椭圆曲线，确定椭圆曲线上的基点Z，向联签单据区块链上的节点广播椭圆曲线与基点Z；

所述步骤S202中，获取椭圆曲线基点Z具体包括以下步骤：

S501、将对同一单据进行签名的所有节点的公钥进行串联获得第二串联数据，对第二串联数据进行哈希运算得到运算结果h*；

S502、将h*作为加速算法的输入，通过加速算法确定速度v；

S503、将曲线广播模块广播的基点Z作为起始点，根据速度v和预设的移动时间将基点Z从起始点位置处开始沿椭圆曲线移动，并确定其停止移动的位置，将基点Z的坐标更新为其在椭圆曲线上停止移动的位置。

2.根据权利要求1所述的一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，其特征在于，基于所有对同一单据进行签名的节点的公钥PK_i与第二随机数R_i生成签名，具体包括以下步骤：

S301、对公钥PK_i、第二随机数R_i和单据内容进行串联获得第一串联数据，对第一串联数据进行哈希运算，获得运算结果h；

S302、根据第一随机数r、节点的私钥SK和运算结果h生成节点签名S。

3.根据权利要求2所述的一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，其特征在于，节点的公钥PK通过该节点的私钥SK以及基点Z计算得到，计算式如下：

PK=SK×Z。

4.根据权利要求3所述的一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，其特征在于，节点签名S表示为(s,R)，其中s通过第一随机数r、私钥SK和运算结果h计算得到，R为该节点生成的第二随机数，各个节点上传到系统的签名单据包括单据内容和节点签名S，系统对签名单据进行聚合签名后得到的聚合签名S*表示为(s*，R*)，其中s*=s₁+s₂+...+s_i，R*=R₁+R₂+...+R_i。

5.根据权利要求4所述的一种基于内外协同单据联签业务的聚合签名方法，其特征在于，第二智能合约对聚合签名单据进行验证，具体包括以下步骤：

S401、获取聚合签名单据的签名节点生成的第二随机数R、公钥PK和运算结果h；

S402、验证s*×Z是否等于sum(R+PK×h)(i)，sum(R+PK×h)(i)=(R₁+PK₁×h₁)+(R₂+PK₂×h₂)+...+(R_n+PK_n×h_n)，若等于，则验证通过，若不等于，则验证不通过。