CN116911851A - 一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统，方法包括：在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；在智能合约中设置权限控制机制；交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。本发明采用了区块链技术和混合加密算法相结合的方式，既能够实现去中心化的交易结算，又能够保障交易隐私的安全性。

Description

一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统
技术领域
本发明涉及区块链技术领域，特别是涉及一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统。
背景技术
随着区块链技术的不断发展，其在棉花交易领域的应用也越来越广泛。然而，传统的区块链技术在交易数据的共享和透明性方面具有优势，但同时也存在着交易隐私泄漏和篡改的风险。由于棉花交易数据量大，存储和传输的成本也相应较高，如何在保证交易可追溯性的前提下，实现棉花交易的隐私保护，成为当前亟待解决的问题。HyperledgerFabric联盟链提供私有交易功能以保护交易隐私，但私有交易存在性能问题，需要将私有数据存储在私有数据库，占用更多的计算和存储资源、并且私有交易是组织级别的，组织内的成员无法保证数据的隐私性。身份认证通过证书进行，证书被泄露或伪造会威胁私有交易的安全性和隐私性。因此，需要通过技术手段和管理措施解决这些问题。
目前检索到的相关专利简介如下：
“一种基于联盟链的用户私钥生成与存储方法”(申请号：202211095948.0申请日：2022.09.08)，包括：用户私钥存储方法包括用户已有私钥和用户无私钥两种情况；当用户已有私钥时，用户导入了私钥和助记词，并要求存储；要求用户输入密码，使用所述密码加密私钥生成数据包；将所述数据包上链；当用户没有私钥时，生成第二助记词；根据所述第二助记词推导出第二私钥；要求用户输入密码，使用所述密码加密所述第二私钥生成的第二数据包；将所述第二数据包上链。因为联盟链是由彼此互信的成员组成，因此多个节点同时作恶的可能性几乎为零，既保证了助记词的安全性，也避免了用户忘记密码造成无法获取助记词的问题。
“一种基于数据安全隐私保护的混合加密方法”(申请号：202211133577.0申请日：2022.09.19)，涉及通信加密技术领域，通过AES对称密码算法和SM2椭圆曲线公钥密码算法混合的方案，对大数据进行安全隐私保护。包括如下步骤：伪随机数生成器生成会话密钥；用接收者公钥对会话密钥进行加密；用对称密码对消息进行加密；将会话密钥和加密的消息组合，发送给接收方。其通过密钥对称与公钥封装机制相融合，提升了大数据隐匿性。利用SM2算法的特点，具有更短的密钥，更高的加密效率，通过椭圆加密算法对数据摘要实施加密处理，提高了密钥传输的安全性。同时利用AES算法即对称密码算法，提高了加密解密的速度。其采用的方案运用了伪随机数、对称密码和公钥密码这三种密码技术。通过这三种密码技术的结合，创造出一种兼具对称密码和公钥密码优点的加密方案，在有效保护云环境下大数据传输隐私安全。
通过对以上检索并对上述列出的专利文献检索后不难发现，尽管之前已经存在数据隐私相关专利，但是，其不管是从设计理念还是技术效果方面来讲，都与本发明专利的技术方案存在本质的差别。
现有应用于区块链的隐私交易保护方法，利于使用联盟链的私有交易，存在性能问题，需要将私有数据存储在私有数据库，占用更多的计算和存储资源、并且私有交易是组织级别的，组织内的成员无法保证数据的隐私性。身份认证通过证书进行，证书被泄露或伪造会威胁私有交易的安全性和隐私性。私有交易数量有限制，超过限制无法执行。而使用混合加密算法，密钥的保管显得尤其重要，但缺乏密钥保管方案，用户存储如果保存得当，安全性最高，但缺点也明显，容易掉失，一但掉失，就是致命的。第三方机构代管虽不容易掉失，但安全性不高，有被第三方机构未经用户授权冒用的风险。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法，包括：
在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；
在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；
在智能合约中设置权限控制机制；
交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。
优选地，所述交易数据中包含交易双方的信息、交易时间、交易价格的信息。
优选地，所述权限控制机制为交易双方以及相关监管部门才有权查看交易信息。
优选地，还包括：
生成交易双方中的用户的公私钥，将用户的公私钥存储到本地以及将用户公钥文件存储到IPFS并将返回的CID通过调用智能合约存储到Hyperledger Fabric联盟链的账本中；
调用智能合约从HyperledgerFabric联盟链的账本中获取CID，并根据CID获取存储在IPFS文件中的用户公钥，最后解析用户公钥；
当用户的私钥未丢失时，用户读取存储在本地的私钥文件，并解析该文件获取用户私钥；当用的私钥文件丢失时，用户执行私钥找回流程，通过智能合约从联盟链中的私钥存储机构中执行读取私有交易的内容，获取指定数量的密文，然后利用Shamir算法恢复私钥。
一种基于联盟链的棉花交易隐私保护系统，包括：
智能合约、加密模块、权限控制模块、公私钥生成模块、公钥解析模块、私钥解析模块
联盟链建立模块，用于在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；
智能合约模块，用于在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；
权限控制模块，用于在智能合约中设置权限控制机制；
交易模块，用于交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。
优选地，还包括：
公私钥生成模块，用于生成交易双方中的用户的公私钥，将用户的公私钥存储到本地以及将用户公钥文件存储到IPFS并将返回的CID通过调用智能合约存储到HyperledgerFabric联盟链的账本中；
公钥解析模块，用于调用智能合约从HyperledgerFabric联盟链的账本中获取CID，并根据CID获取存储在IPFS文件中的用户公钥，最后解析用户公钥；
私钥解析模块，用于当用户的私钥未丢失时，用户读取存储在本地的私钥文件，并解析该文件获取用户私钥；当用的私钥文件丢失时，用户执行私钥找回流程，通过智能合约从联盟链中的私钥存储机构中执行读取私有交易的内容，获取指定数量的密文，然后利用Shamir算法恢复私钥
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统，方法包括：在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；在智能合约中设置权限控制机制；交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。本发明采用了区块链技术和混合加密算法相结合的方式，既能够实现去中心化的交易结算，又能够保障交易隐私的安全性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的系统架构示意图；
图3为本发明实施例提供的用户公私钥生成流程图；
图4为本发明实施例提供的交易数据加密流程图；
图5为本发明实施例提供的用户存储和找回私钥的流程图。
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，所描述的实施例仅仅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。
本发明的目的是提供一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法及系统，采用了区块链技术和混合加密算法相结合的方式，既能够实现去中心化的交易结算，又能够保障交易隐私的安全性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例提供的方法流程图，如图1所示，本发明提供了一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法，包括：
步骤100：在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；
步骤200：在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；
步骤300：在智能合约中设置权限控制机制；
步骤400：交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。
具体的，本实施例的实施流程如下：
建立棉花交易联盟链：在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，实现去中心化的交易结算。
设计智能合约：在联盟链上设计智能合约，该智能合约中包含交易双方的信息、交易时间、交易价格等交易数据，同时采用混合加密算法对交易数据进行加密处理，确保交易信息只有交易双方可以解密并查看。
设置权限控制机制：智能合约中设置权限控制机制，只有交易双方以及相关监管部门才有权查看交易信息，保证交易信息的保密性和安全性。
进行棉花交易：交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，并确保交易信息的机密性和完整性。
本发明中的基于HyperledgerFabric联盟链和混合加密算法的棉花交易隐私保护架构，通过在联盟链上建立智能合约，采用混合加密算法对交易数据进行加密处理，保障了棉花交易的隐私安全，并通过Shamir算法保障用户私钥的安全和避免用户丢失私钥。在智能合约中设置权限控制机制，只有交易双方以及相关监管部门才有权查看交易信息。采用了混合加密算法对交易数据进行加密处理，保证交易信息的机密性和完整性，避免了信息泄露和篡改的风险。建立棉花交易联盟链，将交易双方和监管机构纳入联盟链中，实现去中心化的交易结算，避免了银行作为第三方进行资金结算所带来的信息泄露风险。智能合约中包含交易双方的信息、交易时间、交易价格等交易数据，确保了交易信息的完整性和真实性，避免了交易数据被篡改的风险。交易双方可以在联盟链上进行快速、便捷的交易，不需要经过传统的资金结算方式，降低了交易成本和交易风险。该架构适用于棉花交易领域，具有普适性和广泛应用前景。该架构结合HyperledgerFabric联盟技术和Shamir算法，确保了用户的私钥安全。
图2为本发明实施例提供的系统架构示意图，如图2所示，本发明还提供一种系统架构示意图，包括智能合约、加密模块、权限控制模块、公私钥生成模块、公钥解析模块、私钥解析模块等组成部分。其中，智能合约包含交易双方的信息、交易时间、交易价格等交易数据，通过加密模块对交易数据进行加密处理，保证交易信息的机密性和完整性。权限控制模块限制只有交易双方以及相关监管部门才有权查看交易信息，保证了交易信息的保密性和安全性。公私钥生成模块生成用户的公私钥，将用户公私钥存储到本地以及将用户公钥文件存储到IPFS并将返回的CID通过调用智能合约存储到Hyperledger Fabric联盟链的账本中。公钥解析模块，调用智能合约从HyperledgerFabric联盟链的账本中获取CID，并根据CID获取存储在IPFS文件中的用户公钥，最后解析用户公钥。私钥解析模块，当用户的私钥未丢失时，用户读取存储在本地的私钥文件，并解析该文件获取用户私钥；当用的私钥文件丢失时，用户执行私钥找回流程，通过智能合约从联盟链中的私钥存储机构中执行读取私有交易的内容，获取指定数量的密文，然后利用Shamir算法恢复私钥。
图3为用户公私钥生成流程，包括生成用户的公私钥，分别将用户公私钥写入Private.pem和Public.pem文件，并保存到用户指定的位置。以及将用户的公钥文件上传到IPFS中，将返回的CID存储到HyperledgerFabric联盟链的账本中，降低HyperledgerFabric联盟链存储压力、方便联盟中的用户获取其他用户的公钥。
图4为交易数据加密流程图，包括获取用户公钥、生成随机临时密钥、加密、解密、上传密文到账本、从账本获取密文等步骤。
1.发起方发起交易；
2.通过伪随机数生成器生成一个32位临时密钥(每次加密的密钥都不相同)；
3.使用临时密钥对发起的交易内容使用临时密钥进行对称加密，得到密文m1；
4.发起方调用智能合约从Hyperledger Fabric联盟链账本中获取存储到IPFS中返回的CID，并通过CID从IPFS中获取接收方的公钥文件(Public.pem),解析公钥文件，获取公钥；
5.通过获取到的接收方的公钥，使用非对称加密算法对临时密钥进行加密，得到密文m2；
6.将m1和m2进行整合，并在整合之后的数据最高位添加临时密钥长度的标识符，用以后面拆分数据；
7.整合之后的数据，通过智能合约写入区块链账本，用于接收方获取交易数据，并作为交易追溯的依据；
8.接收方调用智能合约从账本中获取加密之后的交易密文；
9.接收方通过交易密文的最高位的标识符拆分数据，得到临时密钥的密文m1和交易密文m2；
10.接收方，使用私钥解析模块获取私钥；
11.接收方使用私钥利用非对称密钥进行解密，获取临时密钥的明文；
12.接收方，使用临时密钥的明文对交易密文进行对称解密，得到原始交易内容。
图5展示了用户存储和找回私钥的流程图，包括伪随机数生成器、私钥加密、私钥解密、Shamir算法、密文随机分配等。
1.用户通过私钥解析模块将公私钥生成模块生成的私钥文件解析，获取用户私钥；
2.伪随机数生成临时密钥，用于对私钥进行对称加密，生成固定长度的密文，如果不加密，直接对私钥使用Shamir处理，由于私钥长度过长，会严重影响算法执行效率；
3.通过临时密钥加密的密文与临时密钥进行组合，并在最高位标识临时密钥的长度，作为后面密文拆解的依据；
4.初始化Shamir算法，将组合之后的密文分成K份，需要至少m份才能恢复密文；
5.调用智能合约，将通过Shamir算法生成的K份密文进行随机分配给联盟链上的K个组织，为避免密文的共享，与各个组织进行私有交易，这样只有交易的双方有权查看交易内容，完成私钥存储流程；
6.用户调用智能合约，随机获取私有交易写入的联盟链上任意m份密文；
7.通过Shamir算法将获取到联盟链上的任意m份密文进行组合；
8.对组合的密文，通过最高的临时密钥长度标识，将组合密文进行拆分，获取临时密钥和私钥密文；
利用临时密钥对私钥密文进行对称解密，得到用户私钥。
本发明的有益效果如下：
1.保障交易隐私安全：本发明采用了混合加密算法对交易数据进行加密处理，从而保证了交易信息的机密性和完整性，避免了信息泄露和篡改的风险，保障了交易隐私安全。
2.提高交易效率：本发明采用了基于区块链的联盟链技术，实现了去中心化的交易结算，避免了传统的中心化交易结算方式中存在的信任问题和繁琐的结算流程，提高了交易效率。
3.促进棉花产业发展：本发明通过提高棉花交易的隐私保护和交易效率，可以促进棉花产业的发展，提高交易参与者的信任度和交易量，推动棉花市场的稳定和健康发展。
4.保障了用户私钥的安全，也避免了用户丢失私钥
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (6)

1.一种基于联盟链的棉花交易隐私保护方法，其特征在于，包括：
在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；
在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；
在智能合约中设置权限控制机制；
交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。
2.根据权利要求1所述的基于联盟链的棉花交易隐私保护方法，其特征在于，所述交易数据中包含交易双方的信息、交易时间、交易价格的信息。
3.根据权利要求1所述的基于联盟链的棉花交易隐私保护方法，其特征在于，所述权限控制机制为交易双方以及相关监管部门才有权查看交易信息。
4.根据权利要求1所述的基于联盟链的棉花交易隐私保护方法，其特征在于，还包括：
生成交易双方中的用户的公私钥，将用户的公私钥存储到本地以及将用户公钥文件存储到IPFS并将返回的CID通过调用智能合约存储到Hyperledger Fabric联盟链的账本中；
调用智能合约从HyperledgerFabric联盟链的账本中获取CID，并根据CID获取存储在IPFS文件中的用户公钥，最后解析用户公钥；
当用户的私钥未丢失时，用户读取存储在本地的私钥文件，并解析该文件获取用户私钥；当用的私钥文件丢失时，用户执行私钥找回流程，通过智能合约从联盟链中的私钥存储机构中执行读取私有交易的内容，获取指定数量的密文，然后利用Shamir算法恢复私钥。
5.一种基于联盟链的棉花交易隐私保护系统，其特征在于，包括：
智能合约、加密模块、权限控制模块、公私钥生成模块、公钥解析模块、私钥解析模块
联盟链建立模块，用于在棉花交易领域建立联盟链，将交易双方和多个私钥存储机构纳入联盟链中，以实现去中心化的交易结算；
智能合约模块，用于在联盟链上设计智能合约，采用混合加密算法对智能合约中的交易数据进行加密处理；
权限控制模块，用于在智能合约中设置权限控制机制；
交易模块，用于交易双方在联盟链上进行棉花交易，通过智能合约实现去中心化的交易结算，以确保交易信息的机密性和完整性。
6.根据权利要求5所述的基于联盟链的棉花交易隐私保护系统，其特征在于，还包括：
公私钥生成模块，用于生成交易双方中的用户的公私钥，将用户的公私钥存储到本地以及将用户公钥文件存储到IPFS并将返回的CID通过调用智能合约存储到HyperledgerFabric联盟链的账本中；
公钥解析模块，用于调用智能合约从HyperledgerFabric联盟链的账本中获取CID，并根据CID获取存储在IPFS文件中的用户公钥，最后解析用户公钥；
私钥解析模块，用于当用户的私钥未丢失时，用户读取存储在本地的私钥文件，并解析该文件获取用户私钥；当用的私钥文件丢失时，用户执行私钥找回流程，通过智能合约从联盟链中的私钥存储机构中执行读取私有交易的内容，获取指定数量的密文，然后利用Shamir算法恢复私钥。
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